珠江三角洲地区地貌类型复杂,第四系沉积厚度较薄,平原区存在众多基底隆起,对地下水流场形成阻滞,同时河网密集发育,对含水层进行了纵向切割,使得该区地下水流场异常复杂,叠加上高强度的生活排污和数以万计的工业潜在污染源分布,使得该区地下水环境问题十分复杂。本文以珠江三角洲地区作为研究区,综合运用水文地质学、水文地球化学等多学科理论,以2016～2018年的地下水化学测试数据为基础,结合2005～2008年水质测试数据,运用数理统计、图解法分析地下水化学组分、水化学类型和地下水水质的时空演化特征;应用Gibbs图解、离子相关性分析和多元统计阐述地下水化学的演化机制;应用单因子评价地下水有机污染物并对其来源进行解析;应用相关性分析定性研究地下水化学组分演化的驱动因素;在构建地下水水流模型和地下水污染物迁移模型基础上,建立地下水监测多目标模拟优化模型,对地下水水质监测网络优化进行研究;通过污染模式概化和防治区划,提出地下水污染防治策略。本文主要研究结论如下:1.建立从丘陵区至滨海平原水化学剖面,解析地下水环境空间演化规律,丘陵区-冲洪积平原-三角洲平原-滨海平原:地下水环境普遍偏酸,沿剖面由酸性向中性演化,近地表水体地带冥想升高;矿化度总体较低,以HCO3·Cl型水分布最广,伴随径流途径矿化度总体呈升高态势,基底隆起部位补径排条件变化,矿化度明显变低;逐渐趋于还原环境,地下水污染呈加重态势,污染指标在包气带颗粒较粗、污染源集中和开挖接触含水层地带明显曾多、浓度升高。2.筛选2005-2008年首轮地下水污染调查426个不同人类活动强度、类型和水文地质条件区代表性控制原点位,重复取样分析十年尺度水质演化规律:地下水水质总体上呈优化趋势,区域水质达标率从30%上升为49%;HCO3-型水比例有所上升,NO2-、F-、PO43-、总Cr平均浓度略有升高,其余指标均呈变好趋势;人类活动强度最大的三角洲平原区,地下水优化程度最高,防污性能较差的丘陵台地区,地下水质变化最剧烈。3.从物质来源来看:研究区共提取5个主成分,主成分1（水-岩相互作用和海水入侵）解释了最大的原始变量（36.81%）,主成分2（含铁矿物溶解）、主成分3（农业活动影响）、主成分4（生活和工业排污）和主成分5（氟矿物的溶解）分别解释了原始变量的14.068%、9.16%、6.767%和6.282%。应用R型聚类分析表明:10个水化学指标,可概括为水-岩相互作用、海水入侵和农业活动;3个水化学指标（NH4+、COD和NO2-）,可概括为生活和工业排污;3个水化学指标（p H、F-、Fe和ORP）,反应酸雨补给和矿物（含氟矿物、含铁矿物）溶解。4.研究区地下水质污染空间分布,受天然条件和人类活动“双驱动”作用影响。酸雨、包气带特性和水文地质条件是驱动研究区地下水酸化的主要因素;从土地利用类型看,农村住宅区、城镇住宅区、工业用地（工业区、加油站、油库、垃圾场）和农业用地（农田、果林、苗圃、养殖场）地下水中“三氮”超标现象突出,废水排放、化肥施用、大气沉降等是研究区地下水氮污染的主要驱动因素;海水是研究区高铵地下水的重要起源,此外,还原环境、阳离子交换作用、溶滤作用等对高铵地下水的形成也有重要的驱动作用;氧化还原条件、酸碱条件、地下水径流条件、含水层性质、盐度效应和人类活动是驱动珠江三角洲地区地下水中Fe和Mn含量超标的主要因素。5.系统收集研究区水文、气象和社会科学数据,分析认为十年尺度上研究区地下水环境演化主要控制因素为:（1）降雨量增加是引起区域地下水质优化的一个主控因素。一是降雨量增加引起地下水快速补排,二是流域降雨量增加引起主要江河径流增大可以削弱海洋咸水上溯对平原河网区的影响。（2）大气环境及水环境治理对局部地下水环境改善有积极促进作用。酸性气体排放量减少引起的酸雨强度减弱是引起区域地下水酸化程度减弱的重要原因,对指标浓度变化有深远影响;污水处理能力提高及水系连通性增强使主要城市河涌水质有所改善。（3）封闭污染地表水体附近,污染物累积导致污染指标浓度升高;生活污染源强持续增加,范围扩大是硝酸盐等污染指标升高的主要原因。6.以地下水流数值模型和地下水污染物运移模型为基础,建立地下水监测多目标模拟优化模型,以地下水污染程度分区作为背景,借助NSGA-Ⅱ算法,依据监测最大可靠性原则,最终确定地下水污染程度高区的监测井数量共计128个;监测井的布置应在查明污染源的基础上,沿污染物运移的方向,由污染羽的源强、中线到污染羽边缘,成三角形布置,保证最大的监测范围。7.根据珠江三角洲地区水文地质条件和污染源分布情况,进行了地下水系统脆弱性评价,结合主要污染途径分析,首次概化了珠江三角洲地区地下水污染模式,分别为丘陵与平原过渡地带的垂直入渗型污染、平原区的开挖接触式扩散污染、河流深切区的侧向补给污染,编制了污染防治区划,为区域地下水资源保护和污染防治提供了科学依据。