基于水质约束的喀什三角洲地下水开采方案研究

发布时间：2020-09-21 21:55

　　喀什三角洲是南疆地区重要的社会经济中心,也是丝绸之路通向南亚地区的重要节点。该区气候干旱,生态环境脆弱,原生水质不佳,高硫酸盐水分布广泛,水质型缺水突出,严重制约了该区的社会经济发展,也影响着该区的居民身体健康。近年来,相关单位围绕高硫酸盐区地下淡水的勘探和开发利用开展了大量的工作;然而,如何保障在开采淡水过程中不引起高硫酸盐水入侵这一实际问题,尚未开展系统研究。因此,探讨高硫酸盐地下水成因和淡水资源合理开发利用是该区亟待解决的重要课题。本文以中国地质调查局地质调查项目和新疆自治区地勘基金项目为依托,以高硫酸盐地下淡水资源合理开发利用为目标,以第四纪地质学、地下水动力学和水文地球化学等学科为指导,通过野外调查、原位示踪试验、土柱淋滤实验和数值模拟为手段,分析了高硫酸盐地下水成因,构建了地下水流和溶质运移相耦合的数值模型,开展了基于水质和生态双重约束的地下水资源开发利用研究,为研究区可持续发展提供了优质的水源保障。主要取得以下认识和成果:(1)以地下水系统理论为指导,根据研究区水文地质条件,研究区分为库山河-盖孜河地下水流系统和克孜勒河-恰克马克河地下水流系统。克孜勒河-恰克马克河地下水系统的浅层地下水硫酸盐超标,深层地下水存在少量优质淡水;乌鲁阿特河-盖孜河-库山河地下水系统硫酸盐含量相对较低,符合国家生活饮用水标准,可适用于生活饮用。山前的新近系含有石膏等矿物的地层是高硫酸盐地下水的重要物源,干旱的气候条件和滞缓的地下水径流速度是主要的形成条件。(2)通过研究区地下水硫酸盐均衡分析发现,农田灌溉对土壤包气带的淋滤是地下水硫酸盐的主要输入源,其对硫酸盐地下水形成的贡献为76.29%;流经山前硫酸盐地层的侧向径流携带的硫酸盐是次要的输入源,其对硫酸盐地下水形成的贡献为18.72%。人工开采是地下含水层硫酸盐主要的输出源之一,占43.1%。由此看见,农田灌溉和人工开采等人类活动改变了地下水硫酸盐的重新分布特征和富集状况。(3)在综合分析地质地貌和水文地质条件的基础上,建立了研究区水文地质概念模型、地下水流数值仿真模型以及地下水溶质运移模型。以Visual MODFLOW软件为平台,以WHS(稳定共轭梯度法)作为运算方法,采用PEST进行了参数反演计算,保证了数值模型具有较高的仿真性和可靠性,为不同开采方案下地下水动力场和化学场的模拟预测奠定了基础。(4)为保证地下淡水资源可持续利用与生态环境良性循环为前提,以开发地下淡水资源为目的,设计了四种预测方案,进行了不同方案下地下水动力场和化学场的模拟预测。结果表明,在保障工农业用水、生态环境不被破坏和高硫酸盐水不入侵淡水区的前提下,在盖孜河冲洪积扇现状开采10万m~3/d的基础上,可再增加乌鲁阿特河冲洪积扇60万m~3/d、库山河冲洪积扇20万m~3/d和阿图什地区承压水5万m~3/d的开采量,为喀什三角洲社会经济快速发展提供优质水源保证。
【学位单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：P641.8
【部分图文】：

技术路线图

示意图,地理位置,范围,示意图

疏附县、阿克陶县、英吉沙县、伽师县、岳普湖县(图 2.1)。图 2.1 研究区地理位置及研究区范围示意图2.1.2 气候特征研究区属暖温带大陆性干旱—半干旱气候，年温度差异较大，历史最高气温39.90℃，最低气温-24.20℃，多年平均气温为 12.89℃。全区蒸发强度大，降水稀少，年蒸发量为 2600mm，年降雨量为 63mm。研究区干旱风沙较为明显，偶尔伴随大风、沙暴、浮沉、霜冻、冰雹等灾害天气。研究区内多年平均气象资料如图 2.2。

气象图,气象图

研究区多年平均气象图

【参考文献】