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随着我国人口增长和经济高速发展,使得水资源供需矛盾变得日益突出,导致我国北方河流呈现干涸状态。社会经济发展的同时,城市生活产生大量污水,将污水处理后满足某种使用要求的水体称作“再生水”。再生水的利用能有效地缓解水资源供需矛盾,其广泛用于农业灌溉和工业回用等。目前一个重要用途是补充干涸河流,从而恢复其生态景观。但考虑到景观再生水的水质,周边地下水可能会受到其影响。因此,目前非常亟需研究这个问题。 本研究以潮白河景观再生水北京段作为研究区,研究不同工程措施和不同浓度景观再生水对地下水的影响。包括河道防渗条件下高浓度景观再生水河段-密云段、河道防渗条件下中等浓度再生水河段-怀柔段和自然河道条件下低浓度景观再生水河段-顺义段。采用水化学和(同)位素示踪法、端元混合模型法、离子电荷平衡法和方差分析等,于2010年1~9月分别采集降雨、再生水、河水和地下水样品,分析其主要水化学和稳定同位素成分。研究不同水体的水化学和稳定同位素特征、再生水的入渗量、对地下水的影响范围和程度以及再生水入渗过程中的主要水化学变化。主要结论如下(1)阐明了防渗河道条件下高浓度景观再生水对地下水的影响再生水水化学类型为Na-Ca-HCO3-Cl、同位素组成富集而稳定、含有高浓度的不同形态氮;再生水入渗量为856.2万m3;距河道较近的浅层地下水均受到再生水影响,最大影响深度为70 m,最远水平的影响距离河道中心2.5 km;造成地下水中电导率、溶解性总固体、氯离子、钠、钾、硝态氮和总氮明显升高;浅层地下水中再生水比例范围为11~81%;再生水入渗时发生阳离子交替吸附、碳酸盐的溶解、铵态氮的硝化以及硝态氮反硝化反应。(2)揭示了防渗河道条件下中等浓度景观再生水对地下水的影响再生水具有高浓度离子含量和稳定同位素组成;再生水入渗量为2470.9万m3;所有浅层和一个深层地下水受到影响,影响的最大深度为120 m,最远水平距离为距离河道中心1.8 km;造成地下水中电导率、溶解性总固体、氯、钠、钾、硝态氮和总氮含量明显增加;地下水中再生水混合比例为28~86%;再生水入渗时水化学反应与密云段一致。(3)阐明了自然河道条件下低浓度河道景观再生水对地下水的影响再生水为Na-Ca-HCO3-Cl型;河水水化学与再生水一致,并具有明显时空变化;再生水入渗量为2762.6万m3;距离河道较近的30 m和50 m大部分地下水受到影响;30m地下水中再生水比例为1~70%、50m地下水中为9~95%和80m地下水中为16~60%;除上面各水化学学反应外,还发生了硅酸盐的溶解作用。(4)不同河道工程措施及不同浓度景观再生水对地下水影响比较再生水入渗量大小范围为顺义>怀柔>密云;在垂直影响深度上顺序为怀柔>顺义>密云;水平距离上顺序为,顺义>密云>怀柔。怀柔段浅层地下水中再生水的混合比例高于密云段。顺义段对30 m地下水影响程度要高于50 m和80 m;地下水中共同增加的成分包括EC、TDS、Cl、K和Na,密云段中不同形态氮浓度明显升高,顺义明显的不同在于硅酸盐溶解作用的发生以及SO4、 Ca和Mg的增加。因河岸侧渗的原因,底部防渗对于再生水对地下水影响深度、水化学成分改变和再生水入渗时水化学变化无明显影响;高浓度再生水更能明显增加地下水中主要无机离子含量。本研究结果对于景观再生水的合理利用及地下水的保护具有重要意义。