再生水河道利用地下水污染风险评估 ——以潮白河受水区为例

作     者：刘玉梅 

作者单位：中国地质大学（北京） 

学位级别：硕士

导师姓名：何江涛

授予年度：2014年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 07[理学] 08[工学] 0713[理学-生态学] 

主      题：再生水 地下水污染风险评价 Hydrus-1D Visual-MODFLOW 潮白河受水区 

摘      要：再生水用于河湖环境用水后，可能会使地下水遭受污染，因此必须对再生水利用过程中地下水可能产生的风险进行评估。本文以潮白河受水区为案例研究区，是从河道—包气带—地下水系统出发，选择特定的污染风险因子氯离子、硝酸盐及萘，考虑河道渗漏补给地下水的特点及水流、溶质的迁移转化规律利用Hydrus-1D包气带模型与Visual-MODFLOW饱和带模型，确定选择模拟污染物在不同时段不同含水层的污染范围与污染物浓度；进而对造成的地下水污染划分等级，以此作为地下水污染风险等级量化的依据。论文取得的主要成果如下： （1）在分析河道渗漏的特征基础上，利用普洛特尼科夫公式估算了考虑淤积作用时河道的渗漏量，不同河段湿润土层阶段持续时间为19～36天，自由渗漏阶段#15、#18、#22从第一年到第十年每一年的渗漏量范围分别为665-144、33.4-7.26、771-167（单位：万m3），十年后河道渗漏速度约为自由渗漏阶段初始时刻渗漏速度的1%。 （2）利用Hydrus-1D模型对包气带垂向上水流及溶质进行模拟，模拟结果表明：#15、#22处氯离子浓度迅速达到上边界补给浓度80mg/L；而硝酸盐穿透包气带的NO3-的含量先迅速升高随之减少；多环芳烃萘很难穿透包气带，到达潜水面处的浓度为ng级。在#18处，经历2400天氯离子才能达到上部边界补给浓度，硝酸盐浓度小于4μg/L，萘在该处无法到达潜水面处。 （3）含水层污染物的迁移转化模型采用Visual-MODFLOW软件，以注入井方式概化河道渗漏，模拟结果显示：氯离子的浓度在影响范围内大范围集中在60-80mg/L；硝酸盐的浓度最高未超过8mg/L，浓度范围集中在2-5mg/L；痕量有机污染物萘在进入地下水后浓度最高达110-6mg/L，而且仅在短暂小区域出现，受萘影响的地下水中其浓度大多集中于10-9～10-7mg/L。 （4）依据模拟结果污染评价划分出不同时段地下水污染风险结果表明：1年10年间每一年地下水二级污染风险区域面积分别为：从9.9扩展到24.6（单位：km2）；地下水三级污染风险仅存在于再生水开始补给的第3个月~第18个月期间，地下水三级污染风险区域面积较小，在第9个月时三级污染风险区域面积最大，为0.274km2；不同位置处污染风险等级不同，在特定位置A处潜水含水层，从再生水补给开始便存在污染风险，在125天412天期间A处潜水含水层为三级污染风险，其余时段均为二级污染风险；B处潜水含水层从126天开始存在污染风险，污染风险级别为二级。