楚雄州属滇中干旱地区,水资源时空分布极不均匀,资源性缺水与工程性缺水并存,较难集中化利用红层井开采地下水。楚雄红层区水文地质条件复杂,目前对红层地下水水化学特征的研究较零散,尚未全面、深入掌握红层地下水的水化学特征,为了研究楚雄地区红层地下水水化学特征及空间分布,对研究区不同类型红层地下水进行了代表性水样点的采集,通过Arc GIS软件建立红层地下水水化学空间模型,对水化学数据可视化,分析楚雄地区红层地下水水化学的空间分布特征,对楚雄地区红层地下水循环系统研究具有重要参考依据,为楚雄地区红层地下水有效开发利用提供建议。通过以上研究,最终得到如下主要成果:(1)楚雄地区红层地下水分为风化裂隙水、层间裂隙水、溶蚀孔隙裂隙水。在划分的水文地质单元中,牟定盆地、吕合盆地、广通盆地水文地质单元地下水顺裂隙或层面径流,受沟谷切割出露泉点向河谷或河流排泄;天子庙、波罗河水文地质单元地下水主要为就近补给、就近排泄;南华盆地水文地质单元中深部层间裂隙水绕向斜轴,向寺脚底泉点排泄,浅表风化裂隙水顺裂隙面径流,就近补给、就近排泄;楚雄盆地水文地质单元浅表风化裂隙水顺裂隙网径流,深部层间裂隙水绕向斜轴向循环,形成承压水,在沟谷处排泄。(2)通过92组水化学常量组分数据,结合地质剖面,总结出红层地下水水化学特征及控制因素:风化裂隙水作为研究区主要的地下水类型,受环境影响程度较大,阳离子以Ca2+为主,阴离子以HCO3-为主,矿化度在250~400mg/L之间,水化学类型以HCO3—Ca型为主;层间裂隙水,受岩层性质(岩性、单层厚度、相邻岩层的组合情况)的影响程度大,阳离子以Ca2+为主,阴离子以HCO3-、SO42-为主,当砂岩厚度达100~200m时,其矿化度为500~700mg/L,当厚度达200~300m时,其矿化度为300~500mg/L,地下水类型主要为HCO3—Ca型水和HCO3·SO4—Ca型水;溶蚀孔隙裂隙水,受含水岩组中膏盐团块影响程度大,阳离子以Ca2+、Na++K+为主,阴离子以SO42-为主,HCO3-、Cl-其次,矿化度在800~1100mg/L之间,地下水类型主要为HCO3·SO4—Ca型水、HCO3·Cl—Ca型水和SO4—Ca型水。(3)运用AHP层次分析法原理,设置层次模型结构,构造畅流型指标判断矩阵,得到水化学组分指标权重:HCO3-为0.4247,SO42-为0.1161,Cl-为0.0312,K++Na+为0.0555,Ca2+为0.2613,Mg2+为0.1112。(4)利用Arc GIS对所有的信息层进行分析,采用按权重进行叠加的方法,得出楚雄地区红层地下水水化学及循环系统的分布特征:K++Na+离子在各单元的排泄区及城镇人口集中的地方,含量(30~70mg/L)较高;Ca2+离子多聚集于各单元的排泄区(含量140~280mg/L);Mg2+离子集中在各单元的径流区(含量60~100mg/L);Cl-离子主要聚集在各单元的排泄区及含盐地层中(含量170~380mg/L);SO42-离子主要聚集在各单元的排泄区(含量350~650mg/L);HCO3-离子主要集中在各单元的补给区(含量210~700mg/L);p H多为弱碱性;TDS在各个水文地质单元的排泄区及城镇人口集中的地方,含量(800~1200mg/L)较高;水化学类型以HCO3—Ca型水和HCO3·SO4—Ca型水为主。在南华盆地、吕合盆地、楚雄盆地、广通盆地单元的地下水循环系统中,地下水从高山补给区到平原排泄区,呈现出水力坡度由大变小,径流速度逐渐变慢,集中补给,分散排泄,径流交替沿途由强变弱的特征;牟定盆地单元,高山补给区到中部平原排泄区,水力坡度大,地下水表现出径流速度加快,径流通畅,地下水交替积极的特点;天子庙、波河罗单元内地下水呈现出径流速度快,径流途径短,迅速排泄的特点。(5)通过对楚雄地区红层地下水水化学空间分布规律的分析,结合研究区红层地下水的利用现状及水质特征,提出了有效开发利用建议:风化裂隙水适合浅井开发,单井独户或小规模联户供水;层间裂隙水适合各种管井开发,深井集中联村供水或引泉供水;溶蚀孔隙裂隙水适合中、深管井开发,集中联村供水,有条件浅井开发与风化裂隙水相同。