【摘 要】
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建设城市湖泊虽有改善城市区域人居环境质量等优点,但也会深刻改变区域水环境,尤其是地下水环境,最终可能导致一系列的水资源、环境地质问题。本文在综述国内外研究成果及分析研究区水文地质条件的基础上,通过资料收集、野外勘察、水文气象智能监测、湖水位与地下水位监测等手段,运用统计分析、水量均衡法、数值模拟等方法,研究探讨昆明池建设后的渗漏量及对地下水位、地下水质的影响。研究成果可为昆明池的建设管理和防渗设计
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建设城市湖泊虽有改善城市区域人居环境质量等优点,但也会深刻改变区域水环境,尤其是地下水环境,最终可能导致一系列的水资源、环境地质问题。本文在综述国内外研究成果及分析研究区水文地质条件的基础上,通过资料收集、野外勘察、水文气象智能监测、湖水位与地下水位监测等手段,运用统计分析、水量均衡法、数值模拟等方法,研究探讨昆明池建设后的渗漏量及对地下水位、地下水质的影响。研究成果可为昆明池的建设管理和防渗设计提供技术参考,也对保护区域内地下水环境有着重要意义。取得以下主要成果:(1)1986～2016年研究区内地下水位在年际上呈现“平-减-增-缓增”的发展态势,年内变幅0.9～1.4m。研究区内离昆明池湖区最近的太平庄南和斗门中学监测站的地下水位在90年代初期开始急速下降,2003年后逐渐回升,年均升幅分别达0.76m/a、0.81m/a。(2)基于工勘和岩芯取样资料,北池沉积物垂向渗透系数为2.44～22.68cm/d,南池沉积物垂向渗透系数为3.47～15.91cm/d。利用地统计学法分析湖区沉积物垂向渗透系数的空间变异性,确定最优拟合模型。北池K_v球状模型拟合最好,在平面上具有中等的空间相关性;南池K_v高斯模型拟合最优,在平面上具有较强的空间相关性。沉积物的沉积结构为湖区渗透系数空间变异的主要原因。基于最优拟合模型进行克里金插值分区,北池K_v为5～10cm/d的区域占北池总面积的68.86%;南池K_v为5～10cm/d的区域占南池总面积的55.29%。(3)通过水文气象和湖水位监测,采用水量均衡法计算得出昆明池试验段渗漏量为6196～7686m~3/d。试验段蓄水后产生的湖底渗漏量为建湖前湖区降水下渗量的26倍,导致了局部地下水位的抬升。通过对试验段湖周地下水位和湖水位的监测结果分析,试验段的湖水位每升高1m,则近岸地下水位上升0.74m,远岸地下水位上升0.49m。(4)建立昆明池潜水非稳定流数值模型,模拟预测了湖底无防渗、局部防渗(壤土换填、土工膜铺设)和全部防渗(壤土换填、土工膜铺设)的五种情景下昆明池完全建成蓄水后的渗漏量和地下水位变化。得出:各情景下的稳定年渗漏量分别为1683.6万m~3、982.6万m~3、915.6万m~3、293.6万m~3、5.0万m~3;对应的防漏情况分别为较差、中等、中等、良好、非常好。湖底无防渗或局部防渗时,湖区会出现地下水位壅高,可能发生土壤盐渍化问题。全部防渗时,湖区地下水流场基本不变。(5)通过建湖与不建湖的地下水位对比,分析了各情景下昆明池建设对地下水位的影响。得出:在昆明池湖底无防渗、局部防渗(壤土换填、土工膜铺设)和全部防渗(壤土换填)四种情景下,湖区地下水位上升,最大升幅分别为8.5m、6.5m、6.0m、1.6m,明显影响范围(升幅>0.5m)分别为56.7km~2、37km~2、33.5km~2、10.4km~2。在昆明池湖底采用土工膜铺设的全部防渗时,渗漏量小于不建湖时的湖区降水下渗量,湖区地下水位下降,最大降幅1.4m,明显影响范围(降幅>0.5m)为13.8km~2。(6)在地下水流模型的基础上搭建了地下水溶质运移模型,分析了湖底无防渗时昆明池湖水渗漏对区域地下水质的影响。得出:地下水污染源主要来自北池湖水,氨氮在昆明池蓄水50年后超出地下水质量Ⅲ类水标准的范围为18.18km~2,影响范围为25.30km~2,最大运移距离为1016m。COD在昆明池蓄水50年后的超标范围为21.57km~2,影响范围为27.18km~2,最大运移距离为1266m。总的来说,湖水渗漏对区域地下水质影响较小。
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