中文摘要：

随着工农业迅猛发展、人口的不断增长以及城市化进程的加快，对深层承压水的开采增加，从而导致深层承压水水头下降，人为的加强了浅层地下水与深层地下水的水力联系，受到污染的浅层地下水对深层承压水的安全构成威胁，如何衡量承压含水层受到污染的可能性是迫切需要解决的问题。本项目将研究越流含水层中地下水渗流及溶质运移规律，以单井开采越流区承压含水层为例，采用理论分析、数值模拟以及室内实验相结合的方法研究探讨污染物从潜水含水层通过弱透水层迁移到承压含水层的规律，而后结合较大区域承压含水层脆弱性评价的特点，推导出具有一定物理意义的承压含水层脆弱性评价指数，从而适用于区域承压含水层脆弱性评价。研究成果可以为承压水的合理开发利用、地下水环境保护以及承压水污染监测井的布置提供理论依据。

结论摘要：

随着工农业的迅猛发展、人口的不断增长以及城市化进程的加快，使得地下水资源开发利用程度不断提高。由于浅层地下水超采、污染严重，浅层地下水无论从水质还是水量上均无法满足生产生活的需求，对深层承压水的开采急剧增加，导致深层承压水水头下降，人为的加强了浅层地下水与深层地下水的水力联系，受到污染的浅层地下水对深层承压水的安全构成威胁。由粘性土构成的越流含水系统相较于一般的多孔介质系统的水流具有明显的非达西特点，因此需要根据粘性土特征建立越流含水层水流与溶质运移方程，为研究承压含水层受到污染的可能性提供基础。本研究进行实验室、单井、区域等不同尺度的实验观测、数据采集以及解析或数值模拟，开展越流含水系统中地下水渗流与溶质运移方程及影响因素的研究。首先以单井抽取越流区承压水为例分析承压含水层受到污染的机理，构建单井尺度下具有一定物理机制的承压含水层脆弱性指数，分析该指数的影响因素，而后通过开展室内复合土柱实验，探究水流在粘性土中运动的本构关系，并基于该本构关系构建第一类越流系统中承压完整井非达西水流运动模型，对比与达西条件下的差别，得到达西与非达西条件下的水头分布差异随距开采井距离的增加先增大后减小的结论。接着通过“FJA-11”型盐分传感器变送器与“FJA-10”土壤盐分传感器的耦合，开发溶质实时在线原位监测系统，实现在不破坏原有流场的条件下监测复合土柱中不同位置溶质浓度的变化，以分析污染物在粘性土中的运移规律，并基于此规律构建单井开采承压含水层条件下的地下水渗流与污染物运移方程，分析污染物通过弱透水层进入承压含水层这一过程的特点，提出考虑溶质运移特征的脆弱性指数，将蒙特卡罗随机模拟与参数随机化处理相结合，运用频率分析得到单井开采条件下不同脆弱性评价结果对应的可靠度，为风险决策提供依据。最后以山东省济宁市为例，建立区域尺度的越流含水层地下水渗流与污染物运移模型，开展承压含水层脆弱性评价，对所提出的区域尺度上脆弱性指数的合理性进行验证，结果表明该指数有明确的物理含义，能够很好的反映出承压含水层受到污染的可能性大小，减少了人为因素对承压含水层脆弱性评价的影响。