齐齐哈尔市工业活动对区域浅层地下水动力场及化学场演化的影响研究

发布时间：2018-03-14 10:01

本文选题：齐齐哈尔市　切入点：工业活动　出处：《吉林大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：本文立足于人与自然共同作用下的区域地下水形成演化研究这一水文地质学领域的前沿性科学问题,以东北地区重工业城市齐齐哈尔市为例,采用多学科交叉的综合研究方法,系统开展了研究区工业活动对区域地下水动力场及化学场演化的影响研究。本次研究,构建了分析与评价工业活动对城市区域地下水动力场及化学场影响程度的一种思维模式,即以区域地下水动力场及化学场演化特征为出发点,采用推断-分析-论证的思路,逐步明确地下水动力场及化学场演化的影响因素,通过建立影响评价体系实现工业活动对地下水动力场及化学场影响的合理量化。具体取得了如下几个方面的认识与成果:1.系统梳理了研究区地质、水文地质等条件及地下水开发利用特点。应用~2H、~3H、~(18)O环境同位素示踪技术,论证了大气降水是区域潜水与承压水的共同来源,而潜水对承压水的越流补给是承压水的主要补给来源,进而建立了地下水补径排模式。地下水动力场流态、水位及补、径、排条件的时空演化特征研究,得出工业开采地下水导致近30年来承压水降落漏斗中心面积由0.98km2增至8.66km2,水位整体下降1.53~2.00m,年均水位变幅-0.13~-0.29m;同时,受越流作用影响,中心城区潜水降落漏斗规模也逐年扩大,1985年至今,漏斗中心水位下降2.00m,面积扩大近10倍。结合地下水各时期资源量计算与分析,明确了降水入渗条件、弱透水层越流作用、地下水开采程度和地下水可补给资源是影响区域地下水动力场演化的主要因素。2.构建了地下水化学场演化模式:区域地下水水化学成分、水化学类型及水质的时空演化,具有从东部冲积平原区向西部河谷平原区呈阶梯状递变的规律,即由东向西化学组分含量逐渐升高,水化学类型由HCO_3型水经HCO_3·Cl、HCO_3·SO_4型水逐渐过渡至SO_4·Cl型水,水质由Ⅰ~Ⅲ类逐渐过渡至Ⅲ~Ⅴ类。受工业活动影响,中心城区及南部经济开发区潜水水质长期保持Ⅴ类水,并且下伏承压水也受到了影响,严重影响到了饮用水安全。3.反向水文地球化学模拟研究得出岩土矿物成分的溶解作用、蒸发浓缩作用、阳离子交换吸附作用决定了地下水中主要化学成分的变化。利用遥感影像解译土地利用类型多年变化特征,得出建筑用地面积的增加与地下水中ρ(NO_3~-)、ρ(SO_4~(2-))、ρ(Cl)、ρ(TDS)等呈正比。分析工业用地内地下水污染组分浓度的多年变化规律可知ρ(Zn)、ρ(Pb)等重金属及ρ(COD)具有持续上升的趋势。34S同位素示踪揭示了地下水SO_4~(2-)的主要来源之一是工业生产燃煤产生的SO_2经冷凝形成的酸雨,进一步论证了工业生产对地下水化学场造成的影响。由此明确了地下水化学模式由东向西阶梯状递变的驱动力是除水-岩作用外,中心城区工业活动的废水排放是水质恶化的主要原因。4.在区域地下水动力场及化学场演化特征研究的基础上,利用层次分析等数理统计方法,建立工业活动对地下水动力场及化学场演化影响的评价指标体系,并建立量化影响程度的评价方程,利用GIS技术和数理统计方法开展工业活动对地下水动力场及化学场演化的影响程度评价。研究得出:地下水动力场及化学场受工业活动影响较重的区域主要集中在中心城区及南部的经济开发区;工业开采量、工业废水排放量、土地利用类型为工业活动对地下水动力场及化学场演化的主要影响指标,对地下水动力场和化学场的影响程度分别达到56~68%、47~56%、41~56%;1999-2012年,工业活动严重影响潜水动力场的区域面积扩大了34.6km2,严重影响承压水动力场的区域面积扩大了70.1km2,严重影响潜水化学场区域的面积扩大了63.4km2,而承压水化学场受工业活动影响程度较低;1985-2012年,工业活动对地下水动力场的影响程度由8.07%递增至30.49%,对地下水化学场的影响程度由13.04%递增至31.01%。影响水化学场方面的工业活动强度分别是0.38、0.31、0.58、0.74、0.90。工业开采量和工业废水排放量在地下水动力场及化学场的时空演化上具有很强的负面影响。因此,需对工业开采量和工业废水排放量加以有效控制,避免工业活动对地下水动力场及化学场的影响程度增幅过快。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P641.6;X523

【引证文献】