【摘要】：水是生命之源，水資源不僅是人類不可或缺的自然資源，也是生物賴以生存的環(huán)境資源。地下水資源是水資源的重要組成部分，在保障我國城鄉(xiāng)居民用水，支持社會經(jīng)濟發(fā)展和維持生態(tài)平衡等方面發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，特別是在地表水貧乏的干旱地區(qū)和干旱半干旱地區(qū)，地下水資源的作用更加不可替代。隨著社會的發(fā)展，工業(yè)的進步，地表水資源污染在不斷加劇，在此情形下地下水對于居民用水、經(jīng)濟發(fā)展及生態(tài)平衡的作用更為重要。近年來，由于不合理地開發(fā)利用地下水資源導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境惡化問題日益嚴重，為了保證和促進區(qū)域可持續(xù)發(fā)展，關(guān)于地下水的研究已成為水資源研究領(lǐng)域的一大熱點，摸清地下水化學要素的時空演變規(guī)律以及準確合理地判定地下水的水質(zhì)級別是制定合理有效的地下水開發(fā)利用，保護治理方案的基本前提和有效依據(jù)。 民勤位于河西走廊東北部，石羊河流域下游，是典型的干旱氣候，由于水資源嚴重短缺和不合理的地下水開發(fā)利用，導(dǎo)致地下水位急劇下降，水質(zhì)惡化，土壤沙漠化，沙塵暴增多、植被退化、生態(tài)脆弱等一系列嚴重的生態(tài)環(huán)境問題，給人民的生存環(huán)境、社會經(jīng)濟發(fā)展帶來了嚴重影響。本文以民勤綠洲為研究區(qū)，依據(jù)1983~2008年地下水化學監(jiān)測資料，應(yīng)用piperTLn軟件分析了地下水水化學類型，獲得代表年水化學特性及演變規(guī)律；通過對各化學成分的統(tǒng)計特性分析確定了地下水中的主要離子；通過繪制主要化學要素的隨時間變化過程線分析了其年內(nèi)、年際演變特征；采用IDW空間插值法獲得主要水化學要素空間分布規(guī)律；應(yīng)用支持向量機和T-S模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法，基于Matlab軟件編程對研究區(qū)地下水質(zhì)進行綜合評價，以ArcGIS為平臺，采用IDW空間插值法獲得水質(zhì)級別的空間分布規(guī)律，以及各級水質(zhì)所占比例。論文的主要研究內(nèi)容和主要結(jié)論如下： （1）研究區(qū)地下水化學指標的演變特征：①應(yīng)用piperTLn軟件分析知民勤綠洲地下水的主要的水化學類型為SO_4~(2-)-Cl~--Na~+-Ca~(2+)、SO_4~(2-)-HCO_3~--Na~+-Ca~(2+)型水，兼有部分SO_4~(2-)-Cl~--Na~+-Ca~(2+)-Mg~(2+)、 SO_4~(2-)-HCO_3~--Na~+-Ca~(2+)-Mg~(2+)型水。且有從SO_4~(2-)-Cl~--Na~+向SO_4~(2-)-HCO_3~--Ca~(2+)型水轉(zhuǎn)化的趨勢。②研究區(qū)地下水呈弱堿性，陰離子含量最多的是SO_4~(2-)，其次是Cl~-、HCO_3~-、NO_2~-，含量最低的是F~-；陽離子中Na~+含量最多，其次依次是Ca~(2+)、Mg~(2+)。從1983年到2008年，Na~+、K~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、Cl~-、SO_4~(2-)、HCO_3~-等的含量較穩(wěn)定，NO_2~-、F~-、NO_3~-的含量增加較為明顯。③研究區(qū)地下水中HCO_3~-、Cl~-、SO_4~(2-)、Ca~(2+)、Mg~(2+)、Na~+、總硬度等主要水化學要素隨季節(jié)交替、降水、溫度、蒸發(fā)等自然要素變化，從2月到11月，一般都經(jīng)歷先增加后減小的過程，5月到8月間達到最高值。④Cl~-、SO_4~(2-)、Ca~(2+)、Mg~(2+)等主要化學要素的年際變化波動明顯，，顯著增加的是1984年、1995年和1998年，顯著下降的主要是2006年和2008年。⑤Cl~-、SO_4~(2-)、Ca~(2+)、Mg~(2+)、礦化度等主要水化學要素在空間上整體呈現(xiàn)出由南向北增加的趨勢。 （2）地下水質(zhì)的綜合評價：選取SO_4~(2-)、Cl~-、礦化度、總硬度、pH五個水質(zhì)評價指標，利用SVM和T-S模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)兩種模型對研究區(qū)地下水質(zhì)綜合評價，結(jié)果基本一致。在108、113、117、118、131、141、147、149、154號井兩種模型評價結(jié)果80%以上同為Ⅴ類水，在142、147、170、175號井兩種模型評價結(jié)果都有隨時間改善趨勢，且兩種評價結(jié)果都顯示民勤綠洲南部的水質(zhì)優(yōu)于北部，只有少數(shù)樣本兩種模型的評價結(jié)果存在相鄰級別的差異，存在差異的點T-S模型評價水質(zhì)等級優(yōu)于SVM。分析知兩種模型都能有效地應(yīng)用于地下水水質(zhì)綜合評價，具有一定的適用性和推廣性。 （3）水質(zhì)等級空間分析：民勤綠洲地下水水質(zhì)整體較差，大部分地區(qū)是Ⅳ、Ⅴ類水，且Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類水多分布在南部，北部基本為Ⅴ類水，空間上呈現(xiàn)出“南優(yōu)北劣”的趨勢；渠系附近區(qū)域由于地表水滲漏補給，水質(zhì)較好，為Ⅱ、Ⅲ類水，向渠系兩側(cè)延伸水質(zhì)較差，為Ⅳ、Ⅴ類水，渠系尾端以北區(qū)域多為Ⅴ類水；各級水質(zhì)比例統(tǒng)計顯示民勤綠洲IV、Ⅴ類水的比例從1983年的71%降到2008年的58%；Ⅰ類水比例從0升到4%，結(jié)合水質(zhì)等級IDW插值圖可知水質(zhì)改善主要在民勤綠洲南部區(qū)域，北部水質(zhì)仍較差，無改善趨勢。 （4）提出了合理開發(fā)地下水資源，改善水質(zhì)的部分建議，包括節(jié)約用水，計劃性關(guān)閉部分機井，改善排污制度，加強地表水地下水統(tǒng)一規(guī)劃，完善供水配套設(shè)備以及加強生態(tài)環(huán)境建設(shè)等。
【圖文】：

第二章 研究區(qū)概況2.1 自然地理概況2.1.1 地理位置民勤縣地處甘肅省河西走廊東北部的石羊河流域下游，東經(jīng)101°49′41″~104°12′10″、北緯 38°3′45″~39°27′37″之間。南依武威，東北、西北分別與內(nèi)蒙古的左、右旗相接、西毗鎳都金昌，是鑲嵌在古絲綢之路要道上的一顆綠色寶石。東西長 206km，南北寬156km，總面積 1.59 萬 km2，轄 5 鎮(zhèn) 18 鄉(xiāng)。民勤綠洲及觀測井的位置見圖 2-1。

圖 3-1 Piper 三線圖Fig3-1 Piper schematic diagramPiper 三線圖解分區(qū)見圖 3-2。各區(qū)特性如下：1 區(qū)堿土金屬離子超過堿金屬離子；2 區(qū)堿金屬離子大于堿土金屬離子；3 區(qū)弱酸根超過強酸根；4 區(qū)強酸大于弱酸；5 區(qū)碳酸鹽硬度超過 50%；6 區(qū)非碳酸鹽硬度超過 50%；7 區(qū)堿及強酸為主；8 區(qū)堿土及弱酸為主；9 區(qū)任一對陰陽離子含量均不超過 50%毫克當量百分數(shù)。
【學位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：P208;X824;P641

【參考文獻】

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本文編號：2556382