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1、 分类号:P641 10710-2009129046 硕 士 学 位 论 文 河流污染对地下水的影响实验与模拟研究 付 强 导师姓名职称 王文科 教授 申请学位级别 硕士 学科专业名称 水文学及水资源 论文提交日期 2012 年5月28日 论文答辩日期 2012 年 6 月 12 日 学位授予单位 长安大学 The study and simulating on the influence of river pollution to groundwater A Dissertation Submitted for the Degree of Master Candidate： Fu Qiang
2、 Supervisor： Prof. Wang Wenke Changan University, Xian, China 本论文的研究得到了长安大学环境科学与工程学院承担的国家自然基金项目：河流污染对地下水影响的模拟研究（40872163）的资助。 i 摘 要 近年来，河流等地表水体的污染已经越来越严重，而河流与地下水存在着相互转化的关系，当河流受到污染时，地下水以及紧依河流分布的傍河水源地就不可避免的受到污染，这严重影响了工农业的正常运作、社会经济的发展和人类饮水安全。在这个基础上，本文以河流与地下水演化关系作为主线，采用室内砂槽物理模拟实验与数值模拟相结合的方法，分别筛取不同介质（细砂、
3、中砂） ，研究保守性物质 NaCl 与非保守性物质硝基苯在河流-悬挂饱水带-包气带-地下水系统中的运移转化规律，构建对流、弥散、吸附共同作用下水流与溶质运移的耦合模型，定量描述河流污染对地下水的影响程度。 通过研究与分析，本文得到以下结论： 1、河流不是无限制的补给地下水，当地下水位降低到一定程度时，河流与地下水会发生脱节，而不同含水层介质的临界脱节水位不同，颗粒越粗越容易发生脱节，临界脱节水位越高。根据本文的实验，当含水层介质为细砂河流水位为 160cm，临界脱节水位为 90cm，此时水力坡度为 0.78。即水力梯度 J0.78 时，河流与地下水处于脱节状态。而当含水层介质为中砂，河流水位为
4、 160cm，临界脱节水位为 95cm，此时水力坡度为 0.72。 2、河流-地下水系统中溶质运移规律表明：污染质在河流-地下水系统迁移过程中，会发生重力分异现象，表现为相同时间内 z 方向运移范围比 x 方向大很多，这种现象在纯弥散作用下较为明显。 3、污染质在河流-地下水系统运移过程中受到多种因素的影响：水力坡度，含水层介质，污染质种类等。其他条件相同时，含水层介质颗粒越粗，污染质运移速度越快；NaCl 的运移速度比硝基苯运移速度快，并且最终达到的相对浓度最大稳定值也略大，NaCl 约为 1，硝基苯约为 0.85；河流与地下水临界脱节时，污染质运移速度最快。 4、基于饱和-非饱和流理论及溶
5、质运移理论，建立了污染物运移耦合模型，较好的拟合了实验实测数据，并对不同污染质浓度、不同的河流与地下水转化关系等复杂条件下的污染物在河流-地下水系统中的运移规律做了模拟及预测。 关键词：河流污染；河流与地下水脱节；重力分异；水流及溶质运移耦合模型；数 值模拟 ii Abstract In recent years, pollution of rivers and other surface water has become increasingly serious, and while there is a relationship of mutual transformation of ri
6、vers and ground water, when the river is contaminated, groundwater, and the tight distribution in accordance with the riverside to the inevitable contamination of this has seriously affected the normal operation of agriculture and industry and socio-economic development and human safety of drinking
7、water. On this basis, the evolutionary relationship between rivers and groundwater as the main line, using the method of combining physical modeling experiment and numerical simulation of sand box, were sieved to different media, conservative substances NaCl and non-conservative substances nitrobenz
8、ene in the river - groundwater system in the transport and transformation of building convection diffusion, adsorption of water flow and solute transport under the combined action of the coupling model, quantitative description of river pollution influence of groundwater level. The following conclus
9、ions can be concluded: 1、The results of water flow experiments show: when the media is fine sand ,setting the river level 160cm, as the hydraulic gradient J0.78, the water level is disconnected;while the media is medium sand , the critical disjoined gradient is 0.72 . 2、The solute transport in river
10、- groundwater system shows that: the contaminant in the river-groundwater system during the migration process, occurrence of gravitational differentiation phenomenon, the performance of the migration range of the z direction within the same time much larger than the x direction, this phenomenon in a
11、 puredispersion effect is more obvious. 3、Pollutant in the river - groundwater system by a variety of factors: hydraulic gradient, aquifer media, the type of contaminant transport processes. Other things being equal, the aquifer media is more coarse particles of NaCl is about contaminant transport f
12、aster; NaCl in migration speed than nitrobenzene migration speed, and eventually reach the maximum stable value of the relative concentrations of slightly larger nitrobenzene is about 0.85. 4、 Contaminant transport coupling model, better fits the experimental measured data, and different complex con
13、ditions of pollutants in the river - the migration law in the groundwater system simulated. Key words: river pollution; disjoined; groundwater pollution; water flow and solute transport coupled model; numerical simulation iii 目目 录录 第一章 绪论 . 1 1.1 研究目的与意义 . 1 1.2 国内外研究现状及存在问题 . 2 1.2.1 河流与地下水转化关系研究现状 . 2 1.2.2 污染物在河流-地下水系统中的运移现状研究 . 4 1.2.3 存在的问题 . 6 1.3 研究内容、方法、技术路线及创新点 . 7 1.3.1 研究内容 . 7 1.3.2 研究方法 . 7 1.3.3 技术路线 . 8 1.3.4 论文的创新点 .
