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2007年以来,贵州省为解决农村饮水安全问题,在全省范围内施工机井4694口,由于缺乏对白云岩地球化学背景及劣质岩溶水空间分布研究,部分机井虽然水量充足,但水质超过《地下水水质标准》(GBT-14848-2017)Ⅲ类标准,不符合人饮条件。通过收集贵州省2007-2015年施工机井、国家地下水监测工程监测站点水质报告4067份,利用Map GIS、Arc GIS等软件,运用Piper三线图法、舒卡列夫分类法、数理统计法、离子比值法、单因子评价法、内梅罗指数法、模糊数学评价法等方法与理论,对地下水质量、水化学特征、天然劣质岩溶水空间分布及成因等进行系统研究,取得了以下成果:(1)研究区阳离子均值含量Ca2+>Mg2+>Na+>K+,阴离子均值含量HCO3->SO42->NO3->Cl->F-。地下水化学类型以HCO3-Ca·Mg型、HCO3-Ca型、HCO3·SO4-Ca型和HCO3·SO4-Ca·Mg型为主。利用Gibbs模型图法、离子比值法分析得出岩石风化作用是影响地下水化学成分主要因素,灰岩和白云岩中Ca CO3、Mg CO3是地下水常量组分Ca2+、Mg2+、HCO3-主要物源。而天然劣质岩溶水中高浓度的SO42-则来自于白云岩地层中石膏、硬石膏的溶解。(2)采用单因子评价法、内梅罗指数法和模糊数学综合评价法对研究区机井水质数据评价,得出地下水质量等级为I~Ⅲ类水所占比例为81.44%-90.93%,Ⅳ类、Ⅴ类共占比9.07%-18.56%,主要超标组分有Al、Fe、Mn等21项。通过对水质评价过程及计算结果对比分析,模糊数学综合评价法更加适合研究区。(3)天然劣质岩溶水分为硫酸盐总硬度和TDS超标、铝铁锰超标、氟化物超标三类。在平面上按照岩相古地理、沉积环境、岩层岩性与矿物组成,可将研究区划分6类不同时期的天然劣质岩溶水区。天然劣质岩溶水在垂向上具有明显的分带特征,当地下埋藏深度大于100m后,越到深部膏盐含量越高。(4)天然劣质岩溶水的形成与其所在的地下水系统含水岩层的岩石地球化学背景密切相关,主要分布在封闭-半封闭沉积环境沉积的白云岩地层中,超标物质主要来自于白云岩中石膏、萤石、冰晶石等可溶性矿物。天然劣质岩溶水形成还与地下水系统类型和水动力条件有关,水动力条件强的岩溶大泉系统和地下河系统极少存在天然劣质岩溶水;水动力条件较弱的分散排泄系统和深层承压水是天然劣质岩溶水主要分布区。