發(fā)布時(shí)間：2019-08-16 10:10

【摘要】：貴州草海地區(qū)人口密集、農(nóng)業(yè)活動(dòng)頻繁,巖溶地下水是當(dāng)?shù)鼐用裆詈凸まr(nóng)業(yè)用水的主要來(lái)源。隨著當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人類活動(dòng)等因素對(duì)地下水的影響越來(lái)越顯著,原生的地下水環(huán)境在人類活動(dòng)等因素的影響下改變,就容易出現(xiàn)的地下水污染等問(wèn)題,使得區(qū)域水資源的開(kāi)發(fā)利用受到一定制約,影響當(dāng)?shù)氐纳鐣?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。研究當(dāng)?shù)貛r溶地下水水化學(xué)特征、地下水化學(xué)特征的影響因素、地下水化學(xué)成分的形成演化規(guī)律等方面的指示意義,一方面可以為區(qū)域的水-巖物質(zhì)轉(zhuǎn)化與遷移、水文循環(huán)、地下水污染與防治、地下水資源評(píng)價(jià)與保護(hù)以及生態(tài)修復(fù)與重建等研究積累基礎(chǔ)資料,另一方面為當(dāng)?shù)貛r溶地下水資源的合理開(kāi)發(fā)與利用以及環(huán)境保護(hù)政策的制定等提供理論依據(jù)和指導(dǎo),具有較高的科研價(jià)值和社會(huì)意義。本文在系統(tǒng)的分析草海地區(qū)地質(zhì)及水文地質(zhì)背景基礎(chǔ)上,基于水文地球化學(xué)基礎(chǔ)理論,運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)、化學(xué)計(jì)量學(xué)、圖解法、離子比例系數(shù)法與水文地球化學(xué)模擬等方法,研究了草海地區(qū)的巖溶地下水化學(xué)特征,并探討了巖溶地下水化學(xué)特征的影響因素、地下水化學(xué)成分的形成演化規(guī)律等方面的指示意義。主要研究成果有:(1)研究區(qū)地下水類型主要以碳酸鹽巖巖溶-裂隙水為主。地下水化學(xué)類型分別為HCO_3-Ca型、HCO_3-Ca·Mg型,HCO_3·SO_4-Ca型,HCO_3·SO_4-Ca·Mg型,SO_4-Ca·Mg型。絕大部分地下水樣中堿土金屬元素(Ca~(2+)、Mg~(2+))濃度大于堿金屬元素(K~++Na~+),弱酸根離子(HCO_3-)濃度大于強(qiáng)酸根離子(Cl~-+SO_4~(2-))。(2)巖溶地下水中Ca~(2+)為優(yōu)勢(shì)陽(yáng)離子,陽(yáng)離子均值大小順序?yàn)镃a~(2+)Mg~(2+)K~++Na~+。HCO_3~-為優(yōu)勢(shì)陰離子,均值由大到小的順序?yàn)镠CO_3-SO_4~(2-)Cl~-。巖溶地下水樣的TDS均值為496.4 mg·L-1,均屬于淡水。pH均值6.90,總體上呈弱酸性,部分呈中性或弱堿性。總硬度均值為318.7 mg·L-1,大部分體屬于硬水。TDS、pH、總硬度、Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_3~-變異系數(shù)較小,在區(qū)域地下水中相對(duì)穩(wěn)定。K~++Na~+、SO_4~(2-)、Cl~-變異系數(shù)較大,在地下水中含量變化較大。總體而言,主要陰陽(yáng)離子(Na~+、K~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_3~-、SO_4~(2-)、Cl~-)空間分布大體變化規(guī)律為自孔家山和孟家山斷裂帶附近向南北兩側(cè)呈現(xiàn)由大變小趨勢(shì)。(3)運(yùn)用Gibbs圖解法和主成分分析法研究巖溶地下水化學(xué)組成的影響因素。Gibbs圖解結(jié)果表明,研究區(qū)水化學(xué)離子受蒸發(fā)-濃縮作用和大氣降水作用影響小,而水-巖作用是水化學(xué)離子的控制性因素。主成分分析結(jié)果表明,第一主成分PC1的特征值為5.579,貢獻(xiàn)率為50.714%,與PC1密切相關(guān)的是TDS、總硬度、Ca~(2+)、SO_4~(2-)、HCO_3~-、Cl~-、Mg~(2+)、Na~+、K~+,這9種水化學(xué)指標(biāo)與區(qū)域的巖性密切相關(guān),PC1反映的是水-巖作用對(duì)水化學(xué)成分的影響。第二主成分PC2的特征值為2.032,貢獻(xiàn)率18.474%,與PC2相關(guān)的是K~+、Na~+、NO_3~-,這3種水化學(xué)指標(biāo)與人類活動(dòng)密切相關(guān),說(shuō)明在水-巖作用影響水化學(xué)的同時(shí),人類活動(dòng)對(duì)水化學(xué)的影響顯著。第三主成分PC3的特征值為1.039,貢獻(xiàn)率為9.445%。由于PC3貢獻(xiàn)率較PC1、PC2差,且這11種水化學(xué)指標(biāo)的正負(fù)相關(guān)性和載荷差異明顯,說(shuō)明PC3的反映的是大氣降水的影響。(4)基于水文地球化學(xué)理論,運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)法、離子比例系數(shù)分析法和化學(xué)計(jì)量學(xué)法等對(duì)水化學(xué)離子的來(lái)源和形成特征進(jìn)行研究。結(jié)果表明,以方解石(CaCO_3)、白云石(CaMg(CO_3)_2)等為主的碳酸鹽礦物,以石膏(CaSO_4·2H_2O)、硬石膏(CaSO_4)等為主的硫酸鹽礦物,巖鹽,鋁硅酸鹽礦物(長(zhǎng)石等)和粘土礦物等的溶濾是地下水離子的主要來(lái)源。形成區(qū)域水化學(xué)特征的作用主要包括:礦物溶濾作用、陽(yáng)離子交替吸附作用、脫白云巖化作用、混合作用和同離子效應(yīng)等。此外,人類活動(dòng)對(duì)水體離子也有一定的影響,如工業(yè)和家庭生活使用的鹽(NaCl)份殘余入滲會(huì)引起Na+的升高,殘余農(nóng)用鉀肥(草木灰等)的溶解也是K+的來(lái)源之一。農(nóng)肥、大氣、人畜代謝物和生物燃燒等可能是NO_3~-的主要來(lái)源。(7)通過(guò)PHREEQC溶解-沉淀平衡模擬,確定了水-巖相互作用過(guò)程中各主要礦物的溶解沉淀平衡狀態(tài)。結(jié)果表明,一部分的方解石處于溶解狀態(tài),一部分處于沉淀狀態(tài);大部分的白云石處于溶解狀態(tài),小部分的白云石處于沉淀狀態(tài);石膏均未達(dá)到飽和狀態(tài),處于溶解狀態(tài)。總體而言,礦物飽和指數(shù)也是由補(bǔ)給區(qū)到排泄區(qū)逐漸增大,飽和指數(shù)隨徑流途徑的增長(zhǎng)而增大。其遞增速度則隨著徑流途徑的增長(zhǎng)而降低。表明巖溶水溶蝕能力是隨徑流途徑的增長(zhǎng)而減弱,溶蝕能力的減弱速度是隨途徑的增長(zhǎng)而降低。說(shuō)明地下水礦物飽和指數(shù)與水的循環(huán)交替條件有關(guān),地下水流動(dòng)越暢通,循環(huán)交替條件越好,飽和指數(shù)就越低,反之則越高。(6)通過(guò)PHREEQC反向模擬的結(jié)果表明,研究區(qū)補(bǔ)給徑流區(qū)礦物的水-巖作用與排泄區(qū)存在一定的相似性和差異性。方解石呈現(xiàn)從補(bǔ)給區(qū)的欠飽和狀態(tài)向飽和或者過(guò)飽和狀態(tài)演化;白云石、石膏和巖鹽大部分處于溶解欠飽和狀態(tài);陽(yáng)離子交換作用主要為Ca-Na離子交換作用,沿地下水徑流方向陽(yáng)離子交換作用呈現(xiàn)逐漸減弱的趨勢(shì);CO_2處于溶解狀態(tài)并參與水-巖-氣作用,反向模擬結(jié)果和飽與指數(shù)結(jié)果計(jì)算、地下水化學(xué)分析結(jié)果的實(shí)際情況基本相符。
【圖文】：

研究區(qū)地理位置示意圖

區(qū)域水系圖
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：P641.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2527377