随着我国社会经济的快速发展,地下水过量开采和水体污染问题日益凸显。由于地下水开发规模和强度的不断增大,地下水位持续下降,致使地下水开采区附近地区的浅层地下水位低于河水位,导致地表水和地下水天然补排关系的改变。在这些地区,随着河水补给地下水,河流中的污染物质亦随河水进入地下水,导致地下水污染。为了合理评价、开发和利用地表和地下水资源,保护地下水与河水交互带的生态地质环境,必须加强河流和地下水之间相互关系的研究,搞清其水量和水质的时空变化规律。本文选取人口密集,工农业发展快,需水量较大的河南省中牟县为研究区,选定该地区污染较为严重的贾鲁河为研究河段,通过野外调查与采样以及室内测试和模拟研究贾鲁河与河岸带浅层地下水的补排关系,分析中牟县地下水水位下降的原因,分析地下水污染的特征及成因,为贾鲁河及其周围地下水开发利用和污染防治提供了科学依据。首先,通过野外地质调查和水文地质试验,查清研究场地的地层与含水层分布以及包气带和含水层的渗透性。结果表明,研究场地包气带垂向渗透系数为0.79 m/d;上部潜水含水层岩性以粉砂、中砂、细砂(含黑色腐殖质)为主,渗透系数1.1～1.7 m/d,渗透性较好。其次,对研究区河流和地下水水位进行监测,研究河流和地下水补排关系。结果表明,受地下水开采的影响,研究区浅层地下水水位低于附近贾鲁河水位,河流补给地下水,平均单宽补给量为2.04 m2/d。而后,根据河流和地下水水样采集及检测结果,并结合地下水流动规律和"三氮"迁移转化规律,分析其污染特征和成因。结果表明,河水中NH3和COD污染较严重,浓度均超过了地表水Ⅲ类水标准,NO3-N浓度超标率为16.7%;受河水补给影响,河流附近地下水NH3污染严重,超标率达56.3%,NH3-N浓度最大值为2.94 mg/L,为国标地下水Ⅲ类水标准的14.7倍,但受硝化作用及土壤颗粒吸附的影响,远离河流处地下水中NH3-N浓度逐渐降低;受农用化肥入渗的影响,地下水的N03-N浓度在远离河流处逐渐升高。基于对该地区水文地质条件的分析,建立了中牟县浅层地下水水流的概念模型和数值模型,采用数值模拟软件MODFLOW对地下水进行了模拟,并利用观测水位对模型进行识别和校正。模拟结果表明,在县城的中南部地区由于大量开采浅层地下水,已经形成了局部地下水降落漏斗。同时,模拟了在大规模开采浅层地下水之前和之后研究区地下水的流场分布。结果表明,受浅层地下水开采的影响,部分河段河水与地下水的补排关系发生了改变,由开采前地下水补给河流的天然状态变为开采条件下河流补给地下水的现状;与开采条件下的水位相比,未开采条件下地下水水位普遍上升,在县城及县中部和南部浅层地下水开采量比较大的地区水位上升幅度较大,一般达10 m以上,而其他地区一般上升1～4 m;水均衡结果表明,在浅层地下水开采情况下,河流和地下水总的补排关系是河流补给地下水1.12×108m3/a,而在无浅层地下水开采的情况下,河流和地下水总的补排关系是地下水补给河流0.9×108 m3/a。