城市地下水污染模拟预测
来源:用户上传
作者:
摘要：针对地下水资源被污染导致城市生活用水受到限制的问题，本文以银川地区为例，在研究其地质、水文、气象等情况的基础上，着重对其地下水现状进行分析，并建立地下水数值模拟模型对200年内该区域地下水污染进行预测，为后续该地区地下水的防治工作奠定了基础。
关键词：地下水;城市用水;工业用水;防治;数值模拟
中图分类号：X832 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）09-00-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.09.018
Simulation and prediction of urban groundwater pollution
Han Liang
（Shandong Institute of Geophysical and Geochemical Exploration，Ji’nan Shandong 250013，China）
Abstract：In view of the problem of restricted urban domestic water consumption due to the pollution of groundwater resources， this article takes Yinchuan as an example， based on the study of its geology， hydrology， meteorology， etc.Focuses on the analysis of its groundwater status and establishes a groundwater numerical simulation the model predicts the groundwater pollution in the area within 200 years， which lays a foundation for the subsequent prevention and control of groundwater in the area.
Key words：Groundwater;Urban water use;Industrial water use;Prevention;Numerical simulation
水是生命之源，水资源贯穿于我们日常生产和生活的领域中。饮水的安全性是保证人们生命安全的基础。由于地下水资源被污染，导致城市水资源不足，进而使得所在城市及地区经济的发展受到制约。经统计表明，当前我国浅水层的75%左右已被污染，深层地下水被污染的比例也达到30%[1]。因此，需从根本上提升我国针对水资源的防治能力。地下水资源的污染模拟与预测是提升其防治效果的基础。本文着重开展地下水资源模拟预测的研究。
1 城市及水污染現状分析
1.1 城市概况
本文以银川地区为研究对象，该地区位于宁夏回族自治区，是我国重要的商贸城市。该地区的具体交通、气象水文、地形地貌以及地质水文条件如下：
交通情况：银川地区共开通了40多条航线;境内高速公路总长度为125km;铁路包括包兰铁路、太中银铁路以及宝中铁路等，目前已经与全国铁路实现互联。
气象水文：银川地区的四季分明，每年平均日照时间可达到2 900h左右;平均气温为9.6℃;平均降雨量为188.6mm，而且该地区的降雨主要集中在7月、8月以及9月份;平均蒸发量可达1 688.4mm。
1.2 地下水现状
银川地区的主要河流为黄河，该地区主要依靠黄河完成对农作物的灌溉。银川地区地下潜水的动态与其灌期相关，根据其灌溉时间段不同分为夏灌和冬灌。在现场勘测的基础上得出：银川地区的地下水主要包括有潜水层、第一承压水层和第二承压水层。其中，潜水层容易被污染，且水质较差，不能用于工业和城市生活用水使用;承压水层一般不容易污染，其水质较高，承压水层可用于城市生活用水和工业用水[2]。
1.3 地下水污染现状
地下水污染的污染源可分为点状污染、线状污染以及面状污染。其中，点状污染主要指的是工厂排出的废水不达环保要求，进而对地下水造成污染;线状污染主要的是工业废水和生活污染通过中干沟等排泄至黄河，沿途深入地下水从而造成地下水的污染;面状污染指的是农业生产中在农田中施化肥、喷洒农药等造成对下水的污染[3]。
经研究可知，银川地区市内下水污染主要被线状污染源污染;银川地区工矿企业的污染主要为点状污染源污染。
2 地下水数值模拟分析
本文采用Visual MODFLOW软件对城市地下水进行数值模拟。本次模拟研究的对象为银川地区地下水，包括有潜水层、第一承压水层和第二承压水层。地下水数值模拟需建立该地区地下水的数学模型、几何模型以及水文地质模型[4]。
基于所建立的数学模型能够实现对渗流情况的描述，鉴于篇幅有限。本节不对数学模型的建立及结果进行赘述。根据银川地区地下水的及其地形地貌特点建立几何模型，该几何模型总共包括有五层，分别为潜水含水层、第一弱透水层、第一承压含水层、第二弱渗透水层以及第二承压含水层。其中，潜水含水层的厚度为40m;第一承压含水层的厚度为100m;第二含水层的厚度为80m。银川地区地下水的几何模型如图1所示。
根据前期勘测的结果及收集的材料，在分析该地区地质水文条件的基础上，将潜水含水层、第一承压含水层以及第二承压含水层的渗透系数等参数在几何模型中进行设置。经数值模拟分析可知：（1）银川地区地下水主要补给路径为渠系渗透补给、农灌入渗补给和山洪水补给，且上述各个途径的补给比例分别占总补给量的60%、21%和0.6%。（2）银川地区地下水排泄路径包括有蒸发排泄、人工开采导致的地下水流失以及侧向排泄等，且各个排泄路径的排泄量占总排泄量的47%、34%和1.4%。 经上述仿真结果与实测结果进行比对得知本文所搭建地下水模型是正确的，可用于对地下水污染预测的模拟研究。
3 地下水污染模拟预测
针对地下水污染模拟的预测，建立地下水溶质运移模型，并通过分析地下水中可溶污染源的迁移趋势，实现对地下水污染的模拟预测。考虑到氯离子在水中的状态相对稳定。因此，针对地下水污染的预测采用对氯离子的迁移动态的预测完成[5]。经地下水污染模拟预测得出如下结论：（1）潜水含水层氯离子的浓度明显高于承压水中氯离子的浓度，潜水含水层中氯离子的浓度明显超过城市涌水中允许的氯离子浓度，且最大氯离子浓度为531mg/L。经仿真可得：潜水含水层及承压水中氯离子的浓度呈现不断增长大的趋势。（2）在银川地区现有开采条件下，第一承压含水层内氯离子的浓度在前80年呈明显上升的变化趋势;当在80年至150年之间氯离子浓度的增长速度相对减小;在150年后氯离子的浓度处于相对稳定的状态。第二承压含水层内氯离子浓度呈现先增大后减小的变化趋势，且总体变化趋势为不断增加。经污染模拟预测银川地区第一承压含水层内氯离子的在200年后存在超标区域;第二承压含水层内氯离子的浓度在200年后最高可达到120mg/L，未超过城市生活用水的标准。
4 总结
地下水為人们生活、生产用水的主要来源，且地下水的安全性是保障居民安全的基础。近年来，随着我国国民经济的发展，工业的大力发展以及矿产资源的开采严重破坏了地下水资源的水质，使地下水资源遭到污染。为此，需加强对地下水资源污染的防治工作，从理论、技术以及管理等层面执行。
参考文献
[1]申利娜，李广贺.地下水污染风险区划方法研究[J].环境科学，2010，31（4）：918-923.
[2]刘埔，孙亚军.闭坑矿井地下水污染及其防治技术探讨[J].矿业研究与开发，2011（4）：91-95.
[3]薛禹群，张幼宽.地下水污染防治在我国水体污染控制与治理中的双重意义[J].环境科学学报，2009（3）：28-35.
[4]董军，赵勇胜，赵晓波，等.垃圾渗滤液对地下水污染的PRB原位处理技术[J].环境科学，2003（5）：151-156.
[5]刘光栋，吴文良.高产农田土壤硝态氮淋失与地下水污染动态研究[J].中国生态农业学报，2003，11（1）：91-93.
收稿日期：2020-07-03
作者简介：韩亮（1983-），男，汉族，本科学历，高级工程师，研究方向为水工环地质。
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15332308.htm
