城市建设的快速发展带来了不同程度的城市内涝问题,已经严重影响经济发展。郑州市航空港是国家设计的首个国家级航空港试验区,航空港海绵城市建设将通过雨水收集,使雨水利用更加合理,但海绵城市建设过程中,汇集各处的雨水可将污染物集中,直接影响所在地段包气带及地下水质量。本论文主要结合该海绵城市建设项目,开展航空港区东部地段海绵体土样特征及包气带和地下水中污染物的运移规律研究,为城市建设与环境保护提供合理建议。本文首先在研究区开展了野外实地调研,采集该地段水土样品,开展了土样特征与吸附规律分析,在此基础上设计室内土柱模拟实验,分析包气带土样主要污染物迁移规律,最后建立地下水数值模拟模型,分析预测海绵体所在地段地下水污染物运移规律及趋势。土样吸附动力学和等温吸附实验结果显示,土样点氨氮动力吸附瞬时完成,瞬时吸附量达到总量的85%以上,之后减慢;等温吸附曲线走向显示溶液浓度和土样颗粒的吸附量非线性变化,吸附量前期变化较快,后期变慢,吸附速率也由前期的快速吸附到后期的变慢。铁离子吸附过程和氨氮吸附具有相似性。动力吸附结果可知,土样一的氨氮吸附量稳定在240μg/g,土样二为300μg/g;土样一的铁离子吸附量稳定在220μg/g,土样二为140μg/g。两个土样吸附热力学实验获得的相关等温拟合吸附参数R~2均在0.98以上,土样一的氨氮吸附量为714.29μg/g,土样二为833.33μg/g。土柱示踪实验数据分析及计算结果可知,土样一弥散度为1.057cm,土样二为0.845cm。氨氮和铁离子运移过程可以分为两部分,第一部分为溶质运移逐渐增长区,且增长速率较快;第二部分为趋于稳定区,这个时间段溶液浓度增大速率逐渐变缓,并且在后期逐步达到稳定状态。研究区包气带厚度最深在20m以上,选取20m包气带厚度,由于氨氮运移和铁离子运移都近似为线性运移瞬时吸附。在不考虑横向运移吸附的条件下,由实验得出,20cm土柱完全吸附饱和需要400h,则20m包气带厚度吸附饱和大约需要40000h,即大约5年时间。通过对研究区进行含水层概化、边界条件和含水层主要参数概化,构建研究区水文地质模型,以Visual MODFLOW软件为平台,采用有限差分法进行剖分,分别模拟预测1年、5年的污染物运移情况。入渗水水质浓度这里主要采用该区地表水水质测试结果。随模拟时间加长,氨氮运移面积进一步扩大,东、南方向较其他方向污染物运移面积、距离均较大。两种污染物东面运移距离大约为500m,南面运移距离约为400-500m,北面和西面运移距离在300-350m范围不等。中央公园附近水位达到120m,其他地方水位上涨加快,地下水位变化区域进一步加大,影响面积达到横向距离1500m,纵向距离1400m,影响范围增大。