用穿透曲线研究可溶性污染物在岩溶管道中的输运

岩溶地区的地下水流动和溶质输运是目前国际上水文地质研究的一个热点，目前的研究还集中在单根管道上。本研究侧重介质水对管道内可溶性污染物输运的作用，拟采用Toride(1993)的双区域非平衡模型（2RNE）和申请人的变弥散模型来模拟单根管道的输运过程，并发展简单多管道模型。国内实验场址首选在云南九乡溶洞，其次是云南弥勒的冒水洞；国外研究地点选择在美国Florida的Emerald天窗。该项目的核心是运用数学物理方法来模拟岩溶地区可溶性污染物在管道内的输运，创新点在于用比较容易获取的泉口穿透曲线来研究污染物在复杂岩溶管道中的运移过程，依据是管道水流和输运的信息会反映在穿透曲线上。本研究将为西南岩溶地区水资源管理保护部门关于利用岩溶水的决策提供科学依据，并提升我国在该领域的地位。

在我国，过去由于缺乏环境观念，地下水污染是一个严重问题。当前由于政府和人民意识到这关系到人的健康和环境质量，地下水污染越来越受重视。地下水问题不同于普通地质问题，因为有水流的驱动，其时间尺度小于几百年，而普通地质问题的时间尺度一般是上万年。在岩溶地区，由于管道水流很快，污染物在短时间内（低于一个月）就会扩散开，造成大面积污染。从学术研究的角度，岩溶地区的水流和污染物传播是国际水文地质研究的一个难点，因为管道在物理上构成了优势路径，在数学上造成了奇异性。因此，岩溶地区的水文地质研究不但有科学含义，也具有实际应用价值。..在国家自然科学基金的资助下，本项目运用数学物理方法和野外示踪实验来研究岩溶地区污染物在管道内的输运过程，尤其侧重管道水流对污染物输运的控制作用。建立并求解了介质水与管道水的耦合模型，并发展简单多管道模型。国外研究地点选择了美国Florida的St.Marks岩溶流域，国内实验场址是云南泸西平海子水库南边永宁河的小流域。对前者利用了别人的示踪实验结果和美国地质调查局的数据，对后者进行了实地示踪实验，最后利用这些数据对多管道模型进行了检测。...本项目的结果为在国际SCI刊物上正式发表了5篇学术论文，另有一篇已接受在印，达到了计划中3篇SCI论文的要求。得到的重要科学结论归纳在这些论文的摘要中。