潍坊北部地下水漏斗成因机理与演变规律研究

摘要

随着社会经济的发展和对水资源需求量的增加，潍坊北部地下水位不断下降，自1983年起，寿光、寒亭、昌邑等地逐渐形成降落漏斗。随着地下水的超采，潍坊北部降落漏斗不断发展，并引发咸水入侵、地下水污染、地面沉降等一系列问题，经济发展与环境、资源的矛盾日益突出。研究潍坊北部漏斗的形成与演变机制，对地下水位的恢复和保护、指导当地地下水的合理开发利用、实现生态环境良性发展具有重要意义。
　　本文以潍坊北部的昌邑市、寿光市、寒亭区形成的连片漏斗为研究对象，主要进行了以下研究：
　　（1）分析了潍北区地下水水位和水化学动态变化特征；
　　（2）分析了潍北区降落漏斗的演变情况，并划分漏斗发展阶段，明确漏斗发展态势，研究漏斗发展特征；
　　（3）用相关分析法来定量研究潍北区地下水位与地下水开采量、大气降雨入渗、河道渗漏补给和灌溉回归补给等因素的关系，分析各因素对地下水位降落漏斗的影响程度；
　　（4）运用主成分分析法确定潍坊北部地下水漏斗主成因，并探求其作用机制；
　　（5）提出了潍坊超采区的治理措施。
　　主要研究成果如下：
　　（1）潍北区地下水位年际动态受地下水开采量的影响，随着地下水开采量的不断增加，地下水位持续下降；地下水位年内变化受农业灌溉用水量和降水量影响。
　　（2）潍北区2000～2015年间地下水化学离子含量和水化学类型发生改变。同时过量开采地下水改变了地下水的流场，入渗补给增大，被氧化、溶解的钙镁等矿物进入水中，加之地下水污染加剧，导致超采区总硬度和TDS浓度均有所增加。
　　（3）运用Surfer软件对潍北区漏斗进行了可视化处理，绘制了潍北区地下水位等值线图和三维表面图，从水平和垂向形象地展示了地下水位降落漏斗的发展情况，揭示了漏斗演变情势，并分析总结了潍北区降落漏斗特征，主要包括地域性、继承性、纵横发展不一致性、中心可移动性等。
　　（4）划分了潍北区漏斗发展阶段。昌邑漏斗：1984～2007年为直线发展阶段，2008～2012年为稳定发展阶段，2013～2015年为急剧扩张阶段，今后为逐渐恢复阶段。寿光漏斗：1983～2005年为直线发展阶段，2006～2009年为稳定发展阶段，2010～2015年为急剧扩张阶段，今后为逐渐恢复阶段。寒亭漏斗：1983～2003年为直线发展阶段，2004～2007年为稳定发展阶段，2008～2015年为急剧扩张阶段，今后为逐渐恢复阶段。
　　（5）根据皮尔逊相关系数法求得的相关系数结果可知，潍北区降落漏斗地下水位与多个影响因素均呈现一定的相关性，相关性从高到低依次为：地下水开采量、降雨入渗、河流渗漏、灌溉回归补给等。地下水位与地下水开采量存在极强的相关性，且为负相关，说明随着开采量的增加，地下水位持续下降；地下水位与降雨入渗量之间呈现显著的正相关关系，降雨入渗在潍北区降落漏斗的形成过程中起到主导作用。此外，地下水位与河道渗漏补给、灌溉回归补给也呈现正相关。社会经济的快速发展、人口的增长以及蓄水工程的建立通过影响地下水的补给和排泄，间接影响着降落漏斗的发展。
　　（6）运用主成分分析法分析了潍坊北部漏斗的主成因，将漏斗的形成归结为自然因素和人为因素的影响，并确定了其影响机制。人为因素主要指在区域经济发展过程中，不断过量地开采地下水以及人口的增长、城市化的发展使地下水位持续下降，导致降落漏斗的形成；自然因素表现在近年气候多变，降水和径流减少，对地下水的补给作用减弱，加剧了地下水位降落漏斗的发展。其中，降水和地下水开采量的影响程度最大，是漏斗产生的主要驱动力。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究目的和意义

1.3 国内外研究现状

1.4 研究内容及技术路线

1.5 创新点

1.6 本章小结

2 区域概况

2.1 自然地理概况

2.2 社会经济概况

2.3 地下水开发利用

2.4 本章小结

3 地下水变化特征分析

3.1 地下水位动态特征分析

3.2 地下水化学变化特征分析

3.3 本章小结

4 地下水降落漏斗演变趋势研究

4.1 地下水降落漏斗演变情势

4.2 地下水水位降落漏斗发展阶段划分

4.3 地下水水位降落漏斗演变特征分析

4.4 本章小结

5 地下水降落漏斗成因分析

5.1 补给

5.2 排泄

5.3 社会经济发展情况

5.4 蓄水工程

5.5 主成因识别

5.6 本章小结

6 超采区治理对策

6.1 落实压采方案

6.2 推广节水措施

6.3 建设雨洪资源利用工程

6.4 推进非常规水利用

6.5 回灌补源

6.6 本章小结

7 结论与展望

7.1 主要结论

7.2 研究展望

参考文献

致谢

10 攻读学位期间发表论文情况