那棱格勒河冲洪积平原地下水循环模式及其对人类活动的响应研究
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《吉林大学》 2015年
那棱格勒河冲洪积平原地下水循环模式及其对人类活动的响应研究
徐威
【摘要】:那棱格勒河冲洪积平原位于柴达木盆地西南缘,地处西部干旱地区,区域内降水稀少而蒸发强烈,地下水是区域重要供水水源,也是维持该地区脆弱植被生态环境的重要因素,地下水循环模式研究对于促进该地区水资源的合理开发利用及生态环境保护具有重要作用。因此,本次研究依托中国地质调查局项目《那棱格勒河流域地下水与地表水转化关系及地下水可更新能力研究》专题项目和国家自然科学基金项目《傍河地下水开采影响下潜流带内铁锰的生物地球化学行为研究》(批准号:41372238),在深入分析那棱格勒河冲洪积平原地区水文地质条件的基础上,应用多重环境示踪剂技术,揭示地下水和地表水转化关系,查明河水入渗对地下水的影响特征,应用地下水流数值模拟技术,预测和评价人类活动对区内地下水循环的影响,,取得如下主要认识: 1、研究区内地下水主要接受昆仑山冰雪融水和山区大气降水汇流形成的那棱格勒河渗漏补给,区域内地下水约有87.6%来自河水渗漏补给。山前平原区大气降水量稀少,蒸发强烈,计算得到大气降水对地下水补给潜力仅为0.027~0.043mm/a。 2、在深入分析该区水文地质条件的基础上,利用水化学、氢氧稳定同位素、放射性同位素222Rn等多种环境示踪剂研究河水与地下水转化关系,发现研究区内河水与地下水转化关系复杂,在山间盆地、洪积倾斜平原和冲积平原段河水与地下水具有不同的转化特征。山前隆起区域至上游山区的山间盆地区段(区段Ⅰ),河水与地下水水力联系密切,区段内河水与地下水发生多次转化;山前隆起区域至下游冲洪积扇前缘地下水溢出带区的洪积倾斜平原段(区段Ⅱ),主要发生河水向地下水的垂向渗漏补给;地下水溢出带至台吉乃尔河的冲积平原段(区段III),地下水大量溢出地表向河水排泄。综合222Rn质量守恒原理与温度示踪原理计算结果,确定河水入渗补给量约占河流径流量的52.3%左右,地下水溢出排泄量在现状年情况下约占补给量的20%左右。 3、河水与地下水间密切的水力联系使得河水径流量动态与地下水位动态表现出一定的相关性。河水流量与近河岸带地下水位动态都表现出年周期性波动特征,远离河道处地下水位动态的周期性减弱,地下水位动态相对于河水流量的延滞性也随着远离河道逐渐增大。区内近岸带地下水位动态相对于河水流量动态的延滞时间约为50~150天。水化学和同位素特征也反应出河水入渗对地下水的影响,表现为离河道越近地下水TDS含量和14C活度值较高,氢氧稳定同位素较富集。基于上述各种影响特征划分了河水入渗对地下水的影响分区,河水入渗强烈影响带位于河道中心及紧靠河岸带,宽度约15km,地下水动态滞后于河水动态时间约50~100天;河水入渗弱影响带远离河道中心,宽度约10km,地下水动态滞后于河水动态时间约100~150天;冲洪积扇前缘的河水地下水混合带,水化学和同位素特征表现出河水与地下水的混合作用,泉水流量动态滞后河水动态200天左右。 4、受地形地貌、地质因素和补给条件所控制,研究区发育有局域型、中间型和区域性三种不同尺度的地下水流系统。根据水流系统的空间分布及各水流系统的地下水循环特征,可划分出局域型、中间型和区域型三种尺度的地下水循环模式。局域型地下水流动系统沿地下水流向纵向延伸长度为30-35km,循环深度在150-350m左右,水循环交替能力强;中间型地下水流动系统纵向延伸长度约50km,循环深度一般在300-600m,最大800m左右,地下水沿程与地表水水力联系较差,循环交替能力较差;区域型地下水流动系统纵向延伸长度超过80km,最大循环深度达1000m左右,地下水在上游接受河水补给后通过深层直接向研究区外径流,整个径流过程中与地表水无水力联系,循环交替能力极差。 5、研究区内人类活动通过地表引用河水及地下水开采影响地下水循环特征。通过地下水流数值模拟研究了2013~2020年水资源的开采对地下水循环的影响,当大量开发水资源时,局部水流系统的水循环特征受到的影响最为强烈:表现为随着河水径流量的减小及开采量的增大,冲洪积扇中部地区地下水位下降幅度逐渐增大,局部水流系统的分布范围逐渐缩小,区域内积极循环的地下水资源量减小。局部水流系统内积极循环量的减小直接影响着区内生态植被适生水位的分布范围,当河水径流量按极端气候条件下的连续枯水年流量,河水与地下水开采量按规划最大需水量预报时,2020年冲洪积扇中部地下水位降幅超过10m,积极循环带地下水资源量相对现状条件减少42%,生态植被适生水位分布范围相对现状条件减少22%。
【关键词】:
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:P641.8
【目录】:
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