再生水回补河湖对浅层地下水环境的影响研究

水资源紧缺问题和水污染问题已经成为我国经济和社会可持续发展的瓶颈。再生水回补河湖一方面可以增加干旱缺水地区的地表水,改善当地的生态和人类生存环境；另一方面可增加地下水补给量,达到涵养地下水资源的目的；同时也可以通过含水介质对再生水进行进一步处理,降低其环境污染风险。本研究以北京地区再生水回补河湖为背景,以再生水回补后对地下水环境的影响为研究对象，通过不同条件下再生水的补给实验，研究主要污染物（氮素）在不同介质中的去除效果和迁移转化规律；建立污染物在饱和-非饱和含水层中迁移转化动力模型，探讨不同补给方式和不同含水层结构条件下地下水水质对再生水回补利用的响应关系与机制，提出再生水安全回补利用的控制指标与模式。本研究的成果可为干旱缺水地区再生水回补河湖利用提供科学依据与决策支持。

本研究以再生水回补河湖为背景，以再生水回补后对地下水环境的影响为研究对象，根据再生水在河床不同位置处渗漏特点、水分状况、厌氧环境的不同，设计了4组土柱实验，分别对河床底部长期淹水条件、河道水位变化时淹水落干情形、侧向入渗情形以及特定水力负荷条件进行了长达700天的模拟试验，研究了不同再生水回补条件下氮素迁移转化的规律，并分析了介质种类和温度变化对氮素随渠水入渗时的转化规律，探讨了不同条件下污染物的去除效果。在室内实验的基础上，选取北京奥林匹克森林公园以再生水为供给水源的清洋河开展定点监测，对河床不同位置、不同深度处地表、土壤及地下水的典型污染物（NO3-N、NH4-N、TN、TP、COD、BOD）的动态情况进行监测，分析地表水水质随时间的变化情况，获取了再生水中污染物在地表与地下中的迁移转化规律，为再生水回补河湖提供技术依据。针对所开展的试验，建立了再生水回补河湖条件下水分-溶质迁移转化的概念模型，并在此基础上构建了考虑氮素的矿化、硝化、反硝化、吸附等转化过程的饱和-非饱和介质中迁移转化动力学模型，并开展不同的情景的初步模拟，模拟结果与实验数据吻合较好，为再生水回补河湖对傍河浅层地下水的影响评估提供了可借鉴的工具，并为干旱缺水地区再生水回补河湖利用提供科学依据与决策支持。.本研究共已撰写论文6篇（其中已公开发表论文4篇，2篇已投稿待审），申请国家发明专利1项（初审阶段），已申请计算机著作权1项（待授权）；培养已毕业硕士研究生2人，在读硕士研究生2人、博士研究生2人,培养了青年学术骨干1人。研究成果对推动和促进多孔介质中溶质迁移理论的研究具有重要的科学意义，对地下水环境保护和污染治理具有一定的实用价值。