地下水污染監(jiān)測網(wǎng)優(yōu)化及數(shù)值模擬研究.pdf

1、地下水污染受到中國政府的高度重視。地下水污染防治與管理的基礎(chǔ)工作是地下水污染監(jiān)測，而如何以最少的監(jiān)測井和經(jīng)費(fèi)投入獲取盡可能多的地下水污染信息，成為地下水污染監(jiān)測網(wǎng)優(yōu)化研究的關(guān)鍵，而非均質(zhì)各向異性對地下水污染監(jiān)測影響甚大。本文以我國東北下遼河平原淺層地下水為例，重點(diǎn)研究區(qū)域尺度地下水污染監(jiān)測網(wǎng)優(yōu)化方法、場地尺度平面二維非均質(zhì)瞬態(tài)泄漏污染物監(jiān)測以及地層特征尺度污染物在剖面二維非均質(zhì)各向異性含水層中的遷移演化，從而為場地尺度監(jiān)測井設(shè)計以及區(qū)域

2、尺度監(jiān)測網(wǎng)監(jiān)測站位選址以及監(jiān)測深度選擇等提供依據(jù)。所取得的主要研究成果包括以下幾個方面：
　　1．區(qū)域尺度（相似尺度：>105m）上，通過野外地質(zhì)調(diào)查和室內(nèi)研究相結(jié)合，利用水文地球化學(xué)分析和主成分分析相結(jié)合方法對下遼河平原區(qū)域地下水水質(zhì)進(jìn)行評估。下遼河平原地下水化學(xué)類型從補(bǔ)給區(qū)的高Ca+Mg型向排泄區(qū)的高Na+K型轉(zhuǎn)變。地下水化學(xué)類型從補(bǔ)給區(qū)典型的Ca-HCO3向排泄區(qū)的Na-Cl型變化。影響下遼河平原地下水水質(zhì)的5個主要自然和人

3、為過程包括：（1）全新世海侵和混合作用；（2）地表水入滲；（3）多因子過程；（4）降雨及農(nóng)業(yè)施肥污染；（5）地質(zhì)氟富集。此外，結(jié)合遙感土地利用類型分類結(jié)果顯示，平原范圍內(nèi)遼河兩岸沉積差異對遼河兩邊植物分布及土地利用類型的影響十分明顯。以旱地為主的農(nóng)業(yè)區(qū)出現(xiàn)相對較高濃度的NO3–表明下遼河平原淺層地下水明顯受農(nóng)業(yè)活動的影響。
　　2.利用主成分分析和Stuyfzand水化學(xué)分類相結(jié)合方法研究全新世海侵對下遼河平原河口三角洲地下水影響

4、。結(jié)果表明遼河三角洲地區(qū)復(fù)雜的地下水化學(xué)特征與全新世海侵、混合作用、礦物沉淀以及地表水入滲等因素有關(guān)。陽離子交換是遼河三角洲地區(qū)地下化學(xué)組成與演化的關(guān)鍵因子。主成分分析可以用來描述區(qū)域海岸帶沖積含水層地下水化學(xué)組成的主要影響因子，而地下水淡化和咸化過程以及海岸帶含水層中發(fā)生的全新世海侵則可以用Stuyfzand分類的BEX判別式來識別。
　　3.在完成下遼河平原區(qū)域地下水水質(zhì)評估基礎(chǔ)上，采用主成分分析和 Kriging方差減少分析

5、法相結(jié)合提出了一套區(qū)域地下水污染監(jiān)測網(wǎng)優(yōu)化新方法并將其應(yīng)用于下遼河平原區(qū)域淺層地下水污染監(jiān)測網(wǎng)優(yōu)化分析，結(jié)果表明該方法在優(yōu)化過程中不僅考慮了監(jiān)測井的站位優(yōu)化而且還考慮了監(jiān)測組分的優(yōu)化。
　　4.場地尺度（相似尺度：（101-102）m）上，為了更好的充分利用有限監(jiān)測井對水平二維非均質(zhì)潛水含水層類似點(diǎn)源和線源污染場地瞬態(tài)泄漏污染物總質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測估算，提出利用浸出面的方法進(jìn)行污染監(jiān)測及污染物排泄量估算。并通過數(shù)值模擬試驗(yàn)對所提方法進(jìn)行

6、驗(yàn)證，結(jié)果發(fā)現(xiàn)污染物排泄量的估算精度主要受監(jiān)測面的距離、污染源寬度、非均質(zhì)等級、相關(guān)長度以及速度連通性等的影響。
　　5．地層特征尺度（相似尺度：101m）上，為了更好的指導(dǎo)復(fù)雜非均質(zhì)含水層中的污染監(jiān)測、污染修復(fù)以及區(qū)域地下水監(jiān)測井監(jiān)測深度的選擇，通過數(shù)值模擬方法模擬了反應(yīng)遷移和非反應(yīng)遷移模型條件下，污染羽狀物在擁有不同傾角的各向異性和吸附特性的剖面二維非均質(zhì)含水層中的遷移行為。結(jié)果發(fā)現(xiàn)污染羽狀物的演化明顯受含水層傾角變化的控制，