卫河流域河流-地下水流系统氮素运移的数值模拟

卫河是海河流域污染最严重的河流之一,该河如何影响附近浅层地下水的水质是长期受到重视但缺乏定量研究的关键问题。为探讨这一问题,利用Hydrus-2d模型模拟河流-非饱和带氮素的迁移转化,以GMS软件中的RT3D模块模拟氮素在饱和含水层中的运移,将包气带底部淋滤出的污染物浓度定为饱和带溶质运移模型的上边界条件,首次实现了河流-非饱和带-饱和含水层氮素运移的联合模拟,得到河流线状污染源对浅层地下水的影响程度及范围。研究结果表明:由于吸附作用、硝化-反硝化作用的存在,从河流上游到下游,包气带厚度加大,运移至含水层中的NH_4^-N、NO_2^-N浓度呈下降趋势,而NO_3^-N浓度则呈上升趋势。随着入渗时间的增长,进入饱和含水层中的NH_4^-N、NO_2^-N、NO_3^-N的浓度逐渐升高并最终保持稳定。污染的河流对浅层地下水的影响呈带状分布,污染物随入渗水流在包气带中垂直入渗;在饱和含水层中以水平运移为主,污染羽偏向地下水流动的方向,其影响距离不超过500m。