湖南湘潭河西地区近20年岩溶水化学时空演变及其影响因素

摘要

河西地区是湖南省湘潭市主要地下水应急水源地，保障着城区供水安全需求。识别供水水化学成分在气候变化和人类活动长期影响下的时空演变过程，对当地地下水资源开发利用、污染管控具有重要的现实指导意义。为了定量揭示岩溶水化学在降水条件和人类活动长期控制下的演变过程，以及我国南方岩溶区水文地球化学时空分布及演变规律，本文基于研究区在2002—2021年间国家地下水水质监测数据，运用多元统计分析、地质统计学分析及Piper图、Gibbs模型、主要离子比值等水化学分析方法，分析区内岩溶水化学时空变化规律及影响因素。结果表明：研究区岩溶水化学在空间上具有水平分带性，可分为Ⅰ和Ⅱ水化学区，沿岩溶水总体流向Ⅰ区至Ⅱ区水化学组分表现“正向增加”;岩溶水化学组分浓度在近20年时间尺度上变化具有阶段性，总体表现为“平稳—上升—下降—平稳”的演变过程，关键时间节点为2007、2011和2017年；岩溶水化学空间差异主要受人类活动影响，一方面农业面源污染和城区生活污水经地表入渗进入含水层，使部分组分浓度升高，另一方面人工开采地下水改变局部岩溶水流场，使区域水化学组分沿岩溶水总体流向呈“反向变化”特征；岩溶水化学在年度时间尺度上演变过程受年降水量变化的影响，影响时间可追溯至2—3年前。

关键词

地下水应急水源地 / 岩溶水 / 水文地球化学 / 时空演变 / 主控因素 / 湖南湘潭