基于突变理论的乌江干流思南段岩溶地下水开发利用风险评价

胡荣, 王先庆, 杨正飞, 黄欣欣. 基于突变理论的乌江干流思南段岩溶地下水开发利用风险评价[J]. 地质与资源, 2024, 33(2): 237-245. doi: 10.13686/j.cnki.dzyzy.2024.02.013
引用本文: 胡荣, 王先庆, 杨正飞, 黄欣欣. 基于突变理论的乌江干流思南段岩溶地下水开发利用风险评价[J]. 地质与资源, 2024, 33(2): 237-245. doi: 10.13686/j.cnki.dzyzy.2024.02.013
HU Rong, WANG Xian-qing, YANG Zheng-fei, HUANG Xin-xin. RISK ASSESSMENT OF KARST GROUNDWATER DEVELOPMENT AND UTILIZATION IN THE SINAN SECTION OF WUJIANG RIVER BASED ON CATASTROPHE THEORY[J]. Geology and Resources, 2024, 33(2): 237-245. doi: 10.13686/j.cnki.dzyzy.2024.02.013
Citation: HU Rong, WANG Xian-qing, YANG Zheng-fei, HUANG Xin-xin. RISK ASSESSMENT OF KARST GROUNDWATER DEVELOPMENT AND UTILIZATION IN THE SINAN SECTION OF WUJIANG RIVER BASED ON CATASTROPHE THEORY[J]. Geology and Resources, 2024, 33(2): 237-245. doi: 10.13686/j.cnki.dzyzy.2024.02.013

基于突变理论的乌江干流思南段岩溶地下水开发利用风险评价

  • 基金项目:
    中国地质调查局项目"贵州重点岩溶流域地下水勘查与开发示范"(1212011089026)
详细信息
    作者简介: 胡荣(1983-), 男, 高级工程师, 从事水工环调查、评价工作, 通信地址贵州省贵阳市观山湖区石林西路171号, E-mail//496612487@qq.com
    通讯作者: 王先庆(1994-), 男, 硕士, 从事水文地质、工程地质调查等工作, 通信地址贵州省遵义市银河北路桃溪河畔喜来登酒店国际商务中心, E-mail//1732762855@qq.com
  • 中图分类号: P641.8

RISK ASSESSMENT OF KARST GROUNDWATER DEVELOPMENT AND UTILIZATION IN THE SINAN SECTION OF WUJIANG RIVER BASED ON CATASTROPHE THEORY

More Information
  • 水资源的储备和利用程度极大地影响着人类社会的发展. 乌江干流思南段岩溶地下水资源丰富, 但地下水埋藏较深, 利用率较低. 突发的极端干旱天气及长期的"三废"排放量增加, 使得区域内可利用的岩溶地下水资源面临严峻挑战. 本研究围绕地下水开发利用风险问题, 基于突变理论, 建立地下水开发利用风险评价指标体系, 综合考虑区域自然背景条件、地下水开发现状和社会经济发展3个方面因素, 将研究区划分为8个水资源子评价区, 并设置了包括目标层、准则层(7项指标)和指标层(13项指标)三级指标评价体系, 运用综合风险值5级评价方法进行地下水开发利用风险评价. 评价结果表明, 研究区地下水资源开发利用的综合风险值为0.8345~0.9271, 处于中险-重险范围, 地下水开发风险较大, 各评价区域风险排序为: Ⅳ<Ⅰ1<Ⅶ<Ⅱ<Ⅵ<Ⅰ2<Ⅴ<Ⅲ. 评价结果可为区域地下水可持续开发利用提供理论依据.

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  • 图 1  研究区水文地质图

    Figure 1. 

    图 2  研究区子评价区分区图

    Figure 2. 

    图 3  地下水开发利用风险评价指标体系

    Figure 3. 

    图 4  地下水开发风险综合评价结果柱状图

    Figure 4. 

    表 1  初等突变模型

    Table 1.  Elementary catastrophe models

    突变种类 势函数 控制变量维数 状态变量维数
    折叠型 fx)=x3+ax 1 1
    尖点型 fx)=x4+ax2+bx 2 1
    燕尾型 fx)=x5+ax3+bx2+cx 3 1
    蝴蝶型 fx)=x5+ax4+bx3+cx2+dx 4 1
    椭圆型脐点突变 fx)=$ \frac{1}{3}$x3-xy2-ax2+y2)-bx+cy 3 2
    双曲型脐点突变 fx)=x3+y2+axy-bx-cy 3 2
    抛物型脐点突变 fx)=y4+x2y+ax2+by2-cx-dy 4 2
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    表 2  研究区地下水开发利用风险评价指标值

    Table 2.  Risk assessment index values for groundwater development and utilization in the study area

    指标 单位 1 2
    C1 m/d 0.23 0.18 0.17 0.15 0.23 0.17 0.12 0.1
    C2 m 58 47 36 50 55 22 48 51
    C3 m 27 29 39.5 27.3 47 22.5 21 19
    C4 / 0.2 0.18 0.19 0.1 0.18 0.08 0.19 0.17
    C5 mm 1097.3 1097.3 1097.3 1097.3 1097.3 1097.3 1097.3 1097.3
    C6 104 m3/(km·a) 18.26 5.46 17.18 6.47 16.65 7.66 17.29 8.04
    C7 104 m3/(km·a) 5.11 2.41 3.35 2.53 6.25 3.38 6.60 2.02
    C8 % 25.43 24.95 18.97 36.03 16.37 48.32 20.48 20.9
    C9 / 2 1 2 2 2 1 1 2
    C10 % 20 20 20 20 20 20 20 20
    C11 % 7.01 7.01 7.01 7.01 7.01 7.01 7.01 7.01
    C12 % 11.9 11.9 11.9 11.9 11.9 11.9 11.9 11.9
    C13 % 22 20 21 24 45 22 25 22
    注:以上数据为2011年收集、实测.
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    表 3  乌江干流思南段岩溶地下水开发利用风险评价指标转化值

    Table 3.  Conversion values of risk assessment indexes for karst groundwater development and utilization

    指标 1 2
    C1 0.141 0.448 0.509 0.632 0.141 0.509 0.816 0.939
    C2 0.132 0.382 0.632 0.314 0.200 0.950 0.359 0.291
    C3 0.286 0.344 0.647 0.295 0.864 0.156 0.113 0.055
    C4 0.135 0.270 0.203 0.811 0.270 0.946 0.203 0.338
    C5 0.500 0.500 0.500 0.500 0.500 0.500 0.500 0.500
    C6 0.120 0.964 0.192 0.897 0.226 0.819 0.184 0.794
    C7 0.395 0.891 0.719 0.869 0.185 0.712 0.121 0.963
    C8 0.278 0.266 0.110 0.554 0.043 0.874 0.150 0.161
    C9 0.846 0.077 0.846 0.846 0.846 0.077 0.077 0.846
    C10 0.500 0.500 0.500 0.500 0.500 0.500 0.500 0.500
    C11 0.500 0.500 0.500 0.500 0.500 0.500 0.500 0.500
    C12 0.500 0.500 0.500 0.500 0.500 0.500 0.500 0.500
    C13 0.127 0.063 0.095 0.190 0.857 0.127 0.222 0.127
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    表 4  地下水开发利用各风险评价指标突变级数及综合评价结果

    Table 4.  Catastrophe series of risk assessment indexes and comprehensive evaluation results for groundwater development and utilization

    指标 1 2
    C1 0.376 0.669 0.714 0.795 0.376 0.714 0.903 0.969
    C2 0.509 0.725 0.858 0.679 0.585 0.983 0.711 0.663
    C3 0.731 0.766 0.897 0.737 0.964 0.629 0.579 0.484
    C4 0.368 0.520 0.450 0.900 0.520 0.973 0.450 0.581
    C5 0.707 0.707 0.707 0.707 0.707 0.707 0.707 0.707
    C6 0.347 0.982 0.438 0.947 0.476 0.905 0.429 0.891
    C7 0.734 0.962 0.896 0.954 0.570 0.893 0.495 0.987
    C8 0.528 0.516 0.332 0.745 0.206 0.935 0.387 0.401
    C9 0.920 0.277 0.920 0.920 0.920 0.277 0.277 0.920
    C10 0.707 0.707 0.707 0.707 0.707 0.707 0.707 0.707
    C11 0.707 0.707 0.707 0.707 0.707 0.707 0.707 0.707
    C12 0.794 0.794 0.794 0.794 0.794 0.794 0.794 0.794
    C13 0.597 0.502 0.556 0.661 0.962 0.597 0.687 0.597
    B1 0.376 0.669 0.714 0.679 0.376 0.629 0.579 0.484
    B2 0.368 0.520 0.450 0.900 0.520 0.973 0.450 0.581
    B3 0.707 0.707 0.707 0.707 0.707 0.707 0.707 0.707
    B4 0.540 0.972 0.667 0.951 0.523 0.899 0.462 0.939
    B5 0.528 0.516 0.332 0.745 0.206 0.935 0.387 0.401
    B6 0.920 0.277 0.920 0.920 0.920 0.277 0.277 0.920
    B7 0.707 0.707 0.707 0.707 0.707 0.707 0.707 0.707
    A1 0.613 0.804 0.766 0.824 0.613 0.793 0.761 0.696
    A2 0.726 0.652 0.576 0.863 0.454 0.652 0.622 0.633
    A3 0.699 0.668 0.685 0.720 0.821 0.699 0.729 0.699
    A 0.8654 0.8893 0.8725 0.9271 0.8345 0.8907 0.8834 0.8691
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    表 5  地下水开发利用风险状态等级划分标准

    Table 5.  Grading criteria for groundwater development and utilization risk status

    等级 微险 轻险 中险 重险 特险
    数值 R≤0.3 0.3<R≤0.5 0.5<R≤0.85 0.85<R≤0.95 0.95≤R
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出版历程
收稿日期:  2023-02-03
修回日期:  2023-04-25
刊出日期:  2024-04-25

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