当前世界环境

介绍

约旦气候炎热干燥，夏季炎热干燥，冬季短暂凉爽。约旦位于阿拉伯沙漠地区的亚热带干旱和地中海东部地区的亚热带潮湿之间，这一地理位置影响了约旦的气候。该国约70%的平均降雨量在11月至3月之间，(JMD, 2010)。未来20年，随着人口翻倍和气候变化可能使降水变得更加不确定和多变，水资源短缺将成为一个更大的问题。

约旦是一个主要的研究对象，因为它的淡水资源比它的地区邻国更缺乏，这些邻国拥有更多的水或有财富通过海水淡化技术来创造水。约旦被认为是世界上第三个最干旱的国家，这并不奇怪，因为沙漠环境涵盖了92%的土地面积(Denny等人，2008)。其人均可再生水资源份额仅为每年140立方米，预计到2025年将降至每年90立方米(northcliff et al.， 2008)。近年来，由于农业和工业化的快速发展、扩张，约旦许多地区的地下水水质不断恶化。然而，这个国家不能承受宝贵的水资源因各种各样的点和非点来源(包括农业、家庭和工业)的污染而丧失的局面。(Awawdeh, 2009)。

主要在盆地北部和西部存在节理和裂缝，使得这些地区的含水层更容易受到污染，因为受污染的水很容易到达并与地下水混合。许多从上层含水层(B4/B5)流出的泉水显示出化学或细菌污染，(Chilton, 2006)。

经处理/未经处理的废水是地下水污染的另一个主要来源，这一点从arramtha废水处理厂周围的水井中存在细菌污染可见一斑。总大肠菌群含量可达1600 MPN/100 ml，大肠杆菌含量可达500 MPN/100 ml。岩石/土壤-水相互作用在地下水化学，特别是水硬度的改变中起着重要作用(Obeidat et al.， 2012)和(Abu-Jaber and Kharabsheh, 2008)。

地下水受钾污染在耶尔穆克盆地西部十分普遍。钾的浓度在0-163毫克/升之间，平均为7毫克/升，低于世界卫生组织建议的标准(12毫克/升)(世卫组织，2011年)。河流一般含有大约2-3 ppm的钾。富钙花岗岩含有高达2.5%的钾。这种元素主要以K的形式存在⁺(aq)水中的离子。钾存在于各种矿物中，它可以通过风化过程从矿物中溶解出来。人造废水排放到地表水上是危险的，而且难以净化。

钾在水中的危险性较弱，但由于其相对较高的流动性和较低的转化潜力，它的传播速度相当快。钾毒性通常是由化合物中的其他成分引起的，例如氰化钾中的氰化物。摄入一些钾化合物可能特别有害。高剂量的氯化钾会干扰神经冲动，从而干扰几乎所有的身体功能，主要影响心脏功能。当钾(K)⁺化肥被施用于土壤，钾⁺受土壤剖面位移的影响。

K的应用⁺对粘土含量低、缓冲能力小的沙质土壤施用钾肥⁺与土壤基质的相互作用不强，导致K⁺土壤溶液中的浓度。K的损失⁺取决于钙的浓度^{+ 2})作为淋滤水和通过土壤的水量中的竞争离子。大量的K⁺从作物灌溉地区的土壤中浸出，这些地区的水含有高浓度的钙^{+ 2}(Kolahchi, 2006)。

耶尔穆克盆地是伊尔比德、约旦河谷北部和安曼生活用水和灌溉用水的主要供应地。因此，Yarmouk盆地具有特殊的意义，本研究的目的是:利用SWMS_3D预测上含水层(Rijam- B4)的钾含量，并为决策者和用户提供水质管理方案的建议。

材料与方法

网站描述

耶尔穆克河流经叙利亚和约旦边境，汇入约旦河。耶尔穆克河为约旦和叙利亚领土的洪水和基础流排水。耶尔穆克盆地位于约旦北部。该盆地的75%位于叙利亚境内。在约旦，该盆地位于坐标210至270东经和210至240北纬之间(根据巴勒斯坦网格)，面积约1,426公里²， (MWI, 2012)，图1。

图1:Yarmouk盆地位置图 点击此处查看图

约旦北部位于扎尔卡河和耶尔穆克河之间(图1)，是该国水文地图上的一个关键地区。毗邻的山区和海拔1200米的高地是约旦裂谷以东最高的高地。耶尔穆克河流经叙利亚和约旦之间的边界，划定了研究区域的北部边界，而约旦河则代表了西部边界。耶尔穆克河发源于雅贝勒阿拉伯(叙利亚)，从约旦和叙利亚领土流出。Al-Wehda大坝建于2006年，位于约旦和叙利亚之间，横跨这条河，

该大坝每年向约旦提供约110亿立方米的饮用水。排入大坝的泉水水质对水库蓄水的可利用性具有重要意义。耶尔穆克河流域雨量充沛，水质良好。它也是伊尔比德、约旦河谷北部和安曼的生活用水和灌溉用水的主要供应商。耶尔穆克流域的地下水质量反映了流域内外的土地利用，前者仍然局限于雨养农业和一些灌溉农业(al - taani, et al.， 2012)和(Batayneh, 2010)。

数据收集与分析

基础数据的收集包括对相关文献的回顾，以建立一个由地貌、地质、地球物理和土壤数据组成的地质数据库。它还包括收集先前研究的详细信息，以及为各种水、矿产勘探目标和井水污染浓度而钻探的井的数据。数据收集还将包括基础地图、卫星图像、航空照片和地质图(MWI, 2012)。水文数据包括井位、井深、井状态、含水层代码、水位、测试日期、井产量、抽水持续时间、静态水位、地下水盐度、钻井起始和含水层性质。
SWMS-3D的输入数据见
在Al Balqa应用大学实验室对水井的化学性质进行了分析，并与约旦标准进行了比较。以钾浓度为污染指标，研究了其时空变化规律。污染和地下水位地图是用地质统计程序GS生成的⁺版本5.1，使用Kriging插值方法。

建模 模型描述

该模型采用高斯消去迭代法对饱和-非饱和水流的理查德方程和溶质输运的对流色散方程进行数值求解。流量方程包含了植物吸收的汇项。该程序可用于非饱和-饱和和可变饱和多孔介质的溶质和水输送。支配溶质输运方程为:



其中c为溶液浓度(ML³)， s为吸附浓度(-)，μ_w和μ_年代分别为液相和固相的一级速率常数(T¹)， ρ为土壤容重(ML)³)、γ_年代， γ_w是液体的零阶速率常数(ML³T¹)和固体(T¹)， Dij为色散系数张量(L²T¹）.

SWMS-3D的输入数据在3个输入文件中给出，而输出结果由17个输出文件给出。该模型考虑了几个边界条件。这些边界条件包括指定的水头(dirichilet型)边界条件、指定的通量(neuman型)边界条件，以及单位垂直水力梯度情况下的指定梯度条件，模拟相对较深土壤剖面的自由排水。SWMS -3D模型还可以实现大气边界条件。还可实现渗水面、瓦片排水。溶质输运边界也可采用相同的边界和初始条件系统。

模型参数 并运行

从文献中估计所需的模型参数，包括:土壤、天气数据、化学物质(污染物)和模拟参数。模型运行时间为(K)⁺)，以因应不同情况。这些条件包括表面流动和垂直流动。钾将作为污染指标。

对钾进行了一次主要的模型运行，运行时间为1、5、10、15、20和25年。从2005年开始估计初始条件，以便能够检验该模型是否能够在头五年后以良好的精度预测耶尔穆克盆地地下水中钾的浓度。2010年井中钾的实际浓度和模拟浓度见表1。

结果与讨论

建模结果 实际数据与数学模型的相似性

图2 (A和B)由SWMS_3D仿真模型获得。这两个数字说明了2010年钾的实际浓度和模拟浓度之间的明显相似性。

表1:2010年耶尔穆克盆地实际钾和模拟钾(mg/l) 按此查看表格

图2:实际钾浓度(mg/l) 在Yarmouk上部含水层(2010)，(A)和模拟 耶尔穆克上部钾浓度(mg/l) 含水层(2010)，(B)。 点击此处查看图

实际浓度和模拟浓度之间的这种相似性验证了SWMS_3D模型的有效性，这意味着该模型能够相当准确地预测Yarmouk上部含水层的实际浓度和含水量。这将验证2020年和2030年未来价值的其他结果。图3说明了模型的未来预测。

图3:显示预测的两个地图 2020年和2030年的钾浓度 点击此处查看图

讨论

从图3可以观察到一种现象:即未来十年(2020年)钾浓度的增加。但我们可以很容易地看到，在2020年至2030年之间的巨大增长，这可以归因于集约化种植，通过不断增加使用有机和化学肥料来耗尽自然生态平衡。两者都是钾的来源，或者过度抽取地下水，从而提高了上层含水层地下水中钾和其他污染物的浓度。此外，它还可归因于越来越多的城市和人造活动，可能从附近的废水处理厂或固体废物处理场泄漏钾和其他污染物。特别是在洪水期间，或当渗滤液或液体负荷超过蒸发渗透潜力时，或由于上述某些或全部原因。图4显示了模型中使用的井的位置以及Yarmouk上部含水层的泉水。

图4:使用的弹簧和井的位置 在钾浓度模拟中 点击此处查看图

时间趋势和时间变化

图5清楚地表明，在观测期内(2004-2012年)，钾浓度呈快速上升趋势，这与SWMS_3D模型在模拟期内(2006-2030年)得到的钾浓度结果一致。可以明显看出，从2007年开始，钾的浓度值急剧上升。这表明污染在这一时期有所增加，这可能是由于采水量增加或农业活动增加。

图5:钾的时间变化 在AD 1295井(2004 -2012) 点击此处查看图

参考文献

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2. Al-Taani, A.， Batayneh, A.， El-Radaideh N.， Al-Momani I.， And Rawabdeh A.， 2012。环境科学学报，2012，第5期，pp . 394 - 394。
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