由于农业施肥等人类活动的影响,潜水层地下水受到严重污染,通过地下水进入湖泊的营养负荷量显得越来越重要,特别是对湖泊岸边水体的富营养化起到了促进的作用。综合国内外相关内容的调查研究,本文利用室内土槽试验和数学模拟方法,并结合我国浅水湖泊的特点,模拟研究了两种典型潜水含水层中地下水及其营养物质入湖的规律,揭示了渗流速度和营养物质浓度在湖泊岸坡和湖底两个交界面上的分布形式,并将模型初步应用到我国的滇池。 具体结论如下: (1)在总结国内外已有研究的基础上,概化了两种典型含水层—湖泊系统,即小厚度含水层(含水层厚度等于湖泊深度)和大厚度含水层(含水层厚度大于湖泊深度)与湖泊的关系,并对其间的水量和溶质交换机理进行了详细的分析。 (2)利用土槽试验和MODFLOW模型模拟研究了不同岸坡倾角下地下水入湖时在入湖交界面处的渗流速度分布规律。小厚度含水层地下水主要从靠近湖泊岸边的沿岸带进入湖泊水体,渗流的速度随着离岸距离增大呈指数函数形式递减。大厚度含水层地下水从湖泊岸坡和湖底两个界面进入湖泊,两个界面上渗流速度仍然满足递减的指数函数分布。随着岸坡倾角的增大,从岸坡上渗入的水量逐渐减小,而通过湖底的渗流量逐渐增大。当岸坡倾角很小时,从湖底界面上渗入的水量可以忽略不计。 (3)试验研究了保守性溶质氯化物在含水层-湖泊系统中的运移规律。结果发现当含水层上游来水中溶质为均匀分布时,在湖泊岸坡界面上的溶质浓度随着岸坡倾角的变化而发生变化,由于渗流路径长短的不同和边壁效应的影响,各点达到稳定的时间不同,溶质入湖的通量主要受渗流量分布的影响。 (4)试验模拟了氨氮随着降雨等过程下渗到地下水并渗入湖泊的迁移转化规律,并利用MODFLOW模型模拟了经过概化后的非饱和带中硝态氮下渗进入湖泊的迁移过程。结果发现,流域内地表污染源进入地下水体的过程可以简化为连续恒定排放的污染源,非饱和带可以概化为富含营养物质的污染区和传递营养物质的过渡区。地表营养物质入渗后大多滞留在浅层地下水的上部,主要在湖泊的岸边排入水体,在入湖界面上的浓度分布符合递减的一阶指数函数形式。 (5)将MODFLOW模型应用于滇池流域,得出每年通过东侧和北侧地下水进入湖泊的总水量为6.0×10~6m~3,硝态氮为87.1t,总磷为1.7t。其中东侧和北侧含水层地