论文题目: 桂林毛村地下河出口电导率及NO3动态变化研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 地质工程
作者: 汪进良
导师: 刘再华
关键词: 地下河,硝酸盐,电导率,水化学,水质,岩溶,人类活动,桂林毛村
文献来源: 中国地质科学院
发表年度: 2005
论文摘要: 我国西南岩溶地区岩溶水资源丰富,地下河是南方岩溶水资源赋存运移的重要场所,也是当地群众生产生活的重要水源。受人类活动影响（土地利用、农药化肥的施用、生活垃圾堆放、矿山开采、植被砍伐破坏等）,水量水质发生变化。NO3-是无机污染物中最普遍、浓度最高、污染面积最大的污染物。由于农业肥料的大量使用和利用率低,流失严重,使得农业肥料成了地下水的重要污染源。岩溶区是一种同沙漠边缘一样的脆弱环境。地表水与地下水密切联系,使得地下水氮污染具有更加隐蔽、时间持久、治理艰巨、影响因素复杂等特点,一旦受到破坏则很难恢复。因而,重视地下河的合理开发利用,保护地下河水质免受人类活动的影响,对于保护人民身体健康和促进当地经济可持续发展具有重要意义。调查近20年来地下河水质的变化及其原因,需要把地下河的调查、评价和治理与土地的规划、整理、合理利用等结合起来。目前,对西南岩溶地区土地利用对地下河水质影响的研究较少,缺乏系统的以水文年为周期的研究,尤其是高分辨率的地下河NO3-暴雨动态变化研究缺乏。为此,论文选取桂林毛村地下河流域为研究对象,对地下河水的电导率和NO3-动态变化进行了研究。研究区流域面积10.51km2,主要为农业区。地下河长5.1km。汇水区为洼地,底部为农田,面积约为0.45km2（约合700亩）,洼地边缘及峰丛坡地下部开垦为果园,峰丛坡地中上部因砍伐已退化为灌丛,部分地表已裸露。由于降雨分布不均,岩溶水（水量、水质）动态变化大。为把握地下河水化学动态变化规律,我们结合自动化监测和人工监测,进行了以水文年为周期的系统观测、取样和分析,雨季暴雨时进行加密观测。对雨量、水位、电导（Ec）、水温（T）和pH值进行自动监测并记录,掌握岩溶水系统水量、水位、水质等随季节、降雨等动态变化规律,包括日内动态、月动态和暴雨动态等。通过监测发现:1、由于降雨分布不均,地下河水量动态变化大,水位暴涨暴落;水质具有季节性变化的特点。虽然在大部分时间水质比较好,但在耕种季节受人类活动的影响比较大。2、根据两年来的水样分析发现,K+、Na+、SO42-、NO3-、Cl-具有升高趋势。结合20年前的水化学分析资料,对比分析发现,二十年来的农业活动（土地利用、化肥施用、生活垃圾、生活污水、植被砍伐破坏等）已对地下河水质产生了重要影响,表现在地下河的K+、Na+、SO42-、Cl-和NO3-含量显著增加。3、通过对地下河两次暴雨观测,取样分析发现:在开始阶段,SO42-、NO3-、Cl-浓度都比下雨前要高,且随流量增大而增大,当流量达到最大后又开始回落。农业活动通过施用化肥等对地下河水质产生影响。集中降雨对土壤的淋溶,使得土壤营养元素流失,土壤趋于贫瘠;而坡面径流的冲刷,造成水土流失。如6月16日151mm大暴雨后,地下河水变浑浊,泥沙含量高,洼地内积水因落水洞消水不畅,底部被淹。在短短两天内通过地下河出口排泄的流量为739295.8m3,在这场暴雨中流失的NO3-达5554kg。大的暴雨引起了Cl-、SO42-、NO3-的大量流失,也反映了土地利用、农业活动等对地下河水质的影响。4、通过暴雨期间的自动监测记录,捕捉到毛村地下河暴雨过程中的水化学动态变化。暴雨期间水化学变化主要由两个关键的过程控制,一个是雨水的稀释作用,另一个是水—碳酸盐岩—CO2的相互作用。5、从2004年2月到2005年2月一年的时间,通过地下河出口排泄的流量为7964796 m3/a。通过积分计算,全年流失的NO3-为48142 kg/a。NO3-流失具有明显的季节变化,受农业活动和降雨等许多条件的影响,在降雨集中流量较大的5、6、7月流失最多,占到全年流失量的89.09%,而其他月份流失少。全年流失的Ca2+为460887kg,HCO3-为1560177kg（折合成CO2汇为562686kg/a）,全年流失的SO42-为30786 kg,全年流失的Cl-为31651kg,它们的流失也主要集中在5、6、7月。6、对于农田氮肥过剩及其流失严重问题,应从污染源头进行控制,科学施肥,提高利用率。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 前言
1.1 西南岩溶环境脆弱，环境容量低，破坏后很难恢复
1.2 岩溶地下河是当地生产、生活的重要水源
1.3 受人类活动影响，地下河水质有恶化的趋势
1.4 地下水NO_3~-污染特性
1.5 研究意义
1.6 项目资助
第二章 岩溶地下河NO_3污染研究现状
2.1 水体硝酸盐污染对人体健康的危害
2.2 城市地下水的硝酸盐污染问题
2.3 农业活动对地下水水质的影响
2.3.1 农业肥料的大量使用和利用率低
2.3.2 农业肥料是地下水的重要污染源
2.3.3 土地利用对地下河水质的影响
2.3.4 暴雨条件下土壤氮素的淋溶损失对地下水氮污染的影响
2.4 应用氮同位素（~(15)N）判别地下水中NO_3~-的污染来源
2.5 存在的问题
第三章 研究区概况
3.1 社会经济及交通概况
3.2 研究区气候
3.3 研究区土地利用概况
3.4 研究区水文地质概况
3.4.1 地层简述
3.4.2 岩溶水文地质条件
第四章 研究目的、技术路线及方法
4.1 研究目的
4.2 技术路线基本流程
4.3 野外观测所用仪器
4.4 样品采集、分析测试仪器、方法
4.5 流量测定
第五章 结果与分析
5.1 地下河出口流量
5.2 毛村地下河地球化学特征
5.3 二十年来毛村地下河水化学的变化
5.4 毛村降雨分布特征
5.4.1 毛村月降雨分布特征
5.4.2 毛村日降雨分布特征
5.4.3 集中降雨引起土壤侵蚀，加剧营养元素流失
5.4.4 毛村降雨水化学特征
5.5 暴雨效应分析
5.5.1 电导率变化与HCO_3~-和Ca~(2+)浓度的变化曲线
5.5.2 方解石饱和指数和二氧化碳分压的计算
5.5.3 2004 年2 月－2005 年3 月代表性的暴雨效应
5.6 流量衰减分析
5.7 2004 年2 月--2005 年3 月地下河各离子流失量
第六章 结论和讨论
6.1 结论
6.2 讨论
参考文献
致谢
发布时间: 2007-12-19
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