太原盆地地下水循环与更新性研究

论文摘要

太原盆地地下水系统复杂,且地下水开发利用等人类活动的影响已经深刻地改变了太原盆地地下水的天然赋存环境和循环条件,引起了地下水水位降落漏斗、水质恶化和地面沉降等一系列水资源-环境问题。开展太原盆地地下水循环与更新性的研究能够为该区地下水的开发利用决策提供依据。本研究结合地质构造和水文地质条件,综合运用地下水水动力学、水文地球化学和同位素等方法,分析了盆地内孔隙地下水的补给和流动特征等,建立了太原盆地地下水循环的概念模型,评估了地下水的更新性。取得的主要结论包括:（1）联用多种同位素方法计算了盆地地下水年龄,构建了太原盆地地下水年龄框架。盆地边缘地带地下水年龄较轻,盆地中心地带的地下水年龄较老。在太原市与清徐县交界地带以及文水县与汾阳市东部交界地带存在两个年龄高值区,且高值区的分布接近于地下水水位降落漏斗中心,一是由于强烈的开采活动作为强大的驱动力,促使地下水向漏斗中心移动,二是由于中深层地下水的开采,引起深层地下水的越流补给,深层含水层中年龄较老的地下水进入漏斗区附近的中深层含水层。（2）识别了盆地地下水的补给来源,并在典型区域计算了补给比例。太原盆地浅层地下水的补给来源主要是大气降水和侧向补给,局部地区存在地表水的渗漏补给;中深层地下水的补给来源包括山区岩溶水和裂隙水的侧向补给、浅层地下水的越流补给以及深层地下水或基底裂隙水的顶托补给等;深层地下水的补给来源主要是山区岩溶水的侧向补给。（3）阐释了盆地地下水的流动特征,并指出各含水层地下水之间存在相互交叉。地下水流场和年龄分布等方面指示的地下水流动特征一致。盆地浅层地下水的流动特征是从盆地四周向盆地中间流动,总体呈现出由北向南的流动特征;中深层地下水的流动受人类活动影响显著,由盆地四周向各漏斗中心流动,已经形成多个地下水分水岭。漏斗区地下水垂向运动明显,中深层地下水接受浅层地下水和深层地下水的越流补给。（4）分析了盆地地下水更新性的影响因素,并提出了基底形态和沉积特征对断陷盆地地下水循环和更新性的控制作用,评估了地下水更新性。浅层地下水更新速率以小于3.5%a-1为主;中深层地下水和深层地下水的更新速率小于0.1%a-1。地下水更新性整体很差,山前地带的地下水更新性强于中部地区。浅层地下水和中深层地下水可以进行适当的开发利用,深层地下水不宜开发利用。

论文目录

摘要

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第1章引言

1.1 研究背景与研究意义

1.2 国内外研究现状与存在问题

1.2.1 .地下水年龄

1.2.2 地下水循环

1.2.3 地下水更新性

1.2.4 以往工作基础

1.2.5 存在问题

1.3 研究内容与技术路线

1.3.1 研究内容

1.3.2 技术路线

1.4 研究特色与创新点

第2章研究区概况

2.1 自然地理与社会经济

2.1.1 地形与地貌

2.1.2 气象与水文

2.1.3 社会经济

2.2 地质构造与地层结构

2.2.1 地质构造

2.2.2 地层结构

2.3 含水层结构与地下水系统

2.3.1 含水层结构

2.3.2 地下水补径排特征

2.4 地下水开发利用情况

第3章研究方法与数据获取

3.1 研究方法

3.1.1 地下水年龄计算方法

3.1.2 地下水更新性计算方法

3.2 数据获取

3.2.1 地下水水位统测与监测

3.2.2 地下水水化学样品采集与测试

3.2.3 地下水同位素样品采集与测试

第4章盆地水文地球化学和环境同位素特征

4.1 水文地球化学特征

4.1.1 地表水水化学特征

4.1.2 地下水水化学特征

4.2 环境同位素特征

4.2.1 地表水同位素特征

4.2.2 地下水同位素特征

4.3 小结

第5章盆地地下水年龄分布与规律

5.1 浅层地下水年龄

5.1.1 地下水3H年龄

5.1.2 地下水CFCs年龄

5.1.3 浅层地下水的年龄结果

5.2 中深层地下水年龄

5.2.1 地下水3H年龄

5.2.2 地下水14C年龄

5.3 深层地下水年龄

5.4 典型剖面的地下水年龄分布与特征

5.5 小结

第6章盆地地下水循环规律与演化特征

6.1 地下水循环规律的水动力场研究

6.1.1 地下水流场总体特征

6.1.2 地下水动态变化特征

6.1.3 地下水水位特征指示的基岩裂隙水的顶托补给

6.2 地下水循环规律的水化学研究

6.2.1 岩溶水、裂隙水对孔隙水的补给

6.2.2 地下水的流动特征

6.3 地下水循环规律的同位素研究

6.3.1 地下水的补给特征

6.3.2 地下水的流动特征

6.3.3 地下表与地下水的相互转化

6.4 人类活动对地下水循环的影响

6.4.1 地下水动力场的变化特征

6.4.2 地下水水化学的演化特征

6.5 盆地地下水循环的概念模型

6.5.1 浅层地下水循环

6.5.2 中深层地下水循环

6.5.3 深层地下水循环

6.5.4 典型剖面地下水循环

6.6 小结

第7章盆地地下水更新性评估

7.1 盆地地下水更新性的影响因素

7.1.1 地下水补给方面的影响因素

7.1.2 地下水径流方面的影响因素

7.1.3 地下水排泄方面的影响因素

7.2 盆地地下水更新性的定量评估

7.2.1 地下水年龄对地下水更新性的评估

7.2.2 地下水补给速率计算

7.2.3 地下水更新速率计算

7.3 盆地地下水更新性的综合评估

7.4 小结

第8章结论与建议

8.1 结论

8.2 建议

致谢

参考文献

作者简介

文章来源

类型: 博士论文

作者: 郭春艳

导师: 石建省

关键词: 太原盆地,地下水年龄,地下水循环,地下水更新性,环境同位素

来源: 中国地质大学(北京)

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 地质学

单位: 中国地质大学(北京)

分类号: P641.8

DOI: 10.27493/d.cnki.gzdzy.2019.000137

总页数: 162

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