“北京城近郊区地下水硝酸盐氮和总硬度水文地球化学过程及数值模拟研究”研究目的是通过北京城近郊区地下水硝酸盐氮和总硬度的水文地球化学过程研究,建立三维硝酸氮和总硬度迁移转化数值模型,预测地下水中硝酸盐氮和总硬度的演化趋势,为北京地下水管理提供科学依据。
论文主要包括以下几个方面的内容:（1）研究区地下水硝酸盐氮和总硬度的一般特征和演化规律;（2）与硝酸盐氮和总硬度有关的水文地球化学作用研究,定量评价矿物溶解、离子交换和反硝化作用对研究区地下水中硝酸盐氮和总硬度的影响;（3）建立硝酸盐氮和总硬度三维运移数值模型。（4）利用硝酸盐氮和总硬度的数值模型预测研究区地下水的硝酸盐氮和总硬度的演化趋势。
论文最主要的研究方法是数值模拟,包括地下水流场模拟、溶质运移模拟、水文地球化学运移模拟等,另外还采用了数理统计方法、GIS中的空间分析方法、水文地球化学中的比例系数法等。
论文通过对北京城近郊区浅层地下水总硬度和硝酸盐氮迁移转化数值模拟研究,取得了以下成果:（1）通过方差对比分析方法和水文地球化学的方法对研究区地下水中化学组份进行了物源研究。结果表明,NO3-和Cl-表现出强烈人为输入影响的特征,而Ca2+、Mg2+、HCO3-主要受碳酸盐矿物溶解和离子交换的影响。（2）采用一维和二维水文地球化学模拟的方法,研究含水层矿物溶解和离子交换等对地下水化学组份地影响。结果表明,含水层中的矿物溶解和离子交换作用,只在模拟初期对地下水各组份有一定的影响,且对地下水各组份的贡献较小。由此推断,地下水中硬度升高主要是包气带矿物溶解和离子交换的结果。（3）应用硝酸盐污染羽的观测数据,计算了研究区地下水中反硝化速率及其一级反应动力学常数。（4）建立了北京城近郊区总硬度和硝酸盐氮三维运移模型。
论文的创新点包括:（1）提出了适用于城市地区地下水中硝酸盐氮反硝化一级反应动力学常数的计算方法;（2）应用了二维的水文地球化学模拟;（3）提出了判断地下水中化学组份受人类活动影响程度的方差对比分析方法。
