泾河水化学特征及其影响因素分析

摘要

地表水和地下水是水循环重要的组成部分，其水化学离子是水循环中重要的示踪剂，能够有效的揭示水化学特征并进而分析离子来源，为水资源管理提供决策依据。泾河近50年来水量不断减少，同时流域内矿业开采和工业排放等人类活动密集，但目前对其水化学特征及其影响因素尚不明确。为此，本研究选取泾河一级支流黑河，收集地表水和地下水水样，利用数理统计分析流域水化学的基本特征，利用三角图分析水化学类型，利用流域主要离子浓度变化图分析样流程离子变化趋势，利用TDS空间变化图分析离子空间变化，利用流域地表水-地下水离子含量比较分析地表水地下水之间的补排关系，利用Gibbs图、人类活动端元图分析了影响水化学离子来源的主要因素，利用相关性分析、聚类分析、因子分析等分析了离子具体的来源。得出的主要结论如下： 1、分析了不同时期水化学特征及水化学类型，得出地表水地下水均为低矿化度水。通过2014~2016年枯水期及汛期地表水和地下水的采样，分析水样337个。黑河流域地表水地和下水pH值分别平均为8.6和7.7，均呈弱碱性。优势阳离子为Na+，占阳离子总量范围在42%~58%；优势阴离子为HCO3-，占比范围为44%~46%。地表水TDS均值287.3 mg.L-1，地下水均值为352 mg.L-1，为低矿化度水。枯水期到汛期，地表水水化学类型由Na-Mg-Cl-SO4型转变为Ca-Mg-HCO3型，地下水由Mg-Cl-SO4型转变为Ca-Na-HCO3型。 2、探明了水化学时间和空间变化，得出枯水期离子浓度整体高于汛期。在时间变化上，地表水地下水枯水期离子平均浓度高于汛期，年际之间变化不明显。空间变化上，由上游到下游，枯水期地表水TDS在上游增加达到峰值，到中下游后TDS随河道轻微增加，地下水TDS由上游到下游随河道缓慢增加，波动较小。汛期地表水地下水变化与枯水期地下水变化类似。 3、阐明了沿流程水质变化，并初步得出水质整体呈恶化趋势但符合水质标准。在时间变化上，各个时期水质在Ⅰ-Ⅲ类范围为86.7-100%，水体总体状况汛期相对同一年度的枯水期水质要好，同一年度地下水总体优于地表水。在空间变化上，2014年和2015年枯水期地表水在上、中游水质变化较大，2016年枯水期汛期水质在上、中游变化平缓但对比前两年水质水平略有下降，在下游水质变化波动较大。2014年两个时期地下水水质较好，Ⅰ-Ⅲ类水均为100%，2015年和2016年地下水水质变化同相同时期地表水变化类似。 4、阐明了黑河流域水化学离子影响因素及来源，初步得出结论该研究区碳酸盐岩溶解贡献较大。控制河水水化学组成的主导因素为岩石风化作用，蒸发作用也对河水化学参数的形成起到了重要的作用。具体量化为岩盐风化输入贡献在89.6~93.4%，大气输入的比例在6.5~8.6%，年内变化均为枯水期大于汛期，人为输入贡献率范围在0.1~1.8%之间。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 选题背景及意义

1.2 研究综述

1.3 研究目的与研究内容

第二章 研究区概况与资料方法

2.1 研究区概况

2.2 实验方法与数据分析

2.3 技术路线

第三章 流域水化学特征分析

3.1 水化学离子组成特征及类型分析

3.2 水化学组分的时空变化特征及控制类型

3.3 地表水地下水的相互作用

3.4 本章小结

第四章 流域地表水地下水水质评估

4.1 流域不同时期的相关性及聚类分析

4.2 流域水质主成分分析

4.3流域水质模糊隶属函数分析

4.4 本章小结

第五章 流域水化学影响因素分析

5.1 大气降水对流域水化学的影响

5.2 人类活动对流域水化学的影响

5.3 岩石风化对流域水化学的影响

5.4 本章小结

第六章 结论与建议

6.1 主要结论

6.2 存在问题与展望

参考文献

致谢

作者简历