氟在浅层地下水系统中迁移的有限元法模拟

地下水环境评价是普吉尾矿库治理的一个关键课题。为了研究氟对地下水污染情况,采用了试验、勘察、有限元法等进行研究。在对普吉尾矿库库区水文地质条件概化的基础上,运用国际最新版本的三维地下水流动与污染物运移的模拟软件COMSOL Multiphysics建立了研究区氟在浅层地下水系统中迁移的输运耦合模型,讨论了不同迁移时间条件下氟在地下水中的迁移情况,得到迁移52年、60年和100年后地下水中氟浓度分布等值线图。模拟结果显示,在不治理的条件下,氟对库区地下水污染不严重。     

扬水灌区封闭型水文地质单元的地下水盐动态研究

西北内陆干旱区的扬水灌区灌溉排水属外引内排方式,灌区内的水盐运移主要受控于灌溉水入渗,属于典型的入渗-蒸发型水盐运移。对扬水灌区封闭型水文地质单元15 a监测资料的分析表明,监测区的地下水运移具有径流滞缓、水盐积累的特点。灌溉水入渗带和溶质迁移带的地下水矿化度受入渗溶滤影响呈振荡变化型,汇水聚盐带的盐沼化面积由1993年的25.83 km2增加为2008年的30.88 km2,地下水矿化度和土壤含盐量均呈逐年上升趋势,地下水矿化度最高达172.15 g/L,水化学类型为Cl-—SO42-—(K++Na+)—Ca2+型。     

沈西工业走廊污染场地浅层地下水无机污染特征

为分析东北平原典型区域浅层地下水污染现状及污染物的化学迁移规律,借助＂东北平原地下水污染调查与评价＂项目收集、野外调查获取的资料,选取布设在沈西工业走廊的一条水文地质剖面所在区域为研究区,绘制地下水流场图与无机污染物浓度等值线图推断污染物的扩散路径,应用相关系数法分析地表水与地下水中无机污染物的相关性,利用PhreeQC地球化学模拟软件计算该剖面的水化学成分的饱和指数,进一步确定无机污染物的运移途径。分析结果表明研究区主要污染源为细河地表水,浑河间接影响其周边地下水水质;地表水和地下水之间水力联系的强弱与人为因素将影响地下水水质;无机污染物以面状污染为主要污染形式,其运移能力受水力梯度与岩相环境中发生的水文地球化学作用的制约。     

沈阳铁西新区浅层地下水有机污染物化学迁移规律

为系统分析东北平原典型区域浅层地下水有机污染现状及污染物的化学迁移规律,借助"东北平原地下水污染调查与评价"项目收集、野外调查获取的资料,选取布设在浑河下游与细河之间的两条水文地质剖面所在区域为研究区,绘制地下水流场图与有机污染物浓度等值线图推断污染物的扩散路径,应用相关系数法分析地表水与地下水中有机污染物的相关性,利用PhreeQC地球化学模拟软件计算上述水文地质剖面中水化学成分的饱和指数,进一步确定有机污染物的运移途径.分析结果表明研究区主要污染源为细河地表水,浑河间接影响其周边地下水水质;地表水和地下水之间水力联系的强弱与岩相环境关系密切,砂性土较黏性土更易于有机污染物的渗入;有机污染物运移距离有限,运移能力受水力梯度与岩相环境制约.     

不同地下水埋深污灌硝态氮对土壤-地下水环境影响试验研究

地下水埋深是影响污灌污染物在土壤-地下水系统中运移特性的主要因素之一。通过室内污水入渗试验,研究了不同地下水埋深条件下污灌污染物NO3--N在土壤中的运移特性及对地下水环境的影响。研究结果表明:地下水埋深的不同导致了土壤内水分分布和NO3--N迁移路径的差异,从而影响了NO3--N在土壤-地下水系统中的运移特性。埋深浅,高土水势能和反硝化潜势制约了污水携带NO3--N向下层土壤迁移淋失的趋势,但高土水势能和短迁移路径使下层土壤基质中的NO3--N易被挤入至地下水中,NO3--N污染地下水风险较大。     

焦作地区浅层地下水中“三氮”污染特征及机制研究

通过研究焦作地区浅层地下水中“三氮”污染量、污染分布特征,分析研究了污染源、水文地质条件对地下水“三氮”的形成、迁移、转化、分布规律的影响。结果表明,硝酸盐氮、氨氮、亚硝酸盐氮的污染分布分别呈现面状、条带状和点状分布;农业上含氮化肥和农药的过量使用是浅层地下水“三氮”污染的主要原因,工业污水直接排入含水层是污染中心浓度极高的重要原因;包气带的碱性氧化环境是硝酸盐氮广泛分布的重要条件,大沙河侧漏补给是氨氮呈现条状分布的主要因素。     

干旱灌区封闭型和开敞型水文地质单元的水盐动态监测研究

通过对甘肃景电二期灌区地下水盐运移的连续监测资料的分析,研究了干旱灌区内封闭型水文地质单元和开敞型水文地质单元的地下水盐演化运移的态势。研究表明：干旱灌区内不同水文地质单元的水盐演化和运移均受控于灌区内的人工灌溉和土壤水入渗一蒸发过程,区域水盐的运移总体呈径流滞缓、局部水盐积累的特点。开敞型水文地质单元地下水盐呈振荡型变化,封闭型水文地质单元的汇水聚盐带地下水矿化度和土壤含盐量均呈逐年上升趋势,是灌区内土壤次生盐碱化形成的主要原因。     

砂姜黑土区有无作物生长土壤水与地下水转化关系研究

为研究砂姜黑土区有无作物生长条件下土壤水与地下水的转化关系,采用五道沟实验站蒸渗仪1991-2015年10-5月份小麦生长期及同期裸地不同地下水埋深水平下蒸发和入渗实测资料,分析了不同下垫面条件下潜水蒸发量、入渗补给量和潜水补耗差随地下水埋深变化规律。结果表明:小麦生长条件下,潜水蒸发主要发生在2.5 m以浅,裸地潜水蒸发主要发生在0.4 m以浅,且其均随地下水埋深增加而递减;裸地累积入渗补给量大于小麦地累积入渗补给量,均随地下水埋深增大而减小,裸地与小麦地累积入渗量之间差值随地下水埋深的增大呈先增加后减少趋势,在2～3 m时小麦地蓄水能力最大;在种植小麦条件下,潜水补耗差与地下水埋深呈对数关系,土壤水与地下水转化量的均衡临界埋深为1.62 m,地下水埋深小于1.62 m,潜水消耗起主导作用,地下水向土壤水转化,大于1.62 m,土壤水补给地下水,裸地条件下土壤水与地下水转化量的均衡临界埋深0.2～0.5 m之间。土壤水与地下水的转化受作物和均衡临界埋深共同影响。     

基于同位素和水化学的地下水污染机理研究

为查明河南省新乡市浅层地下水的污染机理,通过现场调查并对地下水、地表水进行采样,测定其氢、氧稳定同位素及水化学成分,对水样的氢氧同位素和水化学组成的空间分布规律进行了分析。结果表明:降水是地下水的主要补给源。太行山区是剥蚀丘陵岗地地下水的主要补给区;中部冲洪积平原地下水受共产主义渠水的影响,二者同位素值较接近;受黄河灌溉回归水的影响,南部冲积平原地下水氢氧同位素值较接近黄河水,是大气降水和黄河水的混合水体。而研究区地下水污染除与地表污水侧渗、污染物通过包气带直接下渗有关,还与不合理开采地下水导致盐分和污染物的迁移有关。     

北京市大兴区浅层地下水水质时空变化分析

对大兴区浅层地下水的主要污染物进行时空动态及原因分析。结果表明,大兴区浅层地下水的主要污染指标含量比较高,尤其是总硬度含量超标严重,硝酸盐氮含量局部地区偏大,氨氮含量变化不明显。总体来说,地下水水质南部和东部水质好于北部和西部地区。污染源（包括工业废水、居民生活污水、农业面源污染）的分布以及表层地质环境和地下水贮存条件对地下水水质有很大影响,大兴区急需建立完善的地下水资源利用和保护机制。     

基于Modflow-Hydrus耦合模型的改良盐碱土水平井排水效果分析

为了提高盐碱土改良水平,确定科学合理的灌排工程设计方案,建立饱和-非饱和土壤水分运移Modflow-Hydrus耦合模型,对试验区不同情景水平井的排水效果进行模拟分析.结果表明:当地下水位埋深较小时,季节变化对地下水综合补给强度有明显影响,当地下水位埋深大于6 m,不同时段地下水综合补给强度均趋于常数,当地下水位埋深较大时,通过厚层包气带的降水补给均匀;断续排水时单个水平井400 m控制范围内,潜水位显著下降,具有良好的疏干效果,降深与水平井的年抽水强度成正相关;天然环境条件下,区内降水入渗补给和潜水蒸发保持平衡,以试验区中心向外扩展,排水试验有效改善8倍试验区面积范围内降水入渗-潜水蒸发环境,使包气带土壤水分进入饱水带,潜水水位呈下降趋势.研究成果为盐碱土壤改良的水平井施工设计提供理论参考.     

氯离子示踪法在河北平原地下水垂向入渗补给量评价中的应用

采用氯离子示踪技术确定干旱一半干旱地区地下水垂向入渗补给量对于揭示地下水补给的空间变化规律，完善地下水资源评价的理论与方法，具有重要理论与现实意义。利用天然环境氯离子示踪法评价了河北平原典型区地下水垂向入渗补给量，结果表明该方法在山前冲洪积平原水位埋深大的淡水区应用效果较好，鹿泉和栾城的补给量分别为44．72mm／a和31．31mm／a，占多年平均降雨量的8．2％和5．8％，以扩散流入渗为主；在中部冲湖积平原和滨海冲积海积平原由于天然环境氯离子浓度背景值高、水位埋深浅以及近海输入氯离子的波动性较大，该方法的应用受到一定程度的限制。     

数值法与解析法在地下水环境影响评价中的应用研究

【目的】探究数值法与解析法在进行地下水环境影响评价时的差异,以及在进行地下水环境评价时,选择更为合适的计算方法。【方法】以四川省宜宾市某氯化法钛白粉项目为例,利用瞬时点源一维对流扩散模型、瞬时点源二维扩散模型和GMS数值模型研究非正常工况下苯储罐泄漏时污染物对地下水的影响,预测了污染物在潜水含水层中的中心运移距离、最大浓度和污染范围,并对3种方法的计算结果进行比较分析。【结果】一维对流模型只考虑地下水流向方向上的运移情况,计算结果最大,方法简单方便,参数要求较少,但精度较低,无法预测污染面积;二维扩散模型考虑了平面上的污染物分布情况,可以预测污染物范围及浓度变化,但预测运移距离较大,与实际的边界条件矛盾;GMS数值模型是三维模拟,计算精度高,更符合实际情况,但建模过程复杂,水文地质条件限制较多,所需水文地质参数较多,耗时较长。【结论】综上考虑,水文地质条件简单、地下水环境评价等级不高的工程项目使用解析法预测较为方便;在水文地质资料充足、评价等级高的区域使用数值法预测精度更高。     

海河流域农田氮磷面源污染的空间分布特征及关键源区识别

【目的】分析海河流域农田氮磷面源污染及对水质影响的空间分布特征,并识别关键源区,以期为该流域面源污染治理提供参考依据。【方法】基于InVEST营养物传输率模型和产水量模型,估算了海河流域农田氮磷入河负荷、河流断面氮磷入河通量和潜在氮磷径流质量浓度,结合GIS空间热点分析、水文网络分析识别面源污染关键源区。【结果】海河流域2015年氮磷入河负荷分别为2.41 kg/hm²和0.56 kg/hm²,入河总量达3.4934万t和0.8077万t,潜在氮、磷径流质量浓度分别为5.97、1.47 mg/L,约55%的河段超过地表V类水质TN、TP标准。农田氮磷污染呈明显的沿西北部山区向中南部平原方向上升的分布特征;农田氮磷入河负荷和潜在氮磷径流质量浓度的空间分布差异明显,前者高值分布在徒骇马颊河水系、漳卫河水系、子牙河水系,后者高值分布在徒骇马颊河全线、黑龙港运东河中下游、大清河支流和子牙河上游部分河段;流域水系上游或支流的潜在氮磷径流质量浓度普遍高于干流。热点区面积分别占14.45%、16.02%,贡献入河总量的23.39%、27.71%。【结论】海河流域农田氮磷面源污染较严重,西北部山区地区的污染程度低于中南部平原地区,以流域中南部、石家庄和秦皇岛的周边地区为关键源区。     

变化环境下的龙川江流域水循环要素响应与趋势

根据实测资料,分析了1950年以来龙川江流域气温、降水、水面蒸发和径流等水循环要素的变化情况.结果表明受全球升温的影响,龙川江流域气温和降水量均为较明显的升高和增加趋势,年径流量呈现为非常微弱的减少趋势,而年蒸发量则表现为非常明显的减少趋势.从年代际来看,气温在20世纪80年代以前是偏冷期,80年代以来为偏暖期;蒸发量...     

Decision support framework for assessment of non-point-source pollution of groundwater in large irrigation projects

Agriculture is the main non-point polluter of groundwater in irrigated areas as fertilizers and other agrochemicals are the main contaminants in the water that drains out of the root zone to recharge the aquifer. Nitrates from fertilizers, dissolved in percolation losses from rice fields, are the source of pollution considered. The concentration of nitrates in the percolated water depends on the distributed field water and nitrogen balances over the area. Its concentration in the groundwater depends on the total recharge, pollution loading, groundwater flow and solute transport within the aquifer. The development and application of a GIS based decision support framework that integrates field scale models of these processes for assessment of non-point-source pollution of groundwater in canal irrigation project areas is presented. The GIS is used for representing the spatial variations in input data over the area and map the output of the recharge and nitrogen balance models. The latter are used to provide the spatially distributed recharge and pollutant load inputs to the distributed groundwater flow and transport models, respectively. Alternate strategies for water and fertilizer use can be evaluated using this framework to ensure long-term sustainability of productive agriculture in large irrigation projects. The development and application of the framework is illustrated by taking a case study of a large canal irrigation system in India.     

突发性水污染事故的时空模拟及可视化

针对突发性水污染事故,提出一种适用于河流突发性水污染应急处理的污染扩散模型,采用六点隐式差分格式进行模型数值求解。结合实例,模拟了突发性水污染事故中污染物的时空分布,定量模拟了河流下游不同地点处污染物到达的时间和浓度值,并利用水质标识指数法对污染物浓度进行评价,最后结合GIS(地理信息系统)技术实现了评价结果的实时动态可视化。