（环境工程专业论文）贵阳岩溶地下水水质评价及污染风险性研究.pdf

贵州大学2 0 0 6 届硕士学位论文 摘要 贵阳市岩溶地下水系统十分复杂，具有独特的水文地质地球化学特征、突出 的地球化学敏感性和生态环境脆弱性。对贵阳市的地下水污染风险预测的研究， 可以为该地区乃至同类型岩溶水系统中地下水资源的开发利用及保护提供决策 依据。 。 地下水污染是一种间歇发生的，随机性、突发性、不确定性很强的复杂过程。 而g i s 技术具有高效、灵活、直观等优点，有着强大的空间数据处理能力。近 、 。 年来，由于g i s 技术的日益成熟，应用g i s 技术已成为国内外水环境地下水污 染研究的热点。本研究以m a p g i s 为平台，建立了贵阳市地下水系统模型，对 贵阳市地下水作了研究。 按照水文地质特征，贵阳市地下水可以划分为两组：一组位于西部，另一组 位于东部二个水文地质单元。贵阳市地下水水质总体水平较好，在空间上，南郊 地下水水质好于北郊，东郊地下水水质好于西郊，但中部盆地区水质较差。 本研究尝试将d r a s t i c 模型与m a p g i s 结合，对贵阳市的地下水污染风险 进行了预测和评价，完成了贵阳市地下水d r a s t i c 风险指数图。 关键词：贵阳市：污染敏感性；d r a s t i c 模型；地下水； 分类号：x 8 2， 贵州大学2 0 0 6 届硕士学位论文 a b s t r a c t k a r s tg r o u n d w a t e rs y s t e mi s c o m p l i c a t e di ng u i y a n gc i t y ，u n i q u e c h a r a c t e r i s t i c s o f h y d r o g e o c h e m i s t r ya n dp r o m i n e n tg e o c h e m i s t r y v u l n e r a b i l i t ya n de n v i r o n m e n tf r a n g i b i l i t y t h er e s e a r c ho ft h ep o l l u t i o n r i s ki nt h eg u i y a n gc i t y ，i tc a np r o v i d ed e c i s i o n m a k i n gt oe x p l o i t a t i o n a n dp r o t e c tio ng r o u n d w a t e rr e s o u r c e g r o u n d w a t e rp o l l u t i o ng e n e r a l l yo c c u r s ：o v e ral a r g ea r e a ，o v e ra n i n t e b m i t t e n tp e r i o do ft i m e ，f r o md i v e r s es o u r c e s ，s p o r a d i c a l l y ，a n di s o f t e nc o r r e l a t e dw i t hc l i m a t i ce v e n t s g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ( g i s ) i sa na d v a n c e ds p a t i a l t o o l ，c o m m o n l ya p p l i e dt ot h es t u d yo fg r o u n d w a t e r p o l l u t i o nw i t hh i g hr e s e a r c hs i g n i f i c a n c ea n dp r a c t i c a lv a l u e i n t e g r a t i o no fm a p g i sa n dg r o u n d w a t e rm o d e l so ng u i y a n gc i t yw a st h em a i n f o c u so f t h i sp a p e r t h eg r o u n d w a t e rd i s t r i c tc a nb ed i v i d e di n t ot w og r o u p si nt h eg u i y a n g c it y ，o n el o c a t e sa tt h ew e s tp a r to ft h ea r e a t h eo t h e rl o c a t e sa tt h e e a s tp a r to ft h ea r e a i ng e n e r a l l y ，t h el e v e lo fg r o u n d w a t e ri sg o o d ， t h eq u a l i t yo fg r o u n d w a t e ri nt h es o u t hi sb e t t e rt h a nt s en o r t h ，t h ee a s t i sb e t t e rt h a nw e s t ，b u tt h em i d d l ea r e ai sw o r s e i n t e g r a t i n gw i t hm a p g i s ，t h ew i d e l yk n o w nd r a s t i cm o d e lh a db e e nu s e d t oc o m p i l i n gt h eg r o u n d w a t e rv u l n e r a b i l i t ym a po fg u i y a n gc it y ad r a s t i c i n d e xm a pf o rs e v e ns u b f a c t o r sh a db e e nb u i l dt oa s s e s sv u l n e r a b i l i t y o fg r o u n d w a t e rc o n t a m i n a t i o n k 8 o r d s ：g u i y a n gc i t y ：c o n t a m i n a t i o nv u l n e r a b i l i t y d r a s t i c m o d e l ；g r o u n d w a t e r ； 1 1 贵州大学2 0 0 6 届硕士学位论文 第一章绪论 1 1 选题依据和研究意义 贵州省地处世界岩溶发育最复杂、类型最齐全、分布面积最大的东亚岩溶区 域中心，可溶岩分布面积超过全省面积的2 3 。岩溶多为裸露型，地下水与地表 水、降水的关系转换频繁，地下水系统天然保护能力低，地下水污染方式以直接污 染为主( 鄢贵权，1 9 9 9 ) 。地下水系统具有独特的水文地质地球化学特征、突出 的地球化学敏感性和生态环境敏感性，在中国南方喀斯特地区乃至世界亚热带喀 斯特地区都具有一定的代表性和典型意义。 地下水敏感性研究是保护地下水环境工作的基础，通过对贵阳市地下水敏感 性研究，评价地下水潜在的易污染性，进行贵阳市地下水的敏感性分区，为贵阳 市地下水资源的开发利用和社会活动中，采取有效的防治措施，以确保地下水资 源的可持续利用。其研究意义具体表现为以下几个方面： 1 土地利用方面：贵阳市地下水敏感性评价可以使土地管理部门的决策者了 解有效利用土地资源与地下水污染之间的内在联系性，根据不同地区地质环境对 地下水的防护能力制定有喇于贵阳市地下水环境保护管理的有关政策，以维护环 境的可持续发展战略。 2 地下水污染方面：敏感性评价作为较为有效的区域地下水污染性评价方法， 目前在国外已得到较为全面的应用，并取得了一些有意义的认识和具有实践价值 的经验。因此依据贵阳市敏感性评价结果建立评价图，可以识别潜在的地下水污 染状况，确立科学的防治地下水污染的控制方案。 3 规划管理方面：贵阳市敏感性评价可以指导有关部门将工作重点优先放在 地下水敏感性较强级别以上的地区加以治理，以及确保人力、物力、财力的最大 利用率在水资源合理开发，城市建设及工矿的全面合理布局规划，城市“三废” 的排放和处理上。 4 环保方面：为社会环保公益事业的发展提供相关的基础内容，提高公众对贵 阳市地下水资源的认识与重视程度。 本课题作为导师朱立军教授在研项目“贵州岩溶地下水系统污染敏感性及其 矿物净化作用研究”的一个重要组成部分，在基于m a p g i s 系统上，利用d r a s t i c 贵州大学2 0 0 6 届硕士学位论文 模型对贵阳市岩溶地下水系统进行水质评价及污染风险的预测。 1 2 地下水敏感性国内外研究进展 地下水敏感性一词的英文表示是：v u l n e r a b i l i t y 或a q u i f e rc o n t a m i n a t i o n p o t e n t i a l 或s e n s i t i v i t yo fg r o u n d w a t e rt oc o n t a m i n a t i o n ，是1 9 6 8 年m a r g a t 在关于地下水敏感性研究中提出的。法国的m a r g a t 与a l b i n e t 先后通过图件来 描述地下水对污染的敏感程度。由于地下水敏感性研究具有重要的意义，自此以 后各国的水文地质学家们都对这一研究十分关注。随着对地下水敏感性复杂影响 因素的深入认识和研究水平的逐渐提高，地下水敏感性概念总是在不断的丰 t 富，完善和发展，地下水敏感性评价的各种模型和评价指数体系也在随之不断地 更新、改进和充实。总体来说，国外“地下水敏感性”概念的发展可以分为以下 过程。 地下水敏感性的概念也由简单到复杂、由单纯考虑内因到综合考虑内外因， 除了考虑水文地质系统本身内部要素的同时，也考虑到了人类活动和污染源类型 等外部因素对地下水敏感性的影响。在1 9 8 7 年的“土壤与地下水敏感性国际会 议”上，f o s t e r 认为地下水敏感性是由含水层本身的敏感性和人类活动产生的 污染负荷造成的，他首次提出“含水层敏感性”这一术语。b a c h m 与c o l l i n ( 1 9 9 8 ) 认为地下水敏感性是地下水质对现在或将来有害于地下水使用价值的人类活动 的敏感性，他们进一步建议地下水敏感性应该用特定化学成分相对于特定人类活 动的浓度变化来表示。 s o t o n i k o v a 与v r b a ( 1 9 9 4 ) 则从水文地质的角度来考虑敏感性问题，他们 指出水文地质系统的敏感性是这个系统对从时间和空间上影响它的状态与性质 的外部( 天然与人类活动) 冲击的处理能力。p a l m q u i s t ( 1 9 9 1 ) 这样定义地下水敏 感性：地下水敏感性是人类活动或污染源施加于地下水的一种危险性度量。美国 审计署于1 9 9 1 年应用“水文地质敏感性”来表达含水层在自然条件下的易污染 性，而用“总敏感性”来表达含水层在人类活动影响下的易污染性。美国环保局 ( 1 9 9 3 ) 提出： “敏感性”也称“脆弱性”，是一个相对的、不能在野外直接测量 的、无量纲的一个参数，是针对于某个具体的场地或某个地区而言的，是污染物 从地表迁移到含水层的难易程度，可分为两类：一类是本质的敏感性( i n t r i n s i c 贵州大学2 0 0 6 届硕士学位论文 v u l n e r a b i l i t y ) ，即不考虑人类活动和污染源的影响而只考虑水文地质内部因素 的敏感性。另一类是特殊的敏感性( s p e c i f i cv u l n e r a b i l i t y ) ，即地下水对某一 、 特定污染源或人类活动的敏感性。相对于特殊的敏感性而言，本质敏感性对某一 固定地区其脆弱程度是一定值，而特殊敏感性却随着污染源的类型和人类活动的 不同其脆弱程度也不相同。 综上所述，本质敏感性和特殊敏感性概念的提出，标志着地下水易污性的 研究进入了一个新的领域。 国内关于地下水敏感性的研究始于9 0 年代中期，可以说起步较晚( 表卜1 ) 。 目前，国内多是研究地下水的本质敏感性，其定义多引用外文资料，在名称上常 以“地下水的易污染性”、“含水层对污染物的敏感性”、“污染潜力”、“防污性 能”等来代替“地下水敏感性”。在本质敏感性方面，刘淑芬等( 1 9 9 6 ) 研究了河 北平原的地下水防污性能：郭永海等( 1 9 9 6 ) 研究了河北平原浅层地下水防污性能 杨庆等( 1 9 9 9 ) 给出了大连市潜水含水层的易污性评价图：杨晓婷等( 2 0 0 0 ) 研究了 关中盆地地下水敏感性评价。 此外，郑西来等( 1 9 9 7 ) 发表了西安市潜水污染的潜在性分析与评价，包 含了包气带、含水层等水文地质特征资料，充分考虑了污染源的影响因素：林学 钰院士等( 2 0 0 0 ) 编制了松嫩盆地地下水环境脆弱程度图，将地下水敏感程度分 区，同时把城市地下水污染和污染源的类型以及污染程度加以表示，是较为成功 的地下水特殊敏感性评价。陈守煜( 1 9 9 8 ) 应用模糊数学隶属度的概念对大连的 地下水情况进行了敏感性评价取得良好成效。王焰新等( 2 0 0 4 ) 用改进的迁移能 力指数模型( m l p i ) 以山西大同盆地为例，进行污染敏感性研究。董亮( 1 9 9 9 ) 等应用d r a s t i c 评价了西湖流域地下水污染风险，均取得良好的效果 贵州大学2 0 0 6 届硕士学位论文 表1 1 国内地下水敏感性评价因素 因素主要参数次要参数 成分、结构、厚度、有机质含量、 阴离子交换容量、解吸与吸附 主 土壤 能力、硫酸盐含量、体积密度、 粘土矿物含量、含水性 要容水量、植物根系量 太 因包气带介质厚度、岩性、水运移时间风化程度、透水性 质素透水性岩性、有效空隙度、渗透系数容水量、不透水量、渗透系数 敏 补给量净补给量、年降水量蒸发、蒸腾、空气湿度 感 地形地面坡度变化障物覆盖量 性 次 透水性、结构与构造 下伏地层 要补给排泄潜力 因 与地表水、海入出河流、岸边补给潜力、滨 素水联系 海地区咸淡水界面 土地利用状态、人口密度、污染 特殊敏感性 物在包气带中运移时间 1 3 研究内容 本论文是在对贵阳地区环境水文地质资料调查收集的前提下，对研究区内 监测点进行地下水水质综合评价，并进行区内岩溶地下水系统污染风险的预测。 研究内容包括以下几个方面： 1 研究地质单元的选择( 确定评价范围与环境目标) 2 地下水现状调查及资料收集( 地质、水文及环境进行资料收集) 3 对研究区内具有代表性的点进行监测的基础上，对贵阳市地下水进行水质 评价。 4 在分析贵阳地区水文地质特征的基础上，依据国内外广泛应用的研究方 法，结合岩溶地区实际情况，做出贵阳地区岩溶地下水污染风险预测图。 4 贵州大学2 0 0 6 届硕士学位论文 1 4 研究方法 美国环境保护署( u s e p a ) 于1 9 8 7 年提出地下水敏感性d r a s t i c 评价方法，他 们认为，地下水遭受污染的风险大小取决于污染源和含水层本身所本质的水文地 质特性一易污染性。对同一污染源，不同的含水层，由于气候、土壤、地形条件 以及地质构造、水文地质条件的不同，即含水层的敏感性程度不同，会造成不同 的易污染性。d r a s t i c 评价方法在美国获得了成功的应用，1 9 9 1 年欧盟引进该方 法作为欧盟成员国地下水易污性评价的统一标准。模型包括了影响区域地下水水 质的7 个水文地质因子：地下水埋深( d e p t ht ow a t e rt a b l e ) 、含水层净补给量 ( n e tr e c h a r g e ) ，含水层介质类型( a q u i f e rm e d i a ) 、土壤类型( s o i lm e d i a ) 、地 一 形坡度( t o p o g r a p h y ) 、包气带介质的影响( i m p a c to fv a d o s ez o n e ) 和含水层的 i “， 导水系数( h y d r a u l i cc o n d u c t i v i t y ) 。模型的形式在第四章有详细介绍。该模 型主要是确定了各水文地质因子的相对权重，以此评价地下水受污染的相对难易 程度( n a v a l u re t a l 1 9 9 7 ) 。 _ d r a s t i c 模型在国外己经广泛的应用在地下水污染风险评价( s m i t he t a l ， 1 9 9 4 ：l y n c he t a l ，1 9 9 7 ；m e l l o u la n dc o l l i n ，1 9 9 8 ) 。国内对d r a s t i c 模 型的应用才m i j m o 起步，广州于1 9 9 6 年采用d r a s t i c 指标体系分析方法进行地下 水污染的敏感性评价。在大连市也开展了研究，并对市区的地下水污染进行了评 价( 杨庆等，1 9 9 9 ：王国利等，2 0 0 0 ) 。 1 5 研究技术 地理信息系统( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m s ，简称g i s ) 。广泛出现在国际 学术刊物上，并且有许多提法，诸如“地学信息系统”( g e o s c i e n c ei n f o r m a t i o n s y s t e m s ) ，“地基信息系统”( g e o b a s ei n f o r m a t i o ns y s t e m s ) ，“自然资源信息系统” ( n a t u r a lr e s o u r c e si n f o r m a t i o ns y s t e m s ) “地理信息系统”( g e o c o d e di n f o r m a t i o n s y s t e m s ) ，“土地信息系统”( l a n di n f o r m a t i o ns y s t e m s ) ，“空间信息系统”( s p a t i a l i n f o r m a t i o ns y s t e m s ) ，“地理数据系统。( g e o g r a p h i cd a t as y s t e m s ) ，“多用途地籍 系统”( m u l f i p u r p o s ec a d a s t r e ) 和“多用途土地估息系统”( m u l t i p l el a n d i n f o r m a t i o ns y s t e m s ) 等。在我国，常称其为“资源与环境信息系统”( r e s o u r c e sa n d 贵州大学2 0 0 6 届硕士学位论文 e n v i r o n m e n t a li n f o r m a t i o ns y s t e m s ) 。 关于g i s 的定义现在众说纷纭。有的认为是“一种处理空间数据的系统”， “是内部关联的，自动化的空间系统”，也有的称之为“一种对空间数据进行采 集、存贮、提取、分析和显示空间数据的工具”( 何建邦等，1 9 9 3 ) ，用英国地理 信息系统与自动制图学家d r h i n d 的话来说：“如果问一百个人，什么叫地理信 息系统，也许会有九十九种答案，不过地理信息系统是一种技术”。目前国内一 般为人接受，也较权威的一种定义是：“地理信息系统有时也称作空间信息系统， 是在计算机软件和硬件支持下，集地理环境信息的采集、存贮、管理、分析和输 出于一体，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵 的地理数据，以提供对规划、管理、决策和研究所需信息的技术系统。”( 何守才 等，1 9 9 5 ) 。 国外g i s 是在北美首先发展起来的。1 9 6 2 年，加拿大r o g e rf t o m l i n s o n 提 出利用数字计算机处理和分析大量的土地利用地图数据，并建议加拿大土地调查 局建立加拿大地理信息系统( c g i s ) ，以实现专题地图的叠加、面积量算。1 9 6 8 年， 在联邦科学与工业研究组织( c s m o ) 的一次学术会议上，t o m l i n s o n 提交了一篇 题为“区域规划中的地理信息系统”的论文，最早提出了g i s 的概念( 于东升等， 1 9 9 3 ) 。1 9 7 1 年，加拿大地理信息系统( c a n a d ag e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m c g i s l 正式运行，该系统的数据源是根据全国土地清查资料编制的不同比例尺的3 0 0 0 多幅地图，主要用于土地管理和规划。 8 0 年代以来，由于大规模和超大规模集成电路的问世，推出了第四代计算机， 特别是微型计算机的出现，为计算机的普及以及应用创造了条件。系统软件工具 和应用软件工具得到研制，数据处理开始和数学模型、模拟等决策工具结合。由 此导致地理信息系统的应用领域迅速扩大，从资源管理、环境规划到应急反应，从 商业服务、区域划分到政治选举分区等，涉及到了许多学科领域。除美国、加拿 大外，欧洲、澳大利亚和日本等国都在积极参与g i s 的开发和应用。不仅政府 部门，私人企业对g i s 的需求也在不断增长。据报导，1 9 8 9 年仅g i s 软件的产 值，每年就约3 亿美无，年增长率为3 5 ，加上与g i s 有关的业务，如数据采 集、信息产品、硬件销售等总计可达几十亿美元( 张晋，1 9 9 3 ) 。同期，g i s 的理 论也有重大突破，地理信息科学，与地理信息系统相辅的学科，于1 9 9 2 年由g o o d 6 贵州大学2 0 0 6 届硕士学位论文 c h i l d 系统的提出，从而使g i s 与传统的地图覆盖技术区别开，独立成为一门新 的边缘学科( 傅肃性，1 9 9 5 ) 。 一 进入9 0 年代以来，微机性能不断提高，价格不断下降，进一步推动了g i s 的发展，遥感( r s ) 与地球定位系统( g p s ) 的加盟，更是扩大了g 1 s 市场。在技 术上，g i s 的性能随计算机的发展而不断完善，3 2 位的小型计算机成为g i s 的 主要机种。一些面向对象的g i s 软件相继出现，如s m a l lw o r l dg i s 和a r c i n f 0 7 0 等。有关虚拟g i s ( v g i s ) ( 肖平，1 9 9 8 ) 、组件式g i s ( c o mg i s ) ( 何娟 霞，2 0 0 0 ) 、以及“虚拟地球”( 全少磊等，1 9 9 9 ) 的讨论也越来越多，己成为一个 新的研究热点。 随着g i s 网络化思想的不断发展，建立英特网g i s ( w e bg i s ) 已成为近年来 g i s 领域的一个热门话题。在网上数据发布方面也已经有了一定的进展，许多公 司已经推出了网上浏览器。如：a u t o d e s k 的m a p g u i d e 、e s r i 的a r c e x p l o r e 、 g e n a m a p 的s p a t i a lw e bb r o k e r 、i n t e r g r a p h 公司的g e o m e d i o w e b m a p 、m a p l n f o 的p r o s c r v e r 等f 张犁等，1 9 9 8 ；谢刚生，1 9 9 9 ) 。 我国g i s 从7 0 年代开始研究自动制图，研制了数字化仪、绘图机和绘图 软件，开展了计算机绘图的试验和应用。1 9 7 8 年，在杭州召开的全国遥感会议 上，陈述彭先生首先在国内提出了g i s 的概念( 陈述彭，1 9 9 1 ) 。1 9 8 0 年中国科学 院遥感应用研究所成立中国第个地理信息系统研究室，成为我国发展地理信息 系统的正式标志。1 9 8 1 年，进行了渡口二滩的遥感和g i s 的典型实验，建 成了国内第一个地理信息系统( 陈述彭，1 9 8 3 ) 。1 9 8 2 年，我国建成了人1 2 1 信息系 统( 阎守邕等，1 9 9 0 ) 。1 9 8 4 年，国家测绘局测绘科学研究所着手组建中国国土基 础信息系统。 9 0 年代以来，g i s 的区域研究，专题研究得到了迅猛发展，g i s 被广泛应用 到各个应用领域，如城市规划( 黄杏元等，1 9 9 3 ；喻光明，1 9 9 2 ) ，林业管理( 李天 生，1 9 9 5 ；朱启疆等，1 9 9 5 ；吴炳芳等，1 9 9 5 ) ；灾害评估( 周虎城，1 9 9 3 ；狄小 青等，1 9 9 0 ) ；地质勘探( 高淑惠等，1 9 9 5 ) ；土地评价( 冷疏影，1 9 9 2 ) ；交通( 李本 纲等，2 0 0 0 ) ；应急处理( 许健等，1 9 9 9 ) ；湖泊( 刘瑞民等，2 0 0 1 ) ；生态( 郑新奇， 2 0 0 0 ：林桂兰，2 0 0 1 ) 和环境保护f 李和顺等，1 9 9 1 ；张征锌，1 9 9 5 ；余国培等， 1 9 9 4 ) 等。 贵州大学2 0 0 6 届硕士学位论文 我国在引入了一些国外g s 软件( 如t v l a _ p i n f o ，a r c i n f o i n t e r g r a p h ， g r a s s ，、s y s t e m9 等) 的同时，也自行研制了不少g i s 系统，武汉测绘科技 大学、北京大学，中国地质大学等单位先后推出了具有自主版权的g i s 开发平 台。许多己作为软件产品销售，如c i t y s t a r ，s p a c e m e n ，g e o u n i o n ， s y s t e m w ：m a p g i s ，g r o w ，g e o s t a r 等f 黄波，1 9 9 5 ) ，国产g i s 的市场 占有率已达2 5 以上( 郑立中，1 9 9 9 ) 。对g i s 的理论研究也有所探讨( 孙亚梅等， 1 9 9 3 ，王丽萍等，1 9 9 9 ) 。 地下水流模型与g i s 的集成目前大多是基于g i s 平台的二次开发。如e 1 一k a d i ( 1 9 9 4 ) 利用g i s 的图形和数据处理能力，将g i s 作为模型的外壳，在 o a h u 和h a w a h 岛建立了二维数值模型jt a n gc h a n g y u a n ( 1 9 9 6 ) 建立了基于a r c v i e w 的地下水流模型。k e n n e t h ( 1 9 9 6 ) 则在g i s 环境下建立了地下水勘探开发、 模拟、评价与管理系统。 基于g i s 的地下水模型商业软件系统，主要用于对地下水资源评价所涉及 的空间数据进行管理和专题制图，其中国外较著名的软件有：加拿大w a t e r l o o 水 文地质公司的主要运用于地下水水流和溶质运移模拟评价的v i s u a lm o d f l o w ( 武 强，1 9 9 9 ) 和美国g r o u n d w a t e rm o d e l i n g i n c 公司的m o d f l o w 软件( 郭卫星 1 9 9 8 ) 。而使用很广泛的美国地质调查局m s g e o l o g i c a ls u r v e y ) 开发的专门用 于孔隙介质中地下水流动数值模拟软件的m o d f l o wfm o d u l a r t h r e e d i m e n s i o n f i n i t e d i f f e r e n c eg r o u n d w a t e rf l o wm o d e l ) ( 邢毅，1 9 9 8 ) ，利用g i s 的空间分析 功能，实现地下水开采井与地面沉降监测点的空间定位和图层管理，在科学计算可 视化方面，将三维有限差分地下水渗流模型与g i s 进行一定程度地集成，能使模 型运行结果以等值线、表面模型的形式进行表达。在国内，基于g i s 的地下水资 源评价模型应用研究也在不断地深入 主要体现在利用g i s 软件进行图层信息的 分层管理、自动绘制等值线图、控制点的添加、空间查询等方面，为地下水资源 的合理开发和利用提供了科学依据( 宫辉力，1 9 9 8 ：陈锁忠，1 9 9 9 ；周念清，2 0 0 0 ； 阎长虹，2 0 q q ；) 。 贵州大学2 0 0 6 届硕士学位论文 i 6 技术路线 立题f 收集国内外研究相关成果，进行文献调研 撰写开题报告 1 7 创新点 i 总结、整理、编写论文 图卜i 研究技术路线图 本研究尝试将d r a s t i c 模型与m a p g i s 结合，对贵阳市的地下水污染风险进 行了预测，完成了贵阳市地下水d r a s t i c 风险图。直观展示贵阳岩溶地下水系统 水质分区及敏感性分区图，并运用m a p g i s 空间叠置分析功能分析水质的时空变 化规律，并且用综合评价分值f 验证了模型的可靠性。 9 贵州大学2 0 0 6 届硕士学位论文 2 1 自然地理特征 第二章研究区概况 贵阳市位于我国西南贵州高原中部、云贵高原的东斜坡上，在位于1 0 6 3 5 5 0 。一1 0 6 4 5 e 、2 6 3 0 一2 6 4 0 n 之间，东靠龙里，西接清镇，南临惠水，北 接修文，见图( j 1 ) 面积2 4 0 6 k m 2 ，是贵州省政治、经济、文化中心。 2 2 地质地貌 图2 - 1 贵阳市地理位置示意图 地势空间展布格局大致呈北、西、南三面高，东面低，由北、西、南三面略 向东倾斜之撮箕形。属高原中山丘陵地貌，岩溶地貌占总面积的7 1 8 ：区内地层 出露较齐全，从震旦系到第四系均有出露，贵阳市区出露主要地层岩性为二叠至 侏罗系白云岩、石灰岩及少量砂岩、页岩( 表2 1 ) 。岩石组合复杂多样，格局错 综复杂，南部贵阳向斜核部主要为侏罗系砂页岩，两翼分别出露奥陶系一石炭系 1 0 贵州大学2 0 0 6 届硕士学位论文 灰岩、砂岩、页岩、白云，且二叠系、三叠系地层分布广泛，岩性比较复杂，其 中纯碳酸盐岩约占地层总厚度的6 8 。碳酸盐岩与碎屑岩在垂向分布上具有多层 性，平面展布呈条带状。岩石压碎压裂现象明显，为地下水出露创造条件。区内 岩溶广泛发育，其地层岩性主要以石灰岩与白云岩为主，占研究区总面积的 7 1 8 ( 陈进等，1 9 9 8 ) 。非碳酸盐岩主要为碎屑岩，此外碎屑岩夹灰岩也有一定 的分布( 见图2 - 2 ) 。 葳啬圈白寿岩圈碎唇岩 石灰岩口隔水岩j 盂囫地层， 阻 图2 2 贵州省贵阳市地层岩性图 表2 - 1 贵阳地区地层简表 系统 组 段层代号主要岩性 侏罗中统j 2 系下统 j ， 页岩、砂岩夹少量石灰岩。 二桥组 t 3 e 上统 三桥组t 3 s 贵州大学2 0 0 6 届硕士学位论文 中至厚层状白云岩、白云质灰岩 法郎组t z f 三 及石灰岩；底部为页岩、细砂岩。 第二层t 2 f 2中厚至薄层状白云岩。 第四段中至薄层状白云岩为主，局部轻 第一层b 一 一 微硅化。 叠 上部为厚层、薄层石灰岩夹泥质 关 中 白云岩，下部中厚层状石灰岩、 第三段 t 2 9 3 泥质灰岩及中至薄层状白云岩， 泥质白云岩夹石膏层。 岭 系 中上部为薄层硅质、泥质白云岩 统 第二段 t z 9 2 与泥灰岩，泥质灰岩互层，夹少 量白云质灰岩，局部含石膏脉。 组 薄至中层状白云岩，局部为角砾 第二层 t 2 状次生灰岩，中上部夹有泥质白 第一段 云岩及薄层状石膏。 第一层t 2 9 1 1中至厚层状结晶白云岩。 第二段t i d 2上部中至厚层状石灰岩，下部为 下大冶组 第一段 t 、d 1 薄层灰岩及泥质灰考。 统 沙堡湾组t l s 页岩、砂岩及燧石层。 大隆组p 2 d 上长兴组p 2 e 厚层至块状燧石灰岩。 j 统 以页砂岩与燧石层为主，夹有灰 龙潭组 p 2 l 岩及灰岩透镜体和煤。 叠 茅口组pl m 上部为厚层块状石灰岩，下部为 系 下 中厚层结晶燧石灰岩，底部夹炭 栖霞组 p l q 统质页岩。 梁山组 p 1 炭质页岩夹石英砂岩。 上统c 2白云岩，白云质灰岩。 石炭系 下统c 。页岩、砂岩互层，顶部夹白云质灰岩。 1 2 贵州大学2 0 0 6 届硕士学位论文 中上 上部为中层状白云岩，下部为薄 d 2 + 3 泥盆统至中层状泥质灰岩。 系 中下 ： d l + ：厚层粗粒石英砂岩。 统 志留 s 泥岩、页岩夹石灰岩。 系 奥陶 中统m中至厚层状石灰岩及泥质灰岩。 系 寒武娄山 中厚层状白云岩。 系关群 2 3 土壤与植被 全市土壤总面积8 0 3 0 万公顷，有黄壤、黄棕壤、石灰土、石质土、粗骨土、 紫色土、沼泽土、水稻土、山地草甸土9 个土类。见( 图2 3 ) 其中：黄壤3 3 3 5 万公顷，占土壤总面积4 1 5 3 ：石灰土2 0 2 1 万公顷，占土壤总面积2 5 1 7 ： 水稻土1 1 5 6 万公顷，占土壤总面积1 4 4 0 。( 王济，2 0 0 4 年) 贵阳地处亚热带常绿阔叶林带，温和湿润的气候使贵阳拥有种类繁多的植 物。全市有植物1 7 7 属1 3 0 0 余种。国家重点保护的植物有香果树、鹅掌楸、青 檀、青银杏、杜仲、天麻、厚朴等。 2 4 气候 贵阳地区属于亚热带季风湿润气候。全年温和湿润，冬无严寒，夏无酷暑， 年平均气温1 5 6 。c ，无霜期2 7 0 d ，多年平均降雨量11 8 0 m e ，雨日1 7 8 一t s 2 d ，一 年中5 - 9 月为雨季( 汛期) ，降雨量约占全年降水量的7 0 ，汛期多阵雨和暴雨：降 水量年际变化较大，最多年降水量达1 7 6 0 m e ( 1 9 5 4 年) ，最少年降水量仅 7 4 9 6 m m ( 1 9 3 6 年) 、降水平均年变化率为2 6 ( 粱玉华，2 0 0 2 ) 。 贵州大学2 0 0 6 届硕士学位论文 2 5 水系 贵阳地区位于长江和珠江两大水系的分水岭，境内有3 3 条河长大于1 0 k r a 的河 流经过，以属长江水系的南明河最为重要，它发源于平坝县自泥田，由西南向东 一 北流经花溪，然后婉蜒穿过城区，至东北出境，在境内长9 7 k m ，面积1 4 3 3 k m 2 。 全市水库4 4 座，以百花湖居首位。在南明河上游建有松柏山、花溪和阿哈三座中 型水库，库容量分别为4 7 6 0 、2 6 2 0 和5 4 5 0 万m 3 ，是城市生活、工业和农业主要水 源。 2 6 经济与社会发展现状 贵阳市是贵州中部水稻、玉米、油菜和烤烟主产地之一。2 0 0 0 年贵阳市粮 食产量6 3 4 5 万t ，蔬菜产量6 3 7 5 万t ，油菜籽产量5 7 7 万t ，烤烟产量1 7 4 万t 。农林牧渔业总产值3 6 9 9 亿元，其中农业2 3 ，0 8 亿元，占6 2 4 。全市耕 地：总面积为2 8 8 9 7 8 k m 2 ( 包括早地、水田、菜地等) 。( 贵阳市土地资源调查， 1 9 9 6 ) 1 4 贵州大学2 0 0 6 届硕士学位论文 第三章地下水质量评价 3 1 贵阳市地下水常量组分分布特征 3 1 1 钙离子 区内钙离子的含量枯、丰期变化趋势相接近，都在8 0 m 卜1 2 0 m g l 之间， 枯水期钙离子含量略大于丰水期的含量( 除5 0 号点，丰水期( 2 1 9 4 7r a g l ) 钙 离子含量远大于枯水期( 1 0 3 5 5 m g l ) 外) 。区内枯、丰期钙离子含量最高的地 下水都位于2 2 号点，分别为4 2 4 3 6 0m 班，4 1 6 6 5 0m g l ，区内枯、丰期钙离 子含量最低的地下水都位于2 7 号点，且都为5 0 5 8m g l 。具体统计结果见图3 - 1 和表3 1 。 9 0 0 8 0 0 7 0 0 ：6 0 0 管5 0 0 m4 0 0 嚣3 0 0 2 0 0 1 0 0 o 3 i 2 镁离子 1 一枯水 l + 丰水 馘龇 15 91 31 72 l2 52 93 33 74 l4 54 95 35 76 1 样品编号 图3 1钙离子变化曲线 区内镁离子的含量枯、丰期变化趋势相接近，都在2 0 m g l - 5 0 r n g l 之间， 枯水期镁离子含量略大于丰水期的含量( 除3 、1 3 、5 0 号点，丰水期分别为4 7 3 2 m 班、4 4 1 5m g i 。、 6 7 6m g l 镁离子含量远大于枯水期分别为3 4 6 9m g l 、 3 4 6 9m g l 、7 8 8m 叽外) 。区内枯、丰期镁离子含量最高的地下水都位于2 2 贵州大学2 0 赢届硕士学位论文 号点，含量都为7 2 8m g ，l ，区内枯水期镁离子含量最低的地下水位于4 0 号点， 含量为6 8 3m g l 。区内丰水期镁离子含量最低的地下水位于6 0 号点，含量为 4 4 2m g l 具够统计结果见图3 - 2 和表3 q 。 1 6 0 1 4 0 ：1 2 0 曹1 0 0 u 8 0 蛊6 0 签4 0 2 0 0 3 1 3 钾离子 161 l1 6 2 l2 63 l 如4 14 65 l5 66 1 样品编号 图3 2 镁离子变化曲线 区内钾离子的含量枯、丰期变化趋势不同。区内枯水期钾离子的含量最高的 地下水都位于4 4 号点，含量为l l m g l ：丰期钾离子的含量最高的地下水都位于 2 9 号点，含量为9 5 8 m g l ，区内枯水期钾离子的含量最低的地下水位于3 5 号 和3 6 号两点，含量都为o 3 1 m g l 。区内丰水期钾离子的含量最低的地下水位于 3 5 号点，含量为o 1 9 0m g l 具体统计结果见图3 3 和表3 1 。 g v h 龌 岔 1 5 1 0 5 o 1 591 31 72 12 52 93 33 74 l4 54 95 35 76 1 样品编号 图3 3 钾离子变化曲线 贵州大学2 0 0 6 届硕士学位论文 3 1 4 钠离子 区内钠离子的含量枯、丰期变化趋势不同。区内枯水期钠离子含量最高的地 下水都位于3 4 号点，含量为6 6 6 6m g l ；丰水期钠离子含量最高的地下水位于 1 8 号点，含量为2 8 5 7 m g l ，区内桔水期钠离子含量最低的地下水位于5 8 号点， 含量为1 2 5m g l 。区内丰水期钠离子含量最低的地下水位于3 5 号点，含量为 o 7 7 m g l 具体统计结果见图3 - 4 和表3 1 。 一 奄 g u m 镀 舞 一odo - 一。一c o “o hhnn 目目 样品编号 图3 4 钠离子变化曲线 3 1 5 总溶解固体 区内t d s 的含量枯、丰期变化趋势相接近，都在3 0 0 m 盯，6 0 0 m g l 之间， 丰水期t d s 含量略太于枯水期的含量( 除3 4 号点枯水期( 7 0 4 3 5m g l ) t d s 含量远大于丰水期( 5 1 4 1 l m g l ) 外) 。区内枯、丰期t d s 含量最高的地下水都 位于2 2 号点，分别为1 7 3 1 7 5 m g l ，1 7 4 6 8 m g l ，区内枯、丰期t d s 含量最低 的地下水都位于4 0 号点，分别为2 1 7 1 1m g l ，2 2 7 4 8m g l 。具体统计结果见图 3 5 和表3 1 。 印册的加m 0 贵州大学2 0 0 6 届硕士学位论文 4 0 0 0 3 5 0 0 2 5 2嗅和味无无无无有 3浑浊度( 度)33 31 0 1 0 4肉眼可见物无无无无有 5 5 6 5 9 总硬度( 以c a c o 。， 61 5 03 0 0 4 5 05 5 0 5 5 0 计) ( m g l ) 7 溶解性总固体( m g l ) 3 0 05 0 01 0 0 02 0 0 0 2 0 0 0 8 硫酸盐( m g l ) 5 01 5 02 5 03 5 0 3 5 0 9 氯化物( m g l ) 5 01 5 02 5 03 5 0 3 5 0 l o 铁( f e ) ( m g l ) o 1o 20 3l _ 5 1 5 1 1 锰( m n ) ( m g l ) o 0 50 0 5 o 11 0 1 o 1 2 铜( c u ) ( m g l ) 0 0 1o 0 5 1 o1 5 1 5 1 3 锌( z n ) ( m g l ) 00 50 5 1 o5 o 5 o 1 4 钼( m o ) ( m g l ) 0 0 0 i0 0 1o 1o 5 o 5 1 5 钴( c o ) ( m g l ) 0 0 0 5o 0 50 0 51 0 1 0 挥发性酚类( 以苯酚 1 60 0 0 10 0 0 10 0 0 2o 0 1 o 0 1 计