地下水流系统对地下水污染的“水力屏障”及水化学特征研究——以鄱阳湖流域某工业污染场地为例

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工业污水的不合理排放在不同程度上造成了地下水水质的恶化。正确刻画地下水流系统,是研究地下水污染问题、开展地下水资源可持续利用和保护的基础。本论文研究区位于鄱阳湖流域西部,区内第四系松散孔隙含水层地下水埋深较浅,与地表水联系较为密切,当地有机硅生产过程中酸性工业废水的大量排放对地下水的污染问题备受关注。本论文通过分析水化学和典型污染组分,识别地下水的污染特征及其空间分布情况;探讨主要的水化学类型及受酸性废水入渗影响下的水文地球化学演化过程;运用氢氧稳定同位素特征判别地下水补给来源及混合作用,定性理解地下水水流系统对地表污染入渗的屏障作用,即“水力屏障”作用;利用数值模拟手段定量分析地下水中污染羽的迁移特征,进一步揭示“水力屏障”的作用机理;在此基础上探讨“水力屏障”作用在地下水开采过程中的敏感性,为地下水资源合理调度和保护提供理论基础。主要结论如下:(1)研究区有机硅工业园排放的工业污水具有高含盐量、高Cl-浓度、低p H的特点。受到工业排污影响,排污渠附近地表水显示出不同程度的污染特征;而地下水受工业酸性污水污染的范围有限,仅靠近排污渠少数地下水样检测到相近污染特征。(2)酸性工业废水的入渗,引起了一系列水文地球化学反应,使地下水水化学类型由“天然”的HCO3-Ca·Mg型水向Cl-Ca·Mg(Cl-Na·Ca)型水转化。含水层碳酸盐岩类矿物对氢离子具有一定缓冲作用,但受酸性废液的持续排放,推断其缓冲能力已达极限。(3)通过地下水水流数值模拟以及溶质运移模拟,推算排污渠地段含高浓度Cl-的工业废水对地下水的入渗量不超过排污渠地段总排放Cl-总量的一半。表明由地形驱使地下水流系统而形成的地下水自流带,是有效控制酸性废水的入渗和扩散的“水力屏障”作用。(4)对不同开采情景下的模拟表明,该“水力屏障”并非一成不变,不同地区抽水活动及抽水规模对该屏障的扰动程度有所不同,对当地的第四系浅层地下水调度问题需要进一步研究探讨。
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