蛤蟆通流域地下水水位与水质研究

发布时间：2017-04-09 20:04

  本文关键词：蛤蟆通流域地下水水位与水质研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：蛤蟆通流域位于挠力河平原的东南部,是重要的粮食种植区。该地区从上个世纪90年代开始,水稻种植面积飞速发展,仅靠地表水已无法满足农作物的灌溉需求,于是人们通过开采地下水弥补其不足,出现了大量的管井,地下水开采量增长迅速。与此同时,局部地区出现了地下水环境问题,如湿地退化、地下水水位降落漏斗、水质恶化(三氮污染)。给当地经济、生态环境和农业发展造成了损失,也给当地居民的健康带来隐患。本文结合蛤蟆通流域野外现场调查数据,运用数理统计、GIS技术和数值模拟等方法,对蛤蟆通流域地下水水位、水质进行研究,并在此基础上结合研究区的实际情况对地下水进行脆弱性评价,具体成果如下:(1)通过对研究区为期6个月的详细的水文地质调查,并结合研究区2006-2014年长观井地下水埋深原始数据,采用主成分分析法,选取降水量(x_1)、蒸发量(x_2)、开采量(x_3)、月平均气温(x_4)、平均风速(x_5)、最大冻土埋深(x_6)六项指标,研究得出影响地下水水位变化的主要指标为降雨量、人工开采和蒸发量。(2)采用ARCGIS与Visual MODFLOW相结合,建立相应的地下水埋深动态预测模型,对研究区地下水水位进行拟合和预测,揭示了蛤蟆通流域地下水水位的变化规律。与目前地下水位相比,十年后地下水位略有下降,从水位动态角度考虑此区域水量可以满足水量需求。(3)在水文地质调查过程中,对本区采样96组。基于水样分析,对研究区地下水类型、主要组分空间变化、水质评价进行了研究。(1)对研究区96组水样分析指标进行了基本数理统计分析,得出研究区地下水的水化学类型主要为HCO_3-Ca、HCO_3-Ca·Mg、HCO_3-Ca·Na;(2)基于ARCGIS软件,绘制常规组分及微量组分等化学指标的空间分布图并进行特征分析,清楚的反映了地下水化学类型由基岩山区的重碳酸钙、重碳酸钙镁型水变为平原地区的重碳酸钙钠或重碳酸钠钙型水,与地下水径流方向一致。(3)针对水样检测,根据地下水水质标准,采用单因子评价法、内梅罗指数法及修正的内梅罗指数法对水质进行评价及对比分析,结果显示:地下水作为生活饮用水超标项目有Fe、Mn、NH_4~+、高锰酸钾指数,其中超标最为严重为Fe、Mn;通过综合评价法可以得出研究区内超过Ⅲ类水的面积比例为90%,Ⅳ、Ⅴ类水为研究区地下水的主要水体。为避免传统综合指数评价过程中指标等级划分存在不连续问题,本文采用了修正的内梅罗指数法对研究区地下水水质进行评价,整体来说三种方法的评价结果基本一致,修正的内梅罗指数法更为客观。将地下水监测指标浓度与环境背景值比较,确定研究区地下水主要特征污染物为三氮。结果也表明,只要进行适当处理,地下水水质条件可以满足供水与农业灌溉水的安全条件。(4)在充分研究区水文地质条件以及人类活动的基础上,针对研究区地形坡度变化较小的实际情况,基于DRASTIC模型,采用5个本质脆弱性指标,外加2个特殊脆弱性指标,利用熵权法确定权重,对蛤蟆通流域地下水的脆弱性进行研究。(1)由于本研究区内地形坡度(T)变化较小、不饱和介质(I)不容易测得,因此,基于DRASTIC模型及评分标准,选取5个本质脆弱性评价指标;在考虑人类活动的基础上,增加土地利用类型(L)和硝态氮负荷(N)这2个特殊脆弱性指标,构建了DRASCLN模型。并详细的分析了以上七个指标对地下水脆弱性影响的内在机理,并确定了其评分体系。(2)引入熵权系数分析法确定各评价指标的客观权重,进而对研究区地下水脆弱性进行研究,得出蛤蟆通流域低山丘陵区,土地利用类型为林地,由于其径流条件较好,属地下水脆弱性极低地区;而平原一级阶地及低河漫滩,由于地下水埋藏浅,且土地利用类型为旱田,农业活动强烈,属于地下水脆弱性高区;其余地区为地下水脆弱性中等地区。并通过地下水脆弱性评价结果与水质评价结果,水化学类型分区、硝态氮分区进行对比分析,验证了评价结果的合理性,即:地下水脆弱性高区对应着地下水水质等级为Ⅴ、地下水化学类型为重碳酸钠钙、硝态氮浓度高值中心区,反之亦然。最后提出保护研究区地下水的建议。(5)本文对研究区水位和水质进行研究,为此研究区作为农田的建设区提供理论依据;为避免此区域地下水发生不良的问题,促进地下水和经济的可持续发展,针对多数农田“三氮”超标问题,提出了相关的建议。
【关键词】：蛤蟆通流域 水位动态分析 水质评价 地下水脆弱性评价
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X824;P641.6
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 选题依据及研究意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.2.1 地下水水位动态的研究11-12
• 1.2.2 地下水水质的研究12-14
• 1.2.3 地下水脆弱性研究现状14-15
• 1.3 主要研究内容及技术路线15-17
• 第2章 研究区自然地理、地质条件概况17-23
• 2.1 自然地理条件17-20
• 2.1.1 气象17-18
• 2.1.2 水文18-19
• 2.1.3 地形、地貌19-20
• 2.2 地质条件20-23
• 2.2.1 地层岩性20-22
• 2.2.2 地质构造22-23
• 第3章 研究区水文地质条件23-28
• 3.1 地下水赋存条件与分布规律23-24
• 3.2 含水介质特征与地下水类型24-25
• 3.3 地下水补、径、排条件25-27
• 3.4 本章小结27-28
• 第4章 研究区地下水水位变化特征及分析28-42
• 4.1 地下水水位的动态变化特征的定性分析28-30
• 4.1.1 地下水位年内动态变化特征28-29
• 4.1.2 地下水位年际动态类型29-30
• 4.2 地下水水位动态变化特征的定量分析30-33
• 4.2.1 主成分分析法的基本原理30-32
• 4.2.2 基于主成分分析法的地下水水位动态变化特征的定量分析32-33
• 4.3 研究区地下水水文地质概念模型及水位分析33-41
• 4.3.1 水文地质概念模型的建立34
• 4.3.2 地下水水流模型34-37
• 4.3.3 模型的识别和验证37-39
• 4.3.4 地下水水位变化预测39-41
• 4.4 本章小结41-42
• 第5章 研究区地下水水化学特征研究42-71
• 5.1 样品采集42-43
• 5.2 地下水水质评价43-48
• 5.2.1 地下水水质评价参考标准43
• 5.2.2 基于单因子指数法的地下水水质评价43-45
• 5.2.3 基于修正的内梅罗指数法的地下水水质评价45-48
• 5.3 地下水水化学组分分析48-57
• 5.3.1 地下水主要水化学类型分析48-51
• 5.3.2 地下水主要组分的空间分布特征51-55
• 5.3.3 地下水主要组分的相关性分析55-57
• 5.4 地下水中三氮的分布特征分析57-60
• 5.4.1 地下水中三氮的存在形式57
• 5.4.2 地下水中三氮的分布特征57-60
• 5.5 地下水特殊脆弱性评价60-70
• 5.5.1 DRASTIC评价模型60-62
• 5.5.2 改进的评价指标体系的建立62-66
• 5.5.3 基于熵权系数法的地下水特殊脆弱性评价66-68
• 5.5.4 评价结果分析68-70
• 5.6 本章小结70-71
• 结论71-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-78
• 攻读学位期间取得的学术成果78

【参考文献】

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本文编号：295993