考虑弥散尺度效应的两点吸附溶质运移模型及半解析解

该文考虑弥散尺度效应,建立了有限土柱中溶质运移的两点吸附降解模型。采用Laplace变换和数值反演方法求得了模型的半解析解,并应用试验资料对模型进行了验证。应用半解析解模拟分析了弥散尺度效应、平衡吸附点位所占比例及边界条件对溶质运移过程的影响。结果表明:弥散尺度效应越强土壤溶质运移锋面越远,分布范围越广,溶质浓度峰值越小。平衡吸附点位所占比例越小溶质运移锋面越远,但对溶质分布范围与浓度峰值影响不大。当经验常数a为1.0 m-1时,有限土柱和半无限土柱中溶质浓度几乎一致,出口附近处有限土柱中浓度模拟结果较高;当经验常数a小于1.0 m-1时,模拟结果恰好相反。     

峡江水利枢纽同江河防护区 地下水中铁离子运移规律分析

地下水铁离子浓度超标,将严重影响居民饮用水安全.认识地下水铁离子的运移规律,可为保护地下水饮用水源提供依据.本文基于溶质运移理论,建立同江河防护区内地下水铁离子运移概化模型,分析在同江河防护区与水库库区之间设置防护层与不设置防护层二种情况下铁离子的运移规律.分析表明,不设置防护层工况,铁离子浓度的变化呈现"钩状"形态发展,且运移速度快,扩散范围广;设置防护层工况,浓度的变化呈现"舌状"发展,运移速度、扩散范围远小于不设置防护层的情况;防护层会有效延缓铁的运移速度,限制运移范围,但不会从根本上解决铁的运移.     

引黄工程北干线调蓄水库水源保护与环境评估

以引黄工程北干线饮用水源保护与环境评估工作为例,在分析北干线四座调蓄水库水源地的类型、设计和运行特,最以及水质现状和环境状况等水源地基本特征的基础上,从环境禀赋、污染现状、监管能力及环境风险四方面综合评估各水库水源地的环境质量,以找到影响和制约水源安全的各种因素,研究和探索适合大型引水工程调蓄水库水源保护的方法与对策。     

基于GMS的云南德厚水库下游废弃砒霜厂地下水溶质运移模拟

地下水溶质运移模拟是找出污染物迁移规律、确定污染范围及污染物浓度分布的重要手段,可以为合理开发地下水资源、优化设计地下水开采方案及地下水污染修复提供定量依据。在分析德厚水库咪哩河流域裂隙岩溶含水层的水力性质和污染物运移特征的基础上,运用GMS软件建立地下水流场模型和溶质运移模型,对裂隙岩溶水的流场和污染物进行了数值研究,判断出了污染源分布及污染羽扩展范围,分析了砒霜厂污染物运移对水库建设的影响。     

区域饱和-非饱和多孔介质的溶质运移简化模型

在迭代求解区域饱和非饱和拟三维渗流模型的基础上,建立区域溶质运移简化模型。该模型将溶质运动在非饱和带简化为一维垂直运动,饱和带简化为二维剖面运动,在非饱和带与饱和带分别形成对流_弥散方程,并通过维持近饱和带溶质质量守恒组成统一的系统,采用有限单元法数值处理技巧,在同一个矩阵方程中求解饱和与非饱和含水层的浓度变化。该模型无需迭代计算,大大减少工作量,为求解区域溶质运移问题提供了新方法。算例验证表明,区域溶质运移简化模型技术可行,结果可信。     

北京城区水源地水井回灌南水北调水试验与方案研究

北京城区地处永定河冲洪积扇中上部,是城市供水的主要开采区。且北京作为南水北调中线的末端,可利用城区水源地开采井在城市用水低谷时进行南水北调水回灌,有效恢复地下水资源、改善地下水环境。通过在城区水源地建立回灌试验系统,采用南水北调水作为回灌水源,开展开采井长期回灌试验,在回灌能力、水动力和水化学方面研究了南水北调水安全回灌地下水的技术,提出了北京城区水源地开采井回灌方案。试验结果表明：四厂回灌井稳定回灌能力为120 m³/h,三厂回灌井稳定回灌能力为245 m³/h,且水质改善效果明显,管井回灌切实可行,并针对水源三厂、四厂及七厂水源地提出不同回灌方案。确定出三厂29眼井回灌能力为8.97万m³/d,四厂16眼井回灌能力为4.41万m³/d,七厂8眼井回灌能力为2.1万m³/d。对于合理利用南水北调水、有效改善城区水源地地下水资源和水环境具有重要意义。     

北京市应急水源工程续采可持续利用研究

由于南水北调水源推迟进京,需要在地下水资源可持续利用的条件下对已有的应急水源地进行续采来保障北京的供水安全。运用地下水数值模拟技术对北京市昌平区马池口应急水源地在不同应急续采方案下的地下水位变化趋势进行模拟预测,为应急水源地的科学续采提供技术支持。研究表明:马池口应急续采造成区域地下水位持续下降,停采后地下水位逐渐恢复;南水北调水源进京前,马池口应急水源工程以12.5万m3/d续采2 a、停采2 a、再续采1 a的方案为同时满足最大应急开采又保障应急水源工程可持续利用的方案。因此,马池口应急水源地在南水北调水源进京前能续采3 a。     

大同市天阳盆地地下水置换工程

<正>大同市天阳盆地地下水置换工程,以册田水库为水源地,利用现有大同市册田灌区北干分灌区提水二工程,采用泵站提水、隧洞和管道输水的方式,自现有北干分灌区末端西营出水池取水,向天阳盆地供水,以缓解当地因地下水超采产生的水资源供需矛盾,进一步涵养地下水源。工程起始于册田灌区北干分灌区提水工程末端的西营出水池(位于阳高县东小村镇西营村南约1.0 km处),通过18 km的供水线路,连接至天阳盆地西南部的管线末端调节阀室(阳高县滴滴水村     

台州城市规划区地下水应急供水研究

结合台州城市规划区城市供水设施现状,在满足水量、水质及开采条件的基础上,优选了3处河谷孔隙潜水和2个孔隙承压含水层地下水应急水源地,并利用visual MODFLOW软件建立了孔隙承压水地下水流与溶质运移数值模型。计算的河谷孔隙潜水允许开采资源量为455.53×10~4m~3/a,孔隙承压水年均补给总量为472.3×10~4m~3。在遵循应急供水的原则下,设置了三级、二级和一级预警开采方案,计算结果均能满足应急供水要求。并预测评估了应急开采后的地面沉降、咸水入侵等地质环境问题,结果表明产生的地面沉降最大量为一级预警的14.2mm,相对可控,咸淡水界线移动不明显。     

马鞍山市地下水水源地应急供水水流模拟研究

为评估马鞍山市应急水源地的供水能力,结合现场水文地质勘察成果,概化了区域水文地质模型,采用GMS软件进行应急开采条件下的地下水渗流场模拟预测。计划布置抽水井75口,模型预测了总开采量15万m^3/d时区域地下水流场的时空分布特征。计算结果表明各水源地应急开采过程中,水源地周围降落漏斗中心降深逐渐增大,胡庄和秦河村水源地由于含水层相对较薄,远离区域主要的补给水源(长江),供水能力较差,降落漏斗中心埋深最大;新锦村靠近长江,抽水井数量相对较少,降落漏斗中心埋深最小。经过365 d抽水,区域降落漏斗最大降深达4.61 m,降落漏斗最大半径达3 000 m。马鞍市拟选应急水源地的供水能力可以达到15万m^3/d,但是水源地应布置在含水层厚度大,补给可靠的区域。     

改性凹凸棒土/纳米铁复合材料去除地下水NO_3~--N的研究

采用液相还原法制备改性凹凸棒土/纳米铁复合材料(简称复合材料),考察了该复合材料的稳定性及其作用下"三氮"(NO_3~--N、NH_4~+-N、NO_2~--N)的变化情况,阐明了地下水环境因素(DO、温度、光照)对复合材料去除NO_3~--N的影响。模拟地下水环境时,3种材料去除NO_3~--N的反应活性顺序为:复合材料纳米铁改性凹凸棒土,且复合材料作用下NH_4~+-N的转化率低,几乎无NO_2~--N生成。DO、温度对复合材料去除地下水NO_3~--N的影响较大;而光照和黑暗环境下,地下水中NO_3~--N的去除率及NH_4~+-N、NO_2~--N的生成量均无明显差异。研究成果旨在为NO_3~--N污染地下水工程修复提供理论依据和技术支撑。     

南通市地下水压缩开采对水质咸化的控制效应

为了准确评价南通市地下水压缩开采对水质咸化的控制效应,根据南通市的水文地质条件,概化出了南通市的水文地质概念模型,建立了南通市地下水渗流与溶质运移三维耦合数值模型,分别预测了现状开采和压缩开采条件下2018-2034年逐年地下水水位和地下水中氯离子质量浓度的变化趋势。预测结果表明:现状开采条件下2034年底南通市第Ⅲ承压含水层中氯离子质量浓度大于250 mg/L和270 mg/L的面积分别达到355.17 km^2和30.67 km^2,2030-2034年咸化速率为9.59 km^2/a;压缩开采条件下2034年底氯离子质量浓度大于250 mg/L和270 mg/L的面积分别为329.21 km^2和1.76 km^2,2030-2034年咸化速率为7.52 km^2/a,压缩开采方案能有效控制第Ⅲ承压水的咸化问题。     

沉积物-水界面中可交换态氮对不同菹草密度的响应

为了认清沉水植物对富营养化浅水湖泊沉积物-水界面可可交换态氮的影响,通过模拟试验,利用连续流动注射分析仪测定了NO-3-N、NH3-N等指标,并结合其他环境指标,研究了沉积物-水界面中TN、NO-3-N、NH3-N对不同菹草量(0 g、150 g、300 g)的响应。结果表明,菹草的存在增加了间隙水氧化还原电位(Eh),降低了p H,且菹草量越大,间隙水中Eh、p H值变化越明显;利用单因素方差分析,得出300 g菹草组与对照组的间隙水TN质量浓度有显著差异(P0.05);菹草量越大,间隙水中TN、NO-3-N和NH3-N以及表层沉积物中固定态铵、有机氮、NH3-N和NO-3-N的去除效果越好。     

Nitrogen and phosphorus changes and optimal drainage time of flooded paddy field based on environmental factors

While many controlled irrigation and drainage techniques have been adopted in China, the environmental effects of these techniques require further investigation. This study was conducted to examine the changes of nitrogen and phosphorus of a flooded paddy water system after fertilizer application and at each growth stage so as to obtain the optimal drainage time at each growth stage. Four treatments with different water level management methods at each growth stage were conducted under the condition of ten-day continuous flooding. Results show that the ammonia nitrogen (NH⁺₄-N ) concentration reached the peak value once the fertilizer was applied, and then decreased to a relatively low level seven to ten days later, and that the nitrate nitrogen (NO^-₃-N) concentration gradually rose to its peak value, which appeared later in subsurface water than in surface water. Continuous flooding could effectively reduce the concentrations of NH⁺₄-N, NO^-₃-N , and total phosphorus (TP) in surface water. However, the paddy water disturbance, in the process of soil surface adsorption and nitrification, caused NH⁺₄-N to be released and increased the concentrations of NH⁺₄-N and NO^-₃-N in surface water. A multi-objective controlled drainage model based on environmental factors was established in order to obtain the optimal drainage time at each growth stage and better guide the drainage practices of farmers. The optimal times for surface drainage are the fourth, sixth, fifth, and sixth days after flooding at the tillering, jointing-booting, heading-flowering, and milking stages, respectively.     

靖边县水源地区域地下水环境变化研究

靖边县饮用水源多为地下水,地下水环境的变化严重影响着当地供水量。为了进一步厘清研究区地下水环境在时间和空间上的变化情况及其影响因素,利用统计学及水文地球化学方法,对研究区地下水位统测结果和90组地下水水样检测结果进行分析。结果表明:1995-2017年研究区内大部分地区地下水位显著下降,在郭家庙等地已经形成较大规模的降落漏斗;地下水中TDS浓度明显增加;部分区域TDS、NO3-超标,尤其是农灌区常年施用含氮肥料导致地下水中NO3-浓度超标且范围不断扩大。因此,当地应及时控制地下水开采量,采用新型灌溉、合理施肥等措施来减缓地下水位的持续下降与水质恶化。     

河道再生水入渗的水岩相互作用机理研究

依托引温济潮工程受水区,通过室内淋溶试验,研究再生水经过河床底部介质过程中阳离子的交换吸附机理以及河床底部介质对TN和NO_3~--N的去除效果。根据受水河道周边的地下水水质监测数据,验证了再生水与河床底部介质的水岩相互作用机理。结果表明:再生水资源利用9年以来,地下水中盐度增加;尽管再生水入渗引起了水中K+与河道底部介质中Ca~(2+)之间的交换吸附,但仍然对地下水总硬度具有稀释作用,导致总硬度降低;河道底部介质对再生水中的NO_3~--N具有显著的去除效果,使得地下水中NO_3~--N浓度很低。对于无机组分而言,再生水资源利用对地下水水质基本没有负面影响。     

基于云模型的东平湖枯水期地下水水质评价

为考察南水北调东线工程通水前后东平湖地区枯水期地下水水质变化情况,引入云模型,选择总硬度、SO_4~(2-)、Cl~-、NO_3~-、NH_4~+、F~-6个水质指标作为评价因子,将南水北调东线工程通水前后的东平湖地下水水质实测数据输入云模型,得到各评价因子的确定度和基于权重计算的各采样点的综合确定度,由最大确定度确定各采样点的水质级别。结果表明,南水北调东线工程通水后,所采集的7个地下水水样的水质级别并未降低,湖区东部水样的水质劣于西部。     

NO-2-N、MLSS对反硝化脱氮除磷的影响

通过对实验室培养的富集反硝化聚磷菌活性污泥在不同电子受体条件、不同MLSS条件下进行缺氧批式试验,研究了NO-2-N作为电子受体时对反硝化脱氮除磷的影响,并与NO-3-N作为电子受体时进行比较。同时分析了MLSS对反硝化脱氮除磷的影响。结果表明:NO-2-N可作为电子受体被DPAOs利用,但是过量的NO-2-N会对吸磷产生抑制作用;NO-2-N作为电子受体可能同时参与了反硝化除磷和常规的内源反硝化。此外,增加活性污泥浓度(MLSS)可提高缺氧吸磷速率,但过高的污泥浓度会导致单位污泥的吸磷速率降低,因此需合理控制反硝化除磷中的MLSS。     

重庆老龙洞岩溶地下水化学特征及影响因素

为研究老龙洞地下河出口(G3)与表层岩溶泉(G1、G2)水化学特征差异及影响因素,利用统计方法对2012年月尺度的水化学数据进行分析。结果表明:研究区地下水水化学组成以Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_3~-、SO_4~(2-)为主,水化学类型主要为Ca-HCO_3型;Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_3~-浓度变异系数较小,主要来源于碳酸盐岩地层溶蚀,且以石灰岩溶解为主;硫酸与硝酸参与了碳酸盐岩的溶蚀,其中硫酸对碳酸盐岩溶蚀的影响更大;地下水中SO_4~(2-)、PO_4~(3-)、Na~+、K~+、Cl~-和NO_3~-浓度变异系数较大,主要受农业施肥、畜禽粪便、企业废水和生活污水等因素的影响;SO_4~(2-)、PO_4~(3-)、Na~+、K~+、Cl~-浓度表现为地下河高于表层岩溶泉,而NO_3~-浓度表现为地下河低于岩溶泉。     

兰州市城市化对地下水系统的影响研究

以地下水污染调查数据为基础,结合历史观测资料,揭示兰州市城市化过程中地下水水位、水质的变化特征及其影响因素。城市污水排放、蓄水设备修建及农业灌溉等因素使垂直渗入补给量增加,引起地下水上升,其中西固区地下水位上升剧烈,受地下水开采的影响,水源地地区形成大面积的地下水降落漏斗,水位下降显著;兰州市区地下水水质影响因素较多,土地利用类型的改变带来污染源强的增加、城市垃圾处理方式以及水位下降等是直接或间接地造成地下水质恶化的重要因素,老城区和工业区地下水总硬度、NO-3、氟离子、有机组分等指标呈逐年上升趋势,污染形势严峻。