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吉林省中部高平原区地下水时空演化特征研究

乔雨  
【摘要】:吉林省中部高平原包含长春地区和四平地区,是国家重要的商品粮产地,是吉林省人口、经济相对集中地带,是东部山区到西部低平原区的过渡地带,是东部山区地下水径流排泄的重要路径,也是西部低平原地下水径流补给的重要来源区域,该区作为吉林省中部经济区,区内存在严重缺水城市、存在地下水过量开采、水质恶化等环境水文地质问题,因此研究区是研究全省地下水循环及水环境演化的关键区域。本文从地下水资源量时空演化特征、地下水动态时空演化特征、地下水化学时空演化特征三方面展开研究,以水文地质学、地下水动力学、地质统计学等理论为指导,采用补给法计算并总结了地下水资源时空演化特征;采用统计学和地质统计学方法归纳总结了地下水动态时空演化特征;采用统计法、典型剖面法、图解法、直线图解法和因子分析法归纳总结了研究区地下水化学时空演化特征,成果如下:1、地下水资源量时空演化规律:在时间上,吉林省中部高平原区地下水资源量演化规律呈现出同步的变化趋势,大致与降水同步变化,且均呈现出周期性的演化态势;地下水资源量在2002-2014年间存在5个增加年份和4个减少年份,5个增加年份分为2003、2005、2008、2010、2012年,4个减少年份为2004、2007、2009、2011年,各行政分区、水资源四级分区、长春地区、四平地区、全区地下水资源量计算结果来看,2002-2014年地下水资源量均值与多年平均值相接近,且每年计算数值在多年均值上下波动变化;在空间上,多年平均地下水资源总量为271718万m3,其中降水入渗补给量占地下水资源总量的91.5%,地表水体补给量占地下水资源总量的8.5%;就行政区划来看,长春地区地下水资源总量为165285万m3,四平地区地下水资源总量为106312万m3;就地形地貌来看,研究区平原区地下水资源总量为241406万m3,山丘区地下水资源总量为30312万m3;就流域区划来看,区内松花江流域地下水资源总量为181425万m3,辽河流域地下水资源总量为90293万m3;研究区平均补给模数为7.1万m3/km2,其中长春地区平均补给模数为8.3万m3/km2,四平地区平均补给模数为6.6万m3/km2;2、地下水动态时空演化特征规律为:年内丰-枯水期水位差值有正有负,范围值为-2.44m~4.53m,中位值为-0.06m,水位下降区面积占研究区总面积的49.47%,水位上升区占研究区总面积的50.53%;多年水位全区整体上1991-1996年、1996-2001年普遍出现水位埋深连续增加现象,也就是水位呈现出连续下降趋势,1991-1996年水位降幅在0.5m上下,1996-2001年水位降幅在1.6m上下,仅局部区域均值、中位值差值出现负值,即水位埋深变小,水位上升。3、地下水化学时空演化特征规律为:就水化学组分来看,1992年、1996年研究区个别孤岛状分布的微咸水小片区,2001年全区微咸水区的面积出现小幅增加;1996年的总硬度超标为小范围点超标,1992年和2001年总硬度存在面状超标现象;氨氮呈现良好演化态势;亚硝酸盐氮三年均存在较大面积的超标,呈现出良好演化态势;硝酸盐氮三年存在小面积超标现象,呈现良好演化态势。从水质评价结果合格率角度来看,潜水各年份合格率大小顺序为1992年1996年2001年,整体上呈现出良好演化态势;承压水各年份1992年的承压水水质合格率为84.6%,1996年承压水合格率为76.9%,2001年承压水合格率为79.2%,1992年至1996年水质出现一定恶化现象,1996年至2001年水质出现小幅变好趋势;就水文地质分区角度来看,21个分区中拉林河谷平原、二松拉林河间地块、二松河谷平原、饮马伊通河间地块、伊通河河谷平原、王府伏龙泉砂砾石台地潜水、东辽招苏台河间地块、招苏台河河谷平原、东辽招苏台河河间地块、伊舒槽地(饮马河不含伊通河)呈现出“连续变好”的演化态势,东辽河谷平原、科尔沁左中旗冲湖积平原、伊舒槽地(二龙山以下)呈现出“连续变差”的演化态势,二松饮马河间地块、饮马河河谷平原、新开伊通河间地块、黄土台地、伊舒槽地(伊通河)、山丘区呈现出“先好后差”的演化态势,东辽河阶地、科尔沁左中旗冲湖积平原呈现出“先差后好”的演化态势;就水化学类型而言,区内地下水阴离子主要以重碳酸、重碳酸氯化物为主,重碳酸硫化物、氯化物型零星分布,阳离子主要有钙、钙镁型。就水化学影响因素来看,地下水化学影响因素中人类活动因素在1992年、1996年、2001年三个时间段内人类活动影响作用程度呈现出降低趋势,自然影响因素(包括含水介质情况、水岩作用情况等)在全区范围内三个阶段呈现出增强趋势。本文从地下水资源管理的实际需要出发,在充分分析研究区内水文地质条件、社会经济情况、自然地理、气象水文的基础上,全面分析吉林省中部高平原区地下水时空演化特征,总结地下水相关要素空间分布特征、归纳其时空演化规律,论文研究结果可为吉林省中部高平原区地下水资源及其水环境合理开发利用、规划和保护提供科学依据。


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