宁南固原岩盐矿区地下水化学演化及循环规律研究

发布时间：2017-09-18 02:02

  本文关键词：宁南固原岩盐矿区地下水化学演化及循环规律研究

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【摘要】：宁夏固原岩盐矿区位于宁夏南部,蕴含着丰富的岩盐矿产,为固原地区的经济发展带来了新的契机。但是,固原地区是我国严重缺水地区之一,地表水资源匮乏,且水质较差,位于岩盐矿区东部的清水河平原蕴含着丰富的第四系松散岩类孔隙水是当地工农业和生活用水的主要来源。近几十年来,由于地下水过量开采,导致地下水水位急剧下降,且水质不断恶化,因此查明岩盐矿区地下水水循环和水化学演化的形成机理对于岩盐矿产和地下水的合理开发利用具有重要的指导意义。本文分别对岩盐矿区中西部山区和东部平原区的地表水、地下水水化学成分以及同位素的分布特征进行分析,综合运用地下水水化学成分分布特征、离子组合及比值法、矿物饱和指数法、稳定同位素示踪、放射性同位素测年、剖面模拟等手段对整个岩盐矿区地下水的水化学演化及水循环机理进行研究,得出以下结论:(1)东部平原地表河水主要受蒸发浓缩作用控制,西部山区地表河水除受蒸发浓缩作用控制外,还受地下水补给影响。根据相关性分析和矿物饱和指数法可知,溶滤作用是影响西部山区水化学形成的主要作用,浅层地下水在径流过程中主要发生了芒硝和石膏,以及少量方解石和长石类矿物的溶解,深层地下水在径流的过程中主要发生了石膏、芒硝和岩盐等易溶盐矿物的溶解。东部平原区地下水苦咸水分布广泛,水化学成分主要受混合作用影响,此外,地下水在径流过程中还发生了显著的阳离子交换作用。(2)研究区地表水、西部山区地下水和东部平原区地下水的稳定同位素(δD和δ18O)分布特征表明,研究区地表河水受蒸发作用影响较大,西部山区和东部平原区地下水水力联系密切,平原区地下水主要接受西部山区地下水侧向径流补给,西部山区深层地下水补给时代久远,基本不参与地下水循环。(3)为进一步确定西部山区地下水对东部平原区地下水的影响,以及区域地下水的水循环特征,选择氚(3H)和14C对地下水进行测年分析,对地下水氚含量分析发现研究区地下水多为1957年之前补给或是1982年以后补给的地下水,除个别样品地下水年龄小于60年,其它地下水样品地下水年龄均大于60年。应用14C同位素对地下水年龄进行计算,发现东部清水河平原地下水年龄大于1万年,表现为古水特征,西部山区浅井和下降泉表现为现代水,套子滩至上店子一带断层附近地下水年龄在0.5-1万年,年龄介于现代水(浅循环地下水)和古水(深循环地下水)之间。(4)运用放射性同位素(3H和14C)对地下水更新速率进行计算,发现研究区整体地下水更新能力较差,地下水年更新速率多小于1%。(5)根据剖面模拟结果显示,岩盐矿区地下水流系统可分为局部水流系统、中间水流系统和区域水流系统,其中局部水流系统主要位于西部山区山峰和山谷之间,径流条件好、渗透速度快、径流强度大,循环深度小于300m,中间水流系统地下水循环深度小于600m,径流强度较弱;区域水流系统地下水循环深度大、水流滞缓、径流强度弱。
【关键词】：固原岩盐矿区 水化学 同位素 水循环 水化学演化 剖面模拟
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P641
【目录】：

• 中文摘要5-7
• abstract7-12
• 第1章绪论12-24
• 1.1 选题依据和研究意义12
• 1.2 国内外研究现状12-21
• 1.2.1.地下水水化学演化研究13-15
• 1.2.2.同位素水文地球化学研究15-18
• 1.2.3.地下水循环研究18-21
• 1.2.4.宁夏固原岩盐矿区水文地质研究程度21
• 1.3 文章研究内容21-22
• 1.4 拟采用的技术路线22-23
• 1.5 创新点23-24
• 第2章研究区概况24-53
• 2.1 自然地理概况24-32
• 2.1.1.地理位置24
• 2.1.2.地形地貌24-26
• 2.1.3.气象26-30
• 2.1.4.水文30-31
• 2.1.5.经济31-32
• 2.2 地质与水文地质概况32-52
• 2.2.1.地质概况32-39
• 2.2.2.水文地质概况39-52
• 2.3 本章小结52-53
• 第3章区域水化学特征53-78
• 3.1 地表水水化学特征54-57
• 3.1.1.地表水水化学类型分布规律56
• 3.1.2.地表水TDS沿程变化特征56-57
• 3.2 西部山区地下水水化学特征57-66
• 3.2.1.地下水水化学参数57
• 3.2.2.地下水溶解性总固体分布特征57-60
• 3.2.3.地下水水化学类型60
• 3.2.4.地下水水化学形成机理60-66
• 3.3 东部平原地下水水化学特征66-77
• 3.3.1.地下水水化学参数66-67
• 3.3.2.地下水TDS及主要离子浓度的空间分布特征67-70
• 3.3.3.地下水化学类型70-73
• 3.3.4.地下水化学成因分析73-77
• 3.4 本章小结77-78
• 第4章地下水同位素水文地球化学特征研究78-90
• 4.1 氢氧稳定同位素水文地球化学特征78-81
• 4.2 地下水年龄分布特征81-89
• 4.2.1 氚年龄81-84
• 4.2.2 地下水~14C年龄84-87
• 4.2.3 地下水系统更新能力87-89
• 4.3 本章小结89-90
• 第5章区域地下水循环研究90-97
• 5.0 典型剖面的选取90-91
• 5.1 模型及边界条件概化91
• 5.2 模型网格剖分91-92
• 5.3 模型参数分区92
• 5.4 初始水头的设定92
• 5.5 模型运行及调参92-95
• 5.5.1 剖面地下水流场92-93
• 5.5.2 地下水流动系统93-94
• 5.5.3 典型断面地下水径流强度分布94-95
• 5.6 高矿化泉水成因及对环境的影响95-96
• 5.6.1 高矿化泉分布及成因95-96
• 5.6.2 高矿化泉对环境的影响96
• 5.7 本章小结96-97
• 第6章结论97-99
• 致谢99-100
• 参考文献100-105
• 个人简历

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