雨水回灌对深层地下水水质影响的模拟研究

作     者：李贺强 

作者单位：天津大学 

学位级别：硕士

导师姓名：邢国平

授予年度：2014年

学科分类：081803[工学-地质工程] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0815[工学-水利工程] 

主      题：雨水回灌 深层地下水 流场模拟 溶质迁移 影响分析 

摘      要：天津市深层地下水补给条件差,人工开采量大,导致地下水位漏斗持续扩大、地面沉降、海水倒灌等一系列问题。为了补给地下水,拟采用深井将达到回灌水质标准的雨水回灌给地下水。由于雨水回灌将通过回灌井直接到达含水层,而省去了土壤对水中污染物质的截留吸附等过程,从而可能导致回灌水污染地下水。为了最大限度的降低这一风险,在雨水回灌技术实施以前,必须以谨慎小心的态度对这个方案进行科学合理的评价和指导。本论文是在天津市中心城区运用数值模拟的手段进行雨水回灌水对地下水水质影响的一个探索性研究,其意义是揭示回灌水在深层含水层中的迁移扩散规律。本文核心技术是建立以天津市中心城区为研究区域的地下水系统数学模型。通过对研究区域自然地理和水文地质分析,建立水文地质概念模型,将第IV含水组作为数值模拟对象,概化为平面二维承压含水层稳定流。采用GMS(Groundwater Modeling System)中的MODFLOW模块建立研究区地下水模拟流场,然后利用GMS中的MT3DMS模块模拟回灌水中Cl-在地下含水层中迁移的情况;然后改变回灌井的回灌水量、溶质浓度、源函数、回灌井数量及排布方式等条件,进一步模拟各因素对溶质在地下水中迁移的影响,从而分析总结溶质迁移规律。从模拟结果来看,本文运用模型工具可以对研究区第IV含水组水流及溶质迁移进行较为合理的现状模拟以及未来变化趋势预测。模拟结果表明:回灌水溶质浓度和回灌水量对Cl-在地下水中的迁移均有一定的影响,而且回灌水量的影响大于溶质质量浓度的影响;增大回灌水量、减小回灌水溶质浓度利于Cl-的迁移扩散。论文不仅揭示了回灌雨水中溶质在目标含水层迁移的形态与基本特征,而且阐述了回灌模拟中的回灌水量、溶质浓度、回灌井数量及分布等条件对地下含水层中Cl-迁移具有的重要影响,并为今后研究区进行雨水回灌补给地下水工作的开展提供了较为合理的建议与参考。