地下水与地表水交互作用的耦合模拟研究

【摘要】南水北调工程是为了缓解河南、河北、天津、北京4个省市，沿线20多座大中城市的生活和生产用水以及生态环境和农业用水。南水北调中线焦作段的某电厂粉煤灰场堆放处水质检测结果显示，该场地地下水中超标的主要污染物有氯化物、硝酸盐氮、六价铬、总硬度、溶解性总固体等。由于本区段位于南水北调中线内排段，地下水中的污染物可能会对总干渠输水水质产生影响。本文针对研究南水北调中线工程焦作市地下水内排段，采用地下水模拟软件FEFLOW6.1与一维河流模拟软件MIKE11进行耦合模拟，实现了地下水与总干渠之间水量交换与溶质运移的定量分析。本次将总干渠与地下水分别作为一个完整的系统进行研究，在地下水数值模型中采用第三类边界（Cauchy边界）与河流模型进行耦合，可以更合理地模拟地下水与总干渠含水层之间的补排关系，进而研究地下水水质对总干渠水质的影响。通过分析焦作地区地下水含水层结构特征，基于该地区实际的地下水流场，利用FEFLOW建立非均质、各向同性二维稳定流地下水流模型；分析钻孔资料和总干渠设计方案，利用MIKE11建立了总干渠一维河流模型。两者在FEFLOW中通过其界面管理器（IFM）利用插件IFMMIKE112.0从而实现耦合模拟。耦合模拟结果显示：①研究区总干渠内排段地下水对干渠的补给量为9168.75m3/d；②从耦合模型的溶质均衡分析中，得到地下水氯离子进入干渠的速率为162.70g/d；而由于地下水中六价铬和硝酸盐氮的浓度较低，进入干渠的速率很低，浓度低于检出限，对干渠几乎没有影响；③研究区某电厂的粉煤灰堆放场中地下水的污染物在模拟期内对干渠水质的影响较小。
【作者】杨亚芳；
【导师】刘明柱；
【作者基本信息】中国地质大学（北京），地质工程，2014，硕士
【副题名】以南水北调中线焦作段为例
【关键词】南水北调中线；地下水；耦合模拟；溶质运移；焦作；

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