论文部分内容阅读
本文选取卫河典型河段——浚县滑县段（卫河干流小河镇西张庄村至王寺庄村河段）为研究对象,通过野外调查、室内试验、数值模拟等技术和方法分析了地下水氮污染来源,计算了不同污染来源的贡献率,研究成果可为研究区地下水污染防治和保护提供科学支撑。论文首先对研究区污染情况进行调查,分析了研究区水化学特征及典型污染物特征;通过实地踏勘、收集资料、实地取样分析、查阅文献等方法调查研究区的岩层特征、地表渗透情况、特征污染物分布、硝化与反硝化反应等,在ArcGIS软件中分别绘制分区图,然后叠加每个参数分区得到研究区表层土壤氮素垂向入渗综合分区;利用Hydrus-1D软件建立了包气带氮素迁移转化数值模型,分析了污染物含量水平和分布特征;将包气带模型水分和氮素的运算结果作为含水层模型的输入值,利用Visual Modflow构建含水层氮素迁移转化模型,模拟氮素在地下水中的迁移转化,从而构建地表、包气带和含水层系统中氮素的联合模型;根据模拟结果,得到研究区地下水中不同来源氮素的输入量,利用均衡法计算了地下水氮污染来源的贡献率。论文取得的主要结论为:（1）根据研究区的河流地表水和周边浅层地下水水样,分别绘制了水样的Piper三线图与吉布斯图,并结合离子相关关系、各离子所占比例以及人类活动的影响等方面,研究了卫河地表水和地下水水化学演化特征以及分析典型污染物情况。结果表明:研究区地表水化学类型包括SO4·Cl·HCO·Na·Ca、SO4·Cl·Na·Ca和SO4·Cl·Na型,而地下水类型差异较大,包括HCO·SO4·Cl·Na·Ca型、Cl·HCO·SO4·Mg·Ca·Na型和HCO·SO4·Cl·Mg·Na型等16种类型。研究区地表水水化学成分形成主要受蒸发—沉淀作用控制,而地下水水化学成因受蒸发沉淀作用和水岩作用的共同控制。目前,卫河河水属于劣V类水,污染严重;而地下水水质也不容乐观,最新检测结果显示:V类水占检测水样的15.8%,IV类水占31.6%,III类水占52.6%,总体来看地下水水质优于河水。研究区土壤剖面中NH4-N与NO2-N含量随深度变化规律不明显,NO3-N含量随深度大致呈减小趋势,可见深度越深,反硝化作用越明显。（2）根据包气带氮素迁移转化数值模拟模型对研究区表层污染物的垂向入渗模拟结果显示,研究区包气带底部氨氮的浓度值西南地区较高,浓度范围为0.006mg/L0.046mg/L;亚硝酸盐氮浓度在整个研究区范围内没有太大变化,浓度范围为0.00013mg/L0.00045mg/L;而硝酸盐浓度在研究区东北地区较高,浓度范围为057mg/L8.12mg/L。（3）根据研究区地下水数值模拟结果,研究区地下水流场与氮素浓度场均与实际场拟合效果较好,模型计算结果较为可靠。模拟结果显示研究区整体潜水含水层主要补给来源为包气带垂向入渗补给,模拟期内补给量为377.12×104m3,占总补给量的36.31%;河流补给次之,补给量为158.06×104m3,占总补给量的15.22%;排泄量以侧向径流为主,模拟期内排泄量为512.55×104m3,占总补给量的49.36%。（4）根据贡献率计算结果,卫河北部地区地下水中氮素主要来源于垂向入渗、河流补给与两区氮素交换,其中氨氮来源贡献率分别为59.99%、5.86%、4.15%;亚硝酸盐氮来源贡献率分别为62.02%、33.36%、4.62%;硝酸盐氮来源贡献率分别为64.41%、30.36%、5.23%。卫河南部地区地下水氮素主要来源于两个方面,氨氮垂向入渗与河流补给贡献率分别为95.79%和4.20%,亚硝酸盐氮垂向入渗与河流补给贡献率分别为92.81%和7.19%;硝酸盐氮垂向入渗与河流补给贡献率分别为93.97%,和6.04%。