长江下游沿海平原地下水补径排条件与水化学形成机理研究

发布时间：2017-10-14 19:47

  本文关键词：长江下游沿海平原地下水补径排条件与水化学形成机理研究

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【摘要】：地下淡水资源是我国沿海地区重要的供水水源。随着经济的发展,对水资源需求量剧增,致使许多沿海地区过量开采地下水而引发环境地质问题。长江下游沿海平原松散岩类介质中蕴藏着丰富的孔隙水,垂向上可划分为潜水、第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ承压含水层,其中第Ⅲ承压含水层因其水质良好,水量丰富而成为区内的主采层。多年的过量开采,致使Ⅲ承压水位迅速下降,形成了区域性水位降落漏斗,水质也出现了咸化问题,威胁饮水安全。为了合理的开发利用地下水,控制深层地下淡水的咸化,需要在了解研究区水文地质条件的基础上,充分掌握各层地下水的补径排条件,分析地下水水化学特征及咸淡水的空间分布规律,以及控制地下水水化学组分形成的主要水文地球化学作用。本文以江苏省地质调查研究院委托项目《江苏沿海地区地下水循环与水化学演变模式》为依托,在充分分析研究区地质和水文地质条件的基础上,利用水位、水化学及同位素技术,对研究区地下水补径排条件和水化学形成机理进行了研究,主要取得了如下认识:1、研究区潜水主要接受大气降水补给,以蒸散发为主要排泄途径,总体流向为自内陆向海,径流滞缓,平均流速约为0.2 mm/d。Ⅰ、Ⅱ承压水之间水力联系较为密切,二者主要接受侧向径流补给,而Ⅰ承压水在近江地带还可接受江水的补给。除北部存在开采外,Ⅰ、Ⅱ承压水均以侧向径流为主要排泄方式。其径流方向除北部向开采中心汇聚外,大体上自西向东流动,平均渗流速度分别为3 mm/d和4 mm/d。Ⅲ、Ⅳ承压水之间水力联系较差,二者主要接受侧向径流补给,Ⅲ承压水在如东、启东近海地带还受到上覆Ⅱ承压水的越流补给;Ⅲ、Ⅳ承压水以开采为主要排泄途径,水流方向为由漏斗四周向中心汇聚,二者平均流速为12 mm/d和8 mm/d。2、各层地下水的氚同位素测试数据显示:潜水接受次现代水与现代水的混合补给,更新速率较快。而Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ承压水补给时期在核爆试验(1952年)前,不受现代水补给。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ承压水的14C年龄分别为:9100~10400年、8400~15000年,12500~30000年、16700~30000年,均为古水,更新速率较慢,接受晚更新世至全新世早期降水补给。Ⅲ、Ⅳ承压水14C年龄自西向东逐渐增大,指示Ⅲ、Ⅳ承压水的补给区位于研究区西侧,根据区域水文地质条件推测补给区位于扬州—镇江一带。3、潜水和Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ承压水的TDS含量空间分布相似,均为自内陆向海逐渐增大,区别在于潜水、Ⅲ、Ⅳ承压水以淡水为主,而Ⅰ、Ⅱ承压水以咸水为主。各层地下水随着TDS含量的增大,优势阴离子由HCO3-向Cl-演化,而优势阳离子则以Na+为主,保持不变。含水介质盐度垂向分布表明,研究区地层受多次海侵—海退影响,海侵范围呈楔形,其深度自海向内陆逐渐变浅,近地表存在10米左右的淡化带,反映了大气降水的淡化作用。4、各层地下水的水化学形成机理具有一定区别。潜水水化学组分形成主要受控于蒸散发作用、水岩作用、与海水的混合作用以及人类活动的影响。Ⅰ和Ⅱ承压水水化学组分形成明显受到古海水入侵的影响,控制性的水文地球化学作用包括混合作用、阳离子交替吸附作用、硫酸盐还原作用以及碳酸盐矿物的沉淀作用。Ⅲ承压淡水水化学组分形成主要受控于铝硅酸盐矿物溶解、阳离子交替吸附作用,咸水成因主要为上覆Ⅱ承压咸水下渗所致。Ⅳ承压淡水的水化学形成机理与Ⅲ承压淡水相似,局部咸水的形成可能与盆地积盐作用有关。
【关键词】：地下水 补径排 咸淡水 水化学形成机理 长江下游沿海平原
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P641
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第1章 绪论12-21
• 1.1 选题依据12-13
• 1.2 国内外研究现状13-18
• 1.2.1 沿海地下水补径排条件研究现状13-15
• 1.2.2 沿海地下水水化学形成机理研究现状15-18
• 1.3 研究区以往工作程度18
• 1.4 研究区地下水补径排条件及水化学成因有待进一步研究的问题18-19
• 1.5 研究目标、研究内容及技术路线19-21
• 1.5.1 研究目标19
• 1.5.2 研究内容19
• 1.5.3 技术路线19-21
• 第2章 研究区概况21-32
• 2.1 自然地理概况21-24
• 2.1.1 地理位置21-22
• 2.1.2 气象条件22
• 2.1.3 水文条件22-24
• 2.2 地质与水文地质条件24-29
• 2.2.1 地质条件24-25
• 2.2.2 第四系岩相古地理25-26
• 2.2.3 水文地质条件26-29
• 2.3 地下水开发利用历史及环境地质问题29-32
• 2.3.1 地下水开发利用历史29-30
• 2.3.2 环境地质问题30-32
• 第3章 样品采集与测试32-35
• 3.1 采样目的及采样点布置原则32-33
• 3.2 样品采集33
• 3.3 样品测试方法33-35
• 第4章 研究区地下水补径排条件35-55
• 4.1 地下水流动特征35-39
• 4.1.1 潜水35-36
• 4.1.2 Ⅰ、Ⅱ承压水36-37
• 4.1.3 Ⅲ承压水37
• 4.1.4 Ⅳ承压水37-39
• 4.2 地下水水位动态变化规律39-44
• 4.2.1 潜水39-40
• 4.2.2 Ⅰ、Ⅱ承压水40-41
• 4.2.3 Ⅲ承压水41-43
• 4.2.4 Ⅳ承压水43-44
• 4.3 氢氧稳定同位素揭示地下水补给源44-47
• 4.3.1 大气降水、长江水、海水氢氧稳定同位素特征44-45
• 4.3.2 潜水氢氧稳定同位素特征45
• 4.3.3 Ⅰ、Ⅱ承压水氢氧稳定同位素特征45-46
• 4.3.4 Ⅲ、Ⅳ承压水氢氧稳定同位素特征46-47
• 4.4 研究区地下水年龄47-55
• 4.4.1 潜水3H年龄47
• 4.4.2 承压水14C年龄47-55
• 第5章 研究区各天然水体水化学特征55-66
• 5.1 大气降水、江水、海水水化学特征55
• 5.2 地下水水化学特征55-63
• 5.2.1 潜水55-57
• 5.2.2 Ⅰ、Ⅱ承压水57-59
• 5.2.3 Ⅲ承压水59-61
• 5.2.4 Ⅳ承压水61-63
• 5.3 含水介质易溶盐含量的垂向分布特征63-66
• 第6章 研究区地下水水化学形成机理66-86
• 6.1 潜水66-71
• 6.1.1 蒸散发作用66-67
• 6.1.2 混合作用67-69
• 6.1.3 水岩作用69-71
• 6.1.4 人类活动71
• 6.2 Ⅰ、Ⅱ承压水71-75
• 6.2.1 淡水水化学组分71-72
• 6.2.2 混合作用72-73
• 6.2.3 水岩作用73-75
• 6.3 Ⅲ承压水75-82
• 6.3.1 混合作用76-78
• 6.3.2 水岩作用78-82
• 6.4 Ⅳ承压水82-86
• 第7章 结论及建议86-88
• 7.1 结论86-87
• 7.1.1 各层地下水补径排条件86
• 7.1.2 各层地下水水化学形成机理86-87
• 7.2 建议87-88
• 参考文献88-95
• 作者简介及在学期间所取得的科研成果95-96
• 致谢96

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本文编号：1032865