矿业活动影响区浅层地下水环境质量评价及预测

作     者：张彪 

作者单位：安徽大学 

学位级别：硕士

导师姓名：姜春露;陈永春

授予年度：2022年

学科分类：07[理学] 0713[理学-生态学] 

主      题：煤矿区 浅层地下水 环境质量评价 改进模糊综合评价法 溶质迁移 

摘      要：为阐明矿业活动影响区浅层地下水质量及其变化,以某煤矿区为例,通过样品采集与测试分析,研究了煤矿区浅层地下水常规水化学、营养盐、重金属和典型有机物指标的含量与分布。本文提出了熵权与变异系数组合权重,综合采用最大隶属度原则与加权平均原则,建立了改进的模糊综合评价法,对研究区浅层地下水水质进行了综合评价。利用地下水模拟软件对浅层地下水特征指标进行了模拟预测。主要研究结果与结论如下:(1)研究区浅层地下水质类型在丰水期和枯水期均表现为HCO-Na和HCO-Ca·Mg型特征。通过离子比例系数分析,丰水期与枯水期研究区浅层地下水主要离子来源相同。Na、K均主要来源于蒸发岩溶解和硅酸盐风化,Ca、Mg主要来源于碳酸盐岩溶解、硅酸盐风化和蒸发岩溶解。丰、枯两期潜水含水层均发生了阳离子交替吸附作用。(2)丰枯两期氮磷指标含量变化规律均为TNNO-NNH-NTP。两期TN、TP和NH-N在研究区各处分布较均匀,NO-N空间分布上差异较大。两期地下水重金属含量变化规律相似,均表现为FeCrMnAsZnPbCuCd。重金属总体含量在空间分布上表现为工业园区最高,工业广场及固废堆放区其次,居民及农田区相对较低。在丰水期和枯水期,甲苯在各功能区的平均含量均为最高,远高于乙苯和其他苯系物含量,其中甲苯在工业园区含量值表现最高,在工业广场及固废堆放区、居民及农田区空间分布比较相似。(3)丰、枯两期研究区浅层地下水中氟化物、氨氮、硝酸盐、铁、锰、砷、镉、铬、铅的单因子污染指数均超过地下水Ⅲ类标准。从超标项数来看,工业园区、居民及农田区超标因子均较多。从浓度超标倍数来看,工业园区工业广场及固废堆放区居民及农田区。采用最大隶属度原则与加权平均原则组合的综合判别原则后,基于熵权与变异系数组合权的改进模糊综合评价法获得的水质评价结果更符合研究区实际情况。从改进模糊综合评价法获得的结果来看,研究区丰枯两期浅层地下水均处于Ⅰ～Ⅲ类水范围,水质状况总体较好。从季节时间上来看,丰水期水质优于枯水期。从功能区对比结果来看,丰水期水质水平从高到低为居民及农田区工业园区工业广场及固废堆放区,枯水期表现为居民及农田区工业广场及固废堆放区工业园区。(4)在长期泄露情境下,Cr和甲苯迁移20年后迁移区域面积变为初始泄漏点面积的175和330倍,溶质向东北方向迁移范围和速度大于其他方向,20年后向东北及东方向分别迁移了1.14和1.17 km左右。在短期泄露情境下,Cr和甲苯迁移20年后迁移区域面积变为初始泄漏点面积的123和120倍,20年后向东北及东方向分别迁移了1.00和0.94 km左右。