本文關(guān)鍵詞：吉林地區(qū)地下水時(shí)空演化及多元控制管理研究

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【摘要】：吉林地區(qū)已劃定地下水飲用水源地,地下水資源作為城市供水的重要補(bǔ)充水源,其質(zhì)量和貧富程度與居民的生活和生產(chǎn)息息相關(guān)。近年來,在自然環(huán)境和人類活動(dòng)的雙重影響下,地下水的空間分布特征和演化進(jìn)程受到了一定程度的影響,引發(fā)了水位下降、水體污染、水量匱乏等水環(huán)境問題。為科學(xué)認(rèn)識(shí)地下水的演化規(guī)律,采取有效的水資源管理措施,實(shí)現(xiàn)地下水資源的可持續(xù)利用,有必要進(jìn)行地下水的時(shí)空演化及控制管理研究。本文在系統(tǒng)分析地下水長期實(shí)測數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上,探討了吉林地區(qū)地下水的動(dòng)態(tài)特征、空間分布及演變規(guī)律,對(duì)影響地下水時(shí)空演化的影響因素及影響程度進(jìn)行了討論,在地下水綜合安全預(yù)警的基礎(chǔ)上提出了基于地下水水位、水量和水域納污能力的多元控制管理策略,對(duì)地下水資源的合理利用和綜合管理具有重要的理論與現(xiàn)實(shí)意義。研究主要取得如下成果:(1)地下水水位及水資源量演化特征研究基于區(qū)域地下水監(jiān)測現(xiàn)狀和水位統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果,繪制水位動(dòng)態(tài)過程線和埋深分區(qū)圖,研究地下水水位在時(shí)間上的變化過程和空間上的分布特征。結(jié)果表明,潛水水位在不同地區(qū)表現(xiàn)出波動(dòng)式變化規(guī)律,整體為下降趨勢,降幅多在3m以內(nèi),水位下降區(qū)多集中在鰲龍河流域樺皮廠鎮(zhèn)至孤店子鎮(zhèn)、第二松花江流域金珠鄉(xiāng)和卡岔河流域法特鎮(zhèn)等地;承壓水水位變動(dòng)幅度明顯大于潛水,在鰲龍河流域樺皮廠鎮(zhèn)和卡岔河流域法特鎮(zhèn)已出現(xiàn)地下水降落漏斗,漏斗中心區(qū)埋深30m以上。通過對(duì)吉林地區(qū)地下水資源量的計(jì)算和分析結(jié)果表明:吉林市區(qū)和蛟河市地下水資源量模數(shù)高于區(qū)域平均值,舒蘭市和磐石市資源量模數(shù)較低,各行政區(qū)地下水資源量多為隨時(shí)間推移先下降后上升趨勢。人工開采已成為吉林地區(qū)地下水主要的排泄方式,目前,吉林市區(qū)地下水多處于采補(bǔ)平衡狀態(tài),樺甸市部分年份也表現(xiàn)為采補(bǔ)平衡狀態(tài),其他縣市地下水資源具有一定的開采潛力。(2)地下水水質(zhì)時(shí)空演化規(guī)律研究根據(jù)地下水水化學(xué)統(tǒng)計(jì)特征分析結(jié)果,研究區(qū)地下水除2002年和2014年出現(xiàn)小面積的微咸水外,其他年份均以淡水為主。總硬度空間分布穩(wěn)定,但呈現(xiàn)逐漸升高趨勢。HCO3-是地下水中含量較穩(wěn)定的主要陰離子,Cl-和SO42-是造成陰離子水化學(xué)類型演變的主要變量;Ca2+的濃度均值普遍高于其他陽離子,在多數(shù)流域中作為主要陽離子;Durov圖解也揭示了區(qū)內(nèi)水化學(xué)類型主要以HCO3-Ca、HCO3·SO4-Ca、HCO3-Ca·Mg和HCO3-Ca·Na型為主。三氮為區(qū)域地下水主要污染物,在不同流域都有不同程度的超標(biāo):NH4+在1990年超標(biāo)嚴(yán)重,隨后呈逐年下降趨勢,現(xiàn)狀超標(biāo)情況已得到緩解;NO2-和NO3-的超標(biāo)問題卻呈加劇趨勢,現(xiàn)狀地下水中有41%的潛水存在NO3-濃度超標(biāo),承壓水相對(duì)較少,超標(biāo)比例為17%;NO2-在潛水和承壓水中超標(biāo)比例均在52%以上;三氮超標(biāo)嚴(yán)重地區(qū)多為鰲龍河流域和第二松花江流域的農(nóng)業(yè)灌溉集中區(qū)。此外,總鐵在鰲龍河、輝發(fā)河和蛟河流域超標(biāo),F-僅存在個(gè)別超標(biāo),耗氧量在第二松花江和蛟河流域有少量超標(biāo)�；诖植诩椭С窒蛄繖C(jī)理論對(duì)地下水水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià),評(píng)價(jià)結(jié)果顯示,第二松花江和鰲龍河流域的潛水在各年均有IV類超標(biāo)情況,承壓水水質(zhì)具有明顯的轉(zhuǎn)好趨勢;細(xì)鱗河流域潛水水質(zhì)有轉(zhuǎn)好趨勢,而承壓水水質(zhì)則由III類水變?yōu)镮V類較差水;輝發(fā)河流域、蛟河流域和飲馬河流域潛水的水質(zhì)出現(xiàn)下降趨勢,到2014年,流域內(nèi)大多地區(qū)呈現(xiàn)IV類較差水,水質(zhì)正在逐漸惡化。(3)地下水時(shí)空演化影響因素分析采用小波分析對(duì)影響地下水演化過程的自然因素如氣溫、降水量、蒸發(fā)量、河川徑流量進(jìn)行周期性分析,并通過灰色關(guān)聯(lián)分析法研究各種因素與水位和水質(zhì)的關(guān)聯(lián)程度,探索影響地下水時(shí)空演化的主要外界因素。自然因素中,降水量和蒸發(fā)量對(duì)地下水的水位和水質(zhì)均有很大程度的影響,分別在不同流域作為主要影響因素,其中降水量對(duì)水位的影響較大,蒸發(fā)量對(duì)三氮濃度的影響較為明顯。人為因素中,灌溉水滲漏量對(duì)西北部農(nóng)耕面積大的第二松花江、鰲龍河、卡岔河流域影響較顯著,不僅抬升了灌溉期水位,帶入的含氮污染物對(duì)水質(zhì)也產(chǎn)生一定的影響;人工開采對(duì)水位有較為直接的影響,開采期地下水水位出現(xiàn)大幅下降。(4)地下水安全預(yù)警及多元控制管理研究以地下水監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),結(jié)合前述研究結(jié)果,確定吉林市區(qū)地下水水位、水質(zhì)和水量警戒線,對(duì)地下水環(huán)境現(xiàn)狀和未來的警戒情況做出綜合判斷,采用水量均衡法和線性規(guī)劃法,分別以水位和水域納污能力為約束條件討論適合吉林市區(qū)的用水量,提出地下水多元控制管理方案。預(yù)警結(jié)果表明,吉林市區(qū)警情范圍有擴(kuò)大趨勢,五年后全區(qū)重警范圍擴(kuò)大15%,輕警區(qū)也有擴(kuò)張趨勢,尤其是鰲龍河流域,流域內(nèi)現(xiàn)狀警情的面積超過85%。在水位一般控制程度時(shí),土城子鄉(xiāng)南至孤店子鎮(zhèn)、rd牛河一帶為二級(jí)用水量調(diào)節(jié)區(qū),需要根據(jù)控制方案減少地下水開采量,將用水量控制在規(guī)定范圍內(nèi);而鰲龍河流域皮廠鎮(zhèn)至大綏河鎮(zhèn)、搜登站鎮(zhèn)、第二松花江流域九站鄉(xiāng)、烏拉街鎮(zhèn)北、江北鄉(xiāng)一帶出現(xiàn)超采,為用水量一級(jí)調(diào)節(jié)區(qū),亟需制定有效的控制措施,避免持續(xù)超采造成環(huán)境地質(zhì)問題。當(dāng)采用水位嚴(yán)格程度來控制時(shí),大綏河鎮(zhèn)東部和金珠鄉(xiāng)由三級(jí)調(diào)節(jié)變?yōu)槎?jí)用水量調(diào)節(jié),白山鄉(xiāng)由二級(jí)調(diào)節(jié)變?yōu)橐患?jí)用水量調(diào)節(jié)區(qū)。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：P641.8
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本文編號(hào)：1275571