某园区地下水溶质运移模拟应用研究

第四章环境监测与环境评估某园区地下水溶质运移模拟应用研究梁斌核工业北京地质研究院环评中心北京）摘要研究区某园区所处山前洪积扇以及冲积平原区。运用数值模拟方法分析园区地下水动力条件、溶质运移条件，建立地下水数值模型，模拟结果显示：（污染物在水动力条件作用下主要由北向南方向运移。（本区地下水水力梯度较小，污染物迁移较慢。（在正常工况下，年污染物最大运移距离为，影响范围为；污染物氨氮最大运移距离为，影响范围为。（在非正常工况下，年后污染物、氨氮比正常工况污染晕面积要大，可见，在非正常工况污染物泄漏量增加的情况下，对地下水造成污染的风险较大。运用数值模型方法可为地下水环境影响评价提供技术支持，为园区地下水环境评价和保护工作提供一定的理论依据。关键词地下水渗流场数值模拟——刖目研究区某规划园区不采用当地地下水水源，不会引起地下水流场和地下水位变化，但园区污水处理厂可能会对地下水水质造成影响，正常工况下，规划园区对所有污水都要经过污水处理厂处理并全部进行综合利用，不外排。因此正常工况下，考虑进污管道正常跑冒滴漏的污染物进入地下水；非正常工况下，考虑污水处理厂发生泄漏废水及有可能污染地下水。定量评价规划园区地下水的环境的影响，对于地下水的保护、社会经济的可持续发展及生态环境的保护和改善具有重要意义。地下水数值模拟在世纪年代，就成为地下水模拟的主要方法之一。利用数值模拟软件地下水渗流场和溶质运移等问题进行计算分析，是目前研究地下水流动、评价地下水环境状况的主要技术方法之一。近年来数值模拟正在被越来越广泛地使用，借助数值模拟技术，巳经建立了不少地下水计算与水质预测模型。本研究在分析规划园区对地下水水质的影响，依据该区水资源动态变化特点及园区污染源特点建立相应模拟模型，并采用有限元方法对模型进行数值离散，通过边界条件及垂向水交换量的动态模拟、潜水和裂隙水非稳定流动态流场的拟合，以实现整个地下水系统的动态模拟，获取该区地下水系统水文地质参数，实现较高精度的地下水模拟。水文地质条件区域地下水类型可划分为：松散层孔隙潜水含水岩组，碳酸盐岩类裂隙、岩溶裂隙含水组。研究区第四系孔隙水地下水流向与地表水流向一致，总体方向由北到南，研究区第四系补给主要以大气降水为主，研究区外北侧与东侧山区岩溶裂隙水侧向补给研究区内第四系孔隙水，松散层孔隙水的排泄方式主要为人工排泄与蒸发排泄。区域流场表明第四系潜水地下水与地表水有一定的联系。在河流上游，河水补给地下水，而向下游，雨季高水位期时，地下水又向河流排泄。南部裸露山区岩溶水与松散层孔隙地下水也有水力联系，岩溶水补给松散层孔隙地下水。地下水数学模型研究区地下水补排和水位随时间变化，表现为非稳定流特性；参数随空间变化，体现了地下?3120?中国坏境科学学会学术年会论文集（水系统的非均质性，无显的方向性结合以上；结构的概化，可将研究威地下水流概化成非均质各向同性维结构、非稳定地下水流系統，用下列微分方程的诠解问题来描述。式中：渗流区域；地下水系统的水位畜；含水介质的水平渗透系数（會水介质垂向透系数（食水：雇故源：项（。系统的粗始水位：分布；自由面以下含水层偉水率（。渗流这域的上边界，即地下水的自由表面；潜水含水层在潜水面上的重力给水度；潜水面的蒸：发和降水人渗強度等（渗流区域的三类边界；边界面法线方向的渗透系数（，边界面的法钱方向；河流的水位标高’（河流底部弱透水层：的阻力系数（。基于的地下水运动数值模拟网格剖分本次数值模拟研究区面积，离散为不规輯角剖分网格同时对规划园区范围进行加密处理、，其中结点数个，有限单元数个。地质概化模型共分为二豪三片第一竄为潜水含水复》第二崖为’岩溶裂隙含水层，如一图三维网格剖分边界条件根据水文地质调查结果研究区属盆地地下水系统，研究区主要含水组为松散层孔隙潜水含水岩组和碳酸盐岩类裂隙、岩溶裂隙含水组，根据水文地质调査与成井资料，研究第四泵底板埋深为。各含水组在垂盡方向上无明显、连续的隔水恳水力联系较为密切。但从宏观分析，研究第四系覆盖层较厚，潜水含水昆是当地主要供水含水、层，表征杇染物进人地下，最先被影响的就是潜水含水因此，究区内松散层孔隙潜水含水岩组作为本次主要评价目标，岩溶製隙含水成为潜水含水詹整个研究地形起伏不大，第四系孔隙潜水主要接收大气降水以及北侧侧向径流补给，地下水径流方向整体自东北向面南因此可把研究区概化为如下水文地质概念模型：均质各向同性兰维潜水流，上边界为降水补给、蒸发边界，下边界概化为隔水边界见图第四章环境监测与环境评估图模拟区模型概化示意图含水层的概化根据现场抽水试验、水文地质条件分析、结合地形地貌、地下水流场特征、包气带入渗试验以及地下水水流拟合情况，可以得到研究区包气带渗透系数潜水含水层的渗透系数在“石灰岩溶裂隙水的渗透系数给水度根据岩性给经验值。水文地质参数的选取主要