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北京是全国政治经济文化中心,也是闻名世界的现代化国际大都市。经济和社会发展水平已经进入世界现代化城市的行列。由北京市承办的2008年世界奥林匹克运动会,将进一步拉动北京市的社会经济发展,扩大北京市在世界的影响。 水资源短缺已成为制约北京社会和经济发展的主要因素,随着经济的持续发展,供需矛盾将进一步加剧。目前地下水是北京城市的主要供水水源,地下水占全市总供水量的2/3左右,北京市是国际上为数不多的以地下水作为主要城市供水水源的大都市。由于长期采量开采地下水,已给北京产生了一定的环境问题,如地面沉降、地下水污染和水质恶化等。毫无疑问,南水北调工程是解决北京市水资源紧缺的根本途径,对于稳定首都、城市建设、经济持续发展、奥运会举办、生态环境改善等方面具有巨大的效益。南水北调中线(北京段)工程实施后,北京地区水资源供给量每年将增加10×10~8m~3,势必改变现有的水资源动态平衡,适当减少地下水的开采量,也会使地下水均衡的变化,造成地下水环境发生变化。 鉴于此,本研究基于地下水数值模型,在水资源供需平衡的基础上,提出三个可能的地下水控制开采方案,运用模型预测个停采方案条件下地下水流场和水位动态变化趋势,分析地下水位变化所产生的环境影响。该研究为南水北调实施后地下水环境问题的防治、制定科学合理的控制开采方案、地下水资源的合理开发利用提供了科学依据。本次研究对象为南水北调中线(北京段)引水管线附近地区以及在北京的调水地区,其中包括北京市房山区、北京城区、大兴的北部以及通县西部地区。具体为南到房山南尚乐镇惠南庄,北至颐和园团城湖,西到山前丘陵,东到通县,建模面积为1881耐。本研究在水文地质条件分析的基础上,首先建立了研究取得水文地质概念模型,计算了研究区地下水个补排项。选定2000.1一2000.12为模型的模拟期,运用基于MODFLOW的地下水模型软件PMw1N PRO建立了地下水数值模拟模型。2000年水均衡表明,本年度属于特枯水年份,年降雨量仅为364Inln,地下水补给资源总量为7.09 x 10sm3/a,总排泄量为8.74 X10丫/a,主要用于工农业开采,地下水处于负均衡状态。 北京市水资源供需平衡结果表明,南水北调工程实施后,按目前地下水开采情况,水资源尚有盈余。因此,可在地下水超采区可适当停止和限制部分地下水开采,用以恢复地下水储存量,改善地下水生态环境。根据现状和规划供水厂的分布,制定了三套地下水限采方案。运用已建立的地下水数值模型,预测三个限采方案条件下10年间地下水流场和动态的变化趋势。结果表明,在限采区地下水位有不同程度的回升,北京西郊10年间地下水位回升最大为20m,而在房山等南水北调供水区以外的地区,地下水位将持续下降。 本研究以第二停采方案为例,重点讨论由于地下水开采量的调整,对研究区地下水质量、地下水生态和地基稳定性的影响。(1)工作区共有38处非正规固体废弃物堆放点,根据预测,由于地下水位上升将有25处非正规固体废弃物填埋、堆放场的固体废弃物受到地下水不同程度的浸泡,浸出液中污染物将会对附近的地下水造成了不同程度的污染。溶质运移模型结果还表明,工作区的总硬度绝大部分地区呈现出稳中有降的趋势。(2)南水北调工程的实施,会大大改善北京市的生态平衡条件,但在局部也会给生态环境造成负面影响。根据地下水位预测,在海淀区西苑、清河、海淀北区一带历史上的湿地有望部分得到恢复,同时,由于地下水位的升高,在东郊一带有可能发生次生盐渍化。(3)由于地下水位埋深变浅,在一些地区可能产生建筑物抗浮能力降低、地下水设施渗水和沙土液化等工程地质问题,在地下水回升的东郊地区,地面沉降的趋势减缓。根据影响范围、影响程度及对建筑物地基稳定性造成的危险程度将工作区划分为不稳定区、较不稳定区、稳定区三个区。关键词:南水北调地下水模型地下水水质生态环境地基稳定性