论文部分内容阅读
杭嘉湖平原位于长江三角洲地区，是我国经济最发达，人口最为密集的地区之一，是浙江省重要的产粮基地。由于地下水的不合理开采，造成了地面沉降；由于工业污染、农业用药用肥和垃圾堆放等造成地下水污染等地质环境问题。以社会、经济可持续发展，地下水资源永久持续利用和社会经济与环境协调发展为原则，运用新技术、新方法从大区域角度研究杭嘉湖地区地下水，对地下水资源进行科学管理和保护，对合理开发、利用地区水资源，具有重要的意义。
本文运用GMS模拟软件对该区的地下水流场进行了模拟研究。并对污染物的运移规律进行了分析，主要包括以下内容和成果：
(1)根据区域水文地质条件对地下水含水层进行了概化，该区含水层在垂向上分为5层，第1层为潜水含水层，3、5层为承压含水层，2、4、6层为弱透水层。在地下水水量的数值模拟中，主要模拟第四系潜水和承压含水层。其中：潜水含水层包括全新统、上更新统的含水粉细砂、粉土和粉质粘土；第一承压含水层为上更新统砂层；潜水含水层和承压含水层之间为上更新统亚粘土组成的弱透水层。第二含水层为中更新统砂层，承压含水层之间为中更新统亚粘土组成的弱透水层。潜水含水层上面为水量交换边界，下面为弱透水边界；承压含水层上部为弱透水边界，底部为相对隔水边界。地下水的流态定为三维非稳定流。所有含水层均概化为非均质各向同性含水层。
(2)建立了数学模型和数值模型，并用GMS软件进行了求解，利用1997年8月至1998年8月的连续观察资料对模型进行了识别，并用2000年1月至2000年12月的连续观察资料进行了检验，其拟合效果较好。采用2000年1月至2000年12月一个水文年做了水均衡计算。
(3)在前面流场的基础上并结合取样调查，分析了含水层污染状况。研究表明，污染源主要包括以下几个方面：工业污染源，生活污染源，农业面源污染，固体废弃物，浅层含水层地下水污染主要来自地表工厂排污、农业施肥、农药以及生活垃圾等污染源。
(4)初步分析了污染物在含水层中的迁移规律。在杭嘉湖地区，由于浅层含水层介质结构主要以粘性土和粉细沙等组成，渗透性比较低，地下水水力梯度在水平方向很小，从而潜水含水层水平方向的流速慢，因此，污染物在浅层含水层中的迁移以垂向运移为主。潜水含水层接受大气降水、灌溉水、地表水的入渗补给，由于土壤中含有大量的硝酸盐氮随大气降水、灌溉水、地表水的入渗到地下水中。
承压含水层污染物来源主要是浅层地下水污染物通过越流和天窗入渗到承压含水层。含水层NH<+><,4>、NO<-><,2>的高含量主要是人为污染所致，是由于含水层的混合开采而导致污物运移，其它地方的水质优于开采井附近的水质，表明要合理地开采地下水。
流场与浓度场图表明，污染物迁移方向与地下水流场的方向大致相同。地下水中的污染物运移是以运动的地下水为载体、以介质的固体骨架为媒介的，随着地下水的流向而不断扩散。
(5)从均衡项中可以看出，由于孔隙承压水补给量不大，承压水的开采潜力较小，在开采条件下，主要以消耗含水层储存量为主，并逐渐形成区域性降落漏斗，即开采孔隙承压水是以水资源不断衰减为代价，以区域水位持续下降为表现形式，承压含水层工开采导致了承压含水层水量负均衡的出现。模拟的结果表明潜水含水层可以适当增大开采量，第1含水层要控制开采量，第Ⅱ承压含水层压缩开采量，以避免地下水位的进一步下降而导致地面沉降的加剧。
(6)通过以上的模拟和分析提出以下建议：针对研究区的地下水水位持续下降，地下水污染等严重的环境地质问题，提出了合理开采地下水，地下水与地表水统一管理，提高水利用率等合理化建议。建议杭嘉湖地区应该鼓励使用地表水，少用或不用地下水。另外为了防止或减轻地下水的进一步污染，应控制施肥总量，特别是氮肥的施用量，改善施肥结构，充分提高肥料的利用率，减少淋失率。