城市供水水源地地下水环境模拟与安全供水对策研究

摘要

东武水源地位于山东省大汶河流域中段，隶属泰安市岱岳区，水源地分布于大汶口盆地东南部山前冲洪积平原上，地形南高北低，东高西低，东西长约8km，南北宽约3km，是泰安市一处重要的城市供水水源地。自第四系以来，在特定的沉积环境下堆积了较厚的松散冲洪积沉淀物，形成了一个具有完整的补给、径流、排泄条件的独立的水文地质单元，为地下水的储存和运移提供了良好的空间。 近年来，为满足泰安市经济社会快速发展的需水要求，东武水源地开采量逐渐增大，导致地下水水位下降，地下水系统自身的补给、径流、排泄缓慢改变；同时大汶河作为水源地重要补给水源，水量、水质状况均不乐观，势必对东武水源地产生影响。因此，对水源地地下水环境进行客观合理地评价，对水源地安全供水提出对策，成为水源地可持续发展的关键所在。本文在收集东武水源地地质和水文地质资料的基础上，基于水流和溶质运移的连续方程，利用Aqua3D地下水数值模拟软件，建立了东武水源地三维地下水含水系统模型，并利用验证后的模型对研究区地下水环境进行了定量评价，取得的主要成果如下： (1)依据地质剖面和钻孔资料，建立了东武水源地水文地质概念模型和数学模型，并利用Aqua3D地下水有限元数值模拟软件建立了相应的数值模型，通过对模型反复地调参、运行、识别，结果表明模型基本达到了对水文地质体的仿真，为东武水源地地下水环境的优化、管理提供了科学依据。 (2)为了提高模型的仿真度，在建模过程中尽可能地选择了水文地质自然边界(如断层、地表水水体)作为研究区的模型边界，模型计算面积20km<'2>。研究表明在现状开采条件和最大允许开采条件下，2020年研究区水位均有所下降，相同地段水位相差5m左右，最低水位未达到岩溶水顶板标高，不会引发地质环境问题。 (3)利用建立的水流模型，耦合溶质运移模型，预测了东武水源地主供水区和人口集中区(大汶口镇)孔隙水和岩溶水亚硝酸盐浓度。 预测主供水区在现状开采条件下，孔隙水亚硝酸盐浓度2010年为0.03mg/L，201 5年为0.035mg/L，2020年为0.05mg/L：预测主供水区在最大开采条件下，孔隙水亚硝酸盐浓度2010年为0.03mg/L，2015年为0.037mg/L，2020年为0.052mg/L；预测主供水区在现状开采条件下，岩溶水亚硝酸盐浓度2010年为3×10<'-10>mg/L，2015年为3.6×10<'-10>mg/L，2020年为4.8×10<'10>mg/L；预测主供水区在最大开采条件下，岩溶水亚硝酸盐浓度2010年为5×10<'-10>mg/L，2015年为5×10<'-10>mg/L，2020年为1×10<'-9>mg/L。 预测大汶口镇在现状开采条件下，孔隙水亚硝酸盐浓度2010年为0.03mg/L，2015年为0.045mg/L，2020年为0.07mg/L；预测大汶口镇在最大开采条件下，孔隙水亚硝酸盐浓度2010年为0.03mg/L，2015年为0.05mg/L，2020年为0.08mg/L；预测大汶口镇在现状开采条件下，岩溶水亚硝酸盐浓度2010年为0.026mg/L，2015年为0.03mg/L，2020年为0.06mg/L；预测大汶口镇在最大开采条件下，岩溶水亚硝酸盐浓度2010年为0.03mg/L，2015年为0.047mg/L，2020年为0.07mg/L。 (4)在评价预测的基础上，针对东武水源地实际情况，做出水源地安全状况评价，划分了水源地保护区，提出具体的保护工程和综合管理规划，为东武水源地的安全供水和可持续发展提出了对策。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引言

1.引言

1.1地下水定量研究发展过程

1.2地下水数值模拟现状

1.3 Aqua3D简介

1.4城市供水水源地研究概况

1.5研究内容与技术路线

第二章研究区概况

2.1研究区地理位置

2.2区域经济

2.3水文气象

2.3.1水文水资源

2.3.2气象

2.4地形地貌

2.5地层、地质构造

2.5.1地层

2.5.2地质构造

2.6水文地质条件

2.6.1水源地水文地质概况

2.6.2含水岩层

2.6.3地下水补给、径流、排泄与动态特征

第三章水源地的数值模拟

3.1水文地质条件分析

3.2水文地质概念模型

3.3建立模型

3.3.1建模过程

3.3.2水文地质参数的确定

3.4数学模型

3.4.1水流模型方程

3.4.2溶质运移模型方程

3.4.3数学模型的解法

3.5数值模型

3.5.1模型建立

3.5.2模型识别

3.5.3模型验证

3.6模型预测

3.6.1预测方案的制定

3.6.2模拟预测结果

第四章水源地安全评价及安全供水对策研究

4.1水源地安全状况评价

4.1.1水质标准

4.1.2水质现状安全状况评价

4.1.3水量现状安全状况评价

4.1.4水质预测安全状况评价

4.2水源地保护区划分

4.3水源地保护工程

4.3.1规划思路

4.3.2具体实施方案

4.4水源地监控体系建设

4.5水源地综合管理

4.5.1水源地管理体制、机制与制度建设

4.5.2水源地保护区监督管理

第五章讨论与结论

5.1讨论

5.2结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表论文情况