岩溶地下水质变化及影响因素研究——以重庆青木关地下河流域为例

摘要

岩溶地下水是岩溶区水资源主要赋存形式，受地质、构造、水文地质等自然条件控制形成了“土在楼上，水在楼下”特殊的双层地质结构。同时，由于可溶岩造壤能力弱，水资源分布时空不均，而且被认为是同沙漠边缘一样的脆弱性环境，极易遭受人类活动的干扰。在较偏远的山区和农业区，岩溶地下水作为当地居民的生活生产用水，其水资源问题更为凸显。青木关地下河是以农业活动为主的典型岩溶地下河，流域有多处采石厂和废弃煤窑。地下河出口姜家泉水为附近居民生活用水的重要水源之一，其水质好坏直接关系到居民的健康状况。本研究对青木关流域水化学特征、影响因素进行分析研究，对于进一步掌握地下水变化特征及其时空变化规律，为地下水的合理开发利用和有效治理提供依据。
　　 本文采用野外取样、现场观测、实验室分析相结合的方法，对青木关地下河流域各种水体进行连续取样分析，观测和取样过程从2010年1月持续至2010年12月(1次/月)。现场观测内容包括水温(T)、电导(EC)、pH值和Ca2+、HCO3-等实测值。实验室分析包括主要阳离子K+、Na+、Ca2+、Sr2+、Mg2+；主要阴离子HCO3-、NO3-、SO42-、Cl-。通过以上分析，得出青木关地下河的全年化学变化特征。研究区处于农业区，因此本文对于农业活动频繁的“施肥活动”时段(5月底到6月初)进行了加密监测，观测内容和指标与上面相同。通过分析揭示了农业活动强烈扰动下，短时间尺度岩溶地下水的变化规律以及地下水质与农忙季节变化之间的响应关系。分析了青木关地下河各水体的碳、锶同位素特征，利用同位素方法和水化学分析方法，研究分析自然因素与人为因素对地下水质的影响。通过以上研究，主要得出以下结论：青木关地下河水质具有明显的季节变化特征；姜家泉全年大部分时间水质比较好，但在农忙季节受人类活动的影响比较强烈，水体极易遭到污染：通过δ13CDIC研究分析，地下水在枯水期δ13CDIC在-14‰～-11.5‰之间。主要受HCO3风化碳酸盐岩的作用结果。丰水期相对偏正的δ13CDIC值在-9‰～-7‰之间，表明H2SO4，HNO3参与溶蚀对地下水的影响作用较大。通过87Sr/86Sr研究分析，枯水期的87Sr/86Sr值在0.70836～0.70849之间，说明地下河主要表现为碳酸盐岩溶蚀作用的结果，丰水期的87Sr/86Sr在0.70876～0.70905之间，表明水质在农耕期间受人类活动的输入的影响明显。