西昌某地区地下水污染特征及机理研究

发布时间：2020-03-22 09:40

【摘要】：研究区位于西昌西北部,地形西高东低,西部为磨盘山区,东为穿过该区的自北向南的河流。区内人类工程活动频繁,对地下水环境造成了一定影响。根据当地环保部门检测结果显示该区地下水中部分离子超标,已影响到了当地居民正常生产生活的使用。因此查明该区地下水污染特征,以及对该地区地下水污染机理进行研究具有重大意义,可为当地地下水防治与治理提供理论支撑。本文在前人研究的基础上,利用水文地质学、水文地球化学等理论方法,对研究区地下水的补给径流排泄特征进行了深入探讨;通过对土壤采样进行浸溶实验以及采取地下水样,结合火焰原子分光度法、离子色谱法等方法,对研究区土壤与地下水进行了检测分析;采用数理统计分析、比例系数分析、相关性分析等方法分析了研究区地下水化学特征;采用单指标评价法、内梅罗指数法、模糊综合评价法对研究区进行了地下水质量评价,结合克里金空间插值原理进行了研究区污染源现状分析;运用Modflow软件对研究区地下水中超标离子Mn~(2+)进行了迁移模拟与预测。取得如下认识和结论:(1)通过对研究区地质环境和水文地质条件分析研究发现:该区域内发育有仰天窝断裂、北岩断裂、石关山断裂;断裂走向主要为近南北向、北东~南西向及北西-南东向。区域地层从下元古界到新生界的第三、第四系均有分布,研究区地表大部为第四系覆盖,东南部出露新近系昔格达组,岩体西北部出露三叠系小高组。地下水类型为松散堆积层孔隙水和基岩裂隙水两大类,其中基岩裂隙水包括碎屑岩类裂隙水和岩浆岩类裂隙水两个亚类;研究区地下水主要补给来源为大气降水,经西部山区发育的冲沟及裂隙向下游河流排泄;(2)阳离子Mg~(2+)(1.074)、Ca~(2+)(0.73)、Na~++K~+(1.074)的离散系数在研究区内变化较大,说明其受研究区各区域内不同的人为因素和环境因素影响较大;阴离子Cl~-,SO_4~(2-)离散系数分别为1.93、1.32,其中Cl~-是所有元素中离散系数最高的,其在研究区空间范围上变化是最大的,这也与研究区地下水动力条件有关,因研究区内不同区域之间的地下水流量与流速相差较大,使得Cl~-迁移速度和富集程度在各区域间的表现不同,造成各不同区域之间Cl~-的差异性较为明显。通过分析研究区TDS等值线分布图,整体上TDS含量在100mg/l-200mg/l之间,地下水矿化度较小;通过分析研究区地下水化学组分离子等值线分布图,发现Na~++K~+主要集中在垃圾填埋场区域,并且其在垃圾填埋场区域含量显著高于其他区域;Ca~(2+)与Mg~(2+)在变化趋势上是趋同的,矿区范围内以及垃圾填埋场周围Ca~(2+),Mg~(2+)含量明显高于研究区其他地区;露天采矿区地下水中HCO_3~-、Cl~-和SO_4~(2-)等主要阴离子含量普遍高于垃圾填埋场地下水,说明研究区内阴离子含量很大程度上受矿区较大影响;(3)对研究区TDS与各组分含量进行相关性分析,得出Ca~(2+)与TDS的相关性最高,呈现高度相关状态;其他组分与TDS的相关性程度从大到小依次为Mg~(2+)SO_4~(2-)HCO_3~-Cl~-,同时可以看出,各组分离子与TDS均呈现正相关状态。通过绘制Piper三线图,可以看出研究区水样点水化学类型以重碳酸型水为主,局部出现硫酸型水和氯化物型水,水样点各处不同位置差异性较为明显。在研究区上游以重碳酸型水为主,沿着地下水水流的方向,地下水化学类型逐渐由重碳酸型水变为重碳酸氯化物型水和氯化物硫酸型水或氯化物重碳酸型水。(4)对在丰水期首次采得的20个水样检测值采用单指标评价法、内梅罗指数法和模糊综合评价法进行研究区地下水质量评价,结果表明:Ⅱ类水质有2个水样,Ⅲ类水质有6个水样,Ⅳ类水质有7个水样,Ⅴ类水质有5个水样;污染指标主要为NO_3~-和NO_2~-,其次为SO_4~(2-)与Mn~(2+);通过对丰水期样品中污染水样在相同空间位置在枯水期再次进行二次水样和土样的采集,结合土样浸溶实验以及对相关文献的综合查证,对比分析前后两次水样和土样中地下水污染物检测值,从而查明当地三氮主要污染源为当地农田化肥农药灌溉所残留的含氮有机物,其次SO_4~(2-)与Mn~(2+)的主要污染源为当地采矿区所残留的富含S元素的矿渣以及居民生产生活所产生的含Mn~(2+)的垃圾填埋物。(5)运用Modflow软件进行超标离子锰元素在地下水中的迁移模拟与预测,由预测模拟运移结果可知:锰元素以污染源为中心向四周扩散,扩散的优势方向为南东方向,与研究区地下水流方向一致,在地下水流动和锰元素运移的主要方向上形成近似椭圆的污染条带,对周围地下水水质影响逐渐增大,随着污染羽的不断扩大,在首次取样后第六年Mn~(2+)对河流水产生较大影响。
【图文】：

特征图,西昌市,气象要素,特征图

最高极端气温 36.6℃，1 月最低 9.4℃。年降水量 1087.5 mm（图 2-2）水主要集中在 6～9 月雨季（表 2-1），，雨季降雨量占全年降雨量的 85%，常暴涨成灾，年日照可达 2400 小时。11 月至次年 4 月为风季，最大为 5～。主要自然灾害有冰雹、洪涝、旱灾等。矿区耕地、植被和居民房屋密集，、森林及居民房屋占研究区面积的 80%左右，全年均适宜开展野外地质工作表 2-1 西昌市近 30 年气象要素特征值统计表气象要素 1 月 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10 月 11 月 12平均降水量(mm)5.6 5.6 14.7 27.6 88.7 199.9 240 180.1 153.2 71.4 20 6.平均气温 9.6 12 16 19 21 21.7 22.3 22.2 19.5 16.7 13.1 9.平均相对湿度 52 46 42 48 57 72 76 73 76 73 67 6极端最高气温 24.6 28.7 30.8 35.5 36.6 36 33.5 33.4 33.1 29.9 27.8 24极端最低气温 -3.1 -3.8 0.2 2.7 7.8 11.2 12.7 13 8.9 6.4 0.8 -2

水系图,水系图,红线,范围

12图 2-3 区域水系图（红线为研究区范围）2.1.3 地形地貌研究区地处青藏高原东南缘，位于横断山脉南段，地势北高南低，主要山脉、水系呈南北向相间分布与南北向构造成一致。区内的侵蚀构造中山主要分布于西部磨盘山区，山岭海拔 2600m-1500m，相对高差 500m-1100m。研究区位于磨盘山以东，宽 3000m-7000m，最宽达 11000m，海拔高程 1200m-550m，平原主要由漫滩及一级阶地组成，地形平坦（图 2-5），北宽南窄，北段宽 3m-7000m，
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X523

【参考文献】