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滦河三角洲地区地下水循环及演化规律研究

2020-12-02阅读(87)

滦河三角洲地区地下水循环及演化规律研究

论文摘要

地下水循环速度对水岩相互作用具有重要控制作用,因此地下水化学、同位素特征蕴含了地下水循环过程的信息。滦河三角洲平原区地下水由流经冲洪积平原和滨海平原,构成了以渤海为排泄终端的地下水流系统,水平径流距离为5070km。本文旨在查明该区域地下水循环演化特征,重点探讨了区域深层承压水的循环规律及主要的地下水化学演化机理。综合运用水化学、同位素(18O、D及14C)及地下水数值模拟等技术方法,揭示了滦河三角洲地区地下水循环及演化规律,得到以下认识:（1）研究区地下水化学类型从上游到下游具有明显的分带性。上游冲洪积平原地区浅层地下水接受大气降水和地表河水补给,流向深层承压地下水,深层地下水主要发生溶滤作用;下游滨海平原地区深层地下水主要发生脱硫酸和阳离子交替作用并有大量盐岩溶解,而浅层地下水受蒸发浓缩作用、海水及区域咸水混合作用控制,且它们之间无水力联系。（2）基于氢氧同位素特征及其温度效应分析,研究区不同水体均来自大气降水,潜水为近代大气降水补给,承压地下水在上游接受潜水入渗补给,然后通过侧向径流补给下游承压地下水。且下游滨海平原承压地下水为4011 ka期间的冰川时期入渗补给,其与浅层地下水相对隔绝,仅接受上游承压地下水侧向补给。结合14C地下水测试年龄分析,认为第Ⅲ含水层组地下水流动模式符合活塞流模型,区域深层地下水从上游到下游具有稳定的径流补给条件。在下游地区浅层地下水受蒸发浓缩作用影响显著。（3）纵3剖面地下水流和年龄数值模拟结果显示,上游地区浅层地下水入渗补给深层地下水,水流主要以沿水平和向下运移为主。滨海平原地区水流出现分流,部分深层地下水沿含水层近水平流动,呈现成活塞流模式;而部分水流则在下游地区向上越流,并通过浅层地下水蒸发排泄或排泄入海。根据地下水年龄模拟结果分析,滦河三角洲平原区地下水最大模拟年龄约为55000a。整体而言沿地下水径流方向,地下水年龄逐渐增大,地下水径流速度逐渐降低,地下水更新能力减弱。

论文目录

  • 摘要
  • abstract
  • 1 绪论
  •   1.1 选题依据及研究意义
  •   1.2 国内外研究现状
  •     1.2.1 地下水循环演化研究现状
  •     1.2.2 地下水水化学演化研究现状
  •     1.2.3 同位素水文地球化学研究
  •     1.2.4 滦河三角洲地区地下水循环研究现状
  •   1.3 研究内容及技术路线
  •     1.3.1 研究内容
  •     1.3.2 技术路线
  • 2 研究区域概况及取样测试情况
  •   2.1 区域自然地理概况
  •     2.1.1 地理位置
  •     2.1.2 气象水文
  •   2.2 区域地质概况
  •     2.2.1 地形地貌
  •     2.2.2 第四系含水层组的划分及水文地质特征
  •   2.3 样品采集和分析测试
  •     2.3.1 典型剖面选取
  •     2.3.2 野外调查采集与现场测试
  •     2.3.3 实验室分析
  • 3 区域水化学组分分布规律及演化特征
  •   3.1 地下水水化学特征分析
  •     3.1.1 地下水TDS和 pH分布特征
  •     3.1.2 水化学类型分布特征
  •   3.2 地下水水岩相互作用过程
  •     3.2.1 承压含水层地下水水岩相互作用过程
  •     3.2.2 浅层地下水化学控制机制
  •   3.3 河水与浅层地下水转换关系
  •     3.3.1 地表水化学特征分析
  •     3.3.2 滦河河水与浅层地下水转换关系
  •   3.4 小结
  • 4 基于同位素的地下水循环演化规律
  •   4.1 地下水14C年龄分布特征
  • 14C测年的基本原理'>    4.1.114C测年的基本原理
  • 14C年龄矫正'>    4.1.214C年龄矫正
  • 14C年龄结果分析'>    4.1.3 地下水14C年龄结果分析
  • 18O稳定同位素特征'>  4.2 δD-δ18O稳定同位素特征
  • 18O同位素组成特征'>    4.2.1 大气降水δD-δ18O同位素组成特征
  • 18O同位素特征'>    4.2.2 地表水和浅层的δD-δ18O同位素特征
  • 18O同位素特征'>    4.2.3 地下水的δD-δ18O同位素特征
  • 18O同位素补给温度特征'>    4.2.4 δD-δ18O同位素补给温度特征
  •   4.3 地下水化学同位素综合研究分析
  •   4.4 小结
  • 5 典型剖面地下水流和年龄数值模拟
  •   5.1 典型剖面概况
  •   5.2 建立模型
  •     5.2.1 水文地质概念模型
  •     5.2.2 数学模型及模拟软件选择
  •   5.3 模型建立及模拟结果分析
  •     5.3.1 模型空间离散及边界条件设置
  •     5.3.2 模型识别与验证
  •     5.3.3 模拟结果分析
  •   5.4 地下水年龄模拟
  •     5.4.1 模型方法和识别验证
  •     5.4.2 剖面地下水年龄模拟结果分析
  •   5.5 模型的不足
  •   5.6 小结
  • 6 结论
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附录

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 牛兆轩

    导师: 蒋小伟,胡云壮

    关键词: 滦河三角洲,水化学,同位素,数值模拟,地下水循环演化

    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)

    基金: 中国地质调查局委托项目(DD20160229-18,DD20189506-3-3)

    分类号: P641

    DOI: 10.27493/d.cnki.gzdzy.2019.001145

    总页数: 71

    文件大小: 5070K

    下载量: 95

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