重庆安稳电厂灰场区地下水污染数值模拟与预测

摘要

我国火力发电厂在电力工业中占有很重要的地位，燃煤产生的飞灰及炉渣排放量惊人，目前堆放量已达25亿吨。大量灰渣的堆放将对地下水环境产生不可忽视的影响。灰渣中的污染物质在大气降水及水流淋滤作用下通过包气带向下渗，进入地下水，引起区域地下水水质恶化甚至污染，进而对周边居民身体健康及生产、生活用水构成威胁，同时可能造成区域范围内不同程度的经济损失，导致严重的后果。灰场区的地下水污染模拟可对地下水可持续开发利用及合理保护提供科学依据。本文在对研究区地质及水文地质条件充分了解的情况下，建立了研究区水文地质概化模型，并通过地下水数值分析软件Visual Modflow对重庆安稳电厂大河沟灰场区对地下水系统造成的影响进行了预测模拟，得出以下成果:
　　1、研究区为三叠系灰岩与泥岩互层地区，大河沟灰场出露地层从东到西依次为三叠系下统嘉陵江组(T1j)、飞仙关组(T1f)、玉龙山组(T1y)。研究区位于两河口向斜北西翼侧，往北西方向延伸至羊叉滩背斜南东翼近轴部，褶皱构造宽缓，断层构造不发育。
　　2、研究区主要接受大气降水和含水层侧向补给，总体向研究区最低侵蚀基准面倒角沟排泄，岩溶总体发育中等，地下水类型以溶蚀裂隙水为主。羊叉滩背斜轴部出露的玉龙山组二、三段灰岩、泥质灰岩，为相对弱含水层;两河口向斜北西翼侧出露的嘉陵江组一、二段灰岩、泥质灰岩，为相对含水层。地表裂隙发育相对均匀且贯通性好，随着深度增加，地层中裂隙发育程度越弱，含水性也逐渐减弱。研究区地下水水质良好，水化学类型以HCO3-Ca型或HCO3-Ca·Mg型水为主。
　　3、污染物在地下水含水层中向各个方向均有运移，表明溶质运移受弥散和对流作用显著。污染物运移形成的污染晕大致为长轴沿流线方向的近似椭圆，即水力梯度最大的地方，污染物的运移速度最快，水力梯度较小的地方污染物的运移速度较慢。大河沟灰场表层污染晕较小，这是由灰场所处地势低洼、水流的汇水作用所致。因此，在本区污染物运移的首要控制作用为水流的对流作用。
　　4、对高浓度的SO42-和低浓度的Cl-的模拟结果显示:污染物的浓度对污染物的迁移扩散起着重要作用，在相同时间内，浓度大的污染物在水平和垂直距离内运移均较快，污染晕也大于浓度小的污染物。因此，减小污染源浓度是保护地下水环境的有效措施。
　　5、地层渗透系数对污染物运移影响明显。在较高渗透系数的地层中，污染物垂直迁移距离相对较大;在较低渗透系数的地层中下，污染物垂直迁移距离明显减小，同时在低渗透系数的地层中污染物水平运移为主也有减小趋势。
　　6、对研究区的岩溶含水层等效裂隙含水层建立模型得到了较满意的结果，因此对于岩溶发育中等或较弱的地区，裂隙发育且贯通性好，地下水具有同一潜水面，地下水渗流和水动力条件变化不大，可以对其等效多孔裂隙含水层进行数值模拟。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 选题依据及研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 场地地下水污染数值模拟研究现状

1．2．2 火电厂贮灰区污染研究现状

1．2．3 岩溶裂隙等效模型研究现状

1．3 论文主要内容及研究思路

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 主要研究方法和技术路线

第2章 研究区地质概况

2．1 项目概况

2．2 研究区自然地理特征

2．2．1 地理位置

2．2．2 气象水文

2．2．3 地形地貌

2．3 地质条件

2．3．1 地层概况

2．3．2 地质构造

2．4 水文地质特征

2．4．1 含水岩组与富水性

2．4．2 地下水补径排条件

2．4．3 地下水化学特征

第3章 研究区地下水污染特性分析

3．1 地下水污染源分析

3．1．1 灰渣组成

3．1．2 灰渣浸溶特性

3．2 污染物进入地下水的方式

3．2．1 污染物的淋溶方式

3．2．2 地下水中污染物迁移的影响因素

3．2．2 地下水主要污染物

3．3 地下水水质评价

3．3．1 采样点布设

3．3．2 评价标准选用

3．3．3 数学评价模型

3．3．4 评价结果

3．4 研究区岩溶渗漏类型分析

3．4．1 岩溶发育特征

3．4．2 研究区岩溶渗漏类型分区

第4章 研究区水文地质概念模型

4．1 水文地质概念模型概化

4．1．1 大河沟灰场待建模型范围和边界条件

4．1．2 含水层结构及划分

4．1．3 岩溶水流系统的裂隙等效

4．1．4 源汇项分析

4．2 水文地质参数试验

4．2．1 钻孔抽水试验

4．2．2 单环渗水试验

第5章 研究区地下水溶质运移模拟与预测

5．1 研究区地下水流模拟与预测

5．1．1 地下水流数学模型

5．1．2 研究区模型结构

5．1．3 模型的校验

5．1．4 预测天然流场

5．2 研究区地下水溶质运移模型

5．2．1 污染物运移数学模型

5．2．2 溶质运移模型求解方法

5．2．3 示踪因子的选择

5．2．4 污染源强设定

5．2．5 模型参数确定

5．3 研究区地下水污染模拟

5．3．1 模型预测

5．3．2 预测方案

5．3．3 源汇项输入条件

5．3．4 研究区地下水污染模拟

5．4 模拟结果分析

5．5 研究区污染防治措施

第6章 结论和建议

6．1 结论

6．2 建议

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果