随着工业化的进程,人类活动对地下水环境的影响越来越重,人类活动产生的生活污水、工业废水与固体废物产生了区域性水环境的污染问题。煤矸石在降雨作用下淋滤产生的淋滤液下渗进入含水层中,并随地下水的运动扩散到整个含水层,造成区域性的生态环境恶化和地下水水质的污染,人类饮用已污染的地下水会危害人体健康。对煤矸石浸溶试验产生的浸溶液进行重金属离子检测,测试分析的离子浓度结果:铅离子(Pb²⁺)、锌离子(Zn²⁺)、砷离子(As³⁺)、镍离子(Ni²⁺)的浓度值均已超过国家饮用水的水质标准;这种高矿化度的煤矸石淋滤液渗入地下水中,使地下水水质恶化。煤矸石堆积区周边地下水的水样检测结果说明:重金属离子已逐渐扩散到周边地下水中,地下水已受到淋滤液的污染。采用实际踏勘调查与现场试验、地质文献总结分析、地下水数值模拟相结合的综合研究方法,基于研究区的水文地质条件和既有工程资料的分析,首先对煤矸石堆积区周边地下水进行采样分析,了解目前该地区地下水中重金属离子的污染程度,结合研究区的水动力条件分析重金属离子在地下水中的迁移规律,再运用Modflow模拟研究区的地下水渗流场,MT3D模拟预测重金属离子的迁移过程,并分析其迁移特征。获得主要结论如下:1.根据笔者野外调查及区域资料,将研究区含水层系统划分为:第四系松散堆积层划分为不含水至弱富水性含水层,三叠系北泗组纯灰岩划分为强富水性含水层、马脚岭组上段灰岩夹碎屑岩划分为弱富水性至中等富水性含水层,三叠系马脚岭组下段页岩及二叠系大隆组凝灰岩划分为相对隔水层,二叠系合山组燧石灰岩划分为弱富水性至中等富水性含水层。2.通过研究区地下水水样的检测分析,研究区内地下水为中性水,高矿化度,总硬度为中等—硬水,本区地下水类型为HCO₃?SO₄—Ca型。3.为了调查石村矿煤矸石淋滤液中重金属对周边地下水的污染程度,进行专门水样测试,根据重金属测试结果,水样中Mn²⁺、Cd²⁺、Cr⁶⁺、Cu²⁺4种离子浓度较低,未被检测到;距离煤矸石堆积区越近,所检测到的离子越多,离子浓度越大;在其它几个离子中只有Zn²⁺在大部分水样中被检测到,最高浓度为0.783mg/L,超过国家II类水质标准0.5mg/L。4.在研究区内做双环渗水试验,测定研究区内第四系松散堆积层的渗透系数。研究区内覆盖层根据土质不同分为两类:煤矸石堆积区周边200m内为含碎石粉质粘土,其渗透系数为0.0021cm/s;其它地区大部分为粉质粘土,其渗透系数为0.000727cm/s。5.取石村矿煤矸石样品做煤矸石浸溶试验,检测浸溶液中的重金属离子浓度及p H值。浸溶液呈酸性,浸溶初期,As³⁺浓度相对较高,之后浓度变化不大;Pb²⁺、Ni²⁺开始浓度较低,但是随着浸溶时间的延续它们的浓度不断增加,之后逐渐稳定;浸溶液中各重金属离子都是初期溶出速率快,之后变慢;锌离子(Zn²⁺)是浸溶试验中溶出量最多的重金属离子,超标11.3倍,铅离子(Pb²⁺)的浓度超过标准值约16.7倍,镍离子(Ni²⁺)的浓度超过标准值约6.7倍,砷离子(As³⁺)的浓度超过标准值约10.9倍。在整个浸溶过程中,Zn²⁺的溶出量及溶出率都超过其它的重金属,是最易影响水环境的重金属元素,重金属Pb、As、Ni对村民及周边的生物毒害大,且在降雨作用下的溶解到水中的速率较大,对环境影响较大。6.由地下水水样测试及煤矸石浸溶试验结果,选定重金属离子Zn²⁺作为污染因子,利用MT3D做定量计算,分析重金属离子的迁移规律:（1）重金属离子迁移方向:离子的迁移主要受地下水径流方向的影响,还受到地下水扩散作用的影响,研究区为岩溶区,地下水径流较快,煤矸石淋滤液中重金属离子主要向西侧、西南侧迁移。（2）重金属离子迁移范围:重金属离子迁移范围呈椭圆形状,污染面积随模拟时间增加逐渐扩大,迁移范围逐渐变成圆形;因受径流及岩层渗透性的影响,在横向上迁移速率大于纵向速率,横向迁移边界显然超过纵向迁移边界;受到地下水流动方向上,下游离子范围变化幅度较大,上游变化幅度很小或基本不变。在更长的时间尺度预测下,重金属离子受地下水流动的影响,最终会迁移到红水河中。（3）重金属离子在垂直方向上的扩散:随着地下水径流时间的增加,处在不同水位深度的重金属离子浓度也渐渐增大,在越接近地面的地方,重金属离子的浓度值就会越大,浓度的最大值出现的时间就会越早。