鄂尔多斯盆地乌杜淖流域地下水流系统研究

论文摘要

鄂尔多斯盆地蕴藏丰富的能源和矿产资源,是我国重要的能源基地。随着西部大开发战略不断推进,工业需水量不断增加。由于该区位于我国西北干旱、半干旱区,干燥少雨,地表水匮乏,对地下水的依赖较为突出,大量抽汲地下水造成了地下水位降低、水量减少、水质恶化、湖泊萎缩、植被退化和土壤沙化等一系列问题。积极探究盆地地下水循环规律,可持续地开发利用地下水资源,是新形势下的迫切要求。T?th（1963）创立的区域地下水流理论较好地揭示了盆地地下水运动规律,认为地下水是一种地质营力。该理论已被广泛应用于地下水勘查、油气等资源勘探等多个方面。本文在该理论最新研究成果指导下,选取鄂尔多斯白垩系盆地典型小流域——乌杜淖流域作为研究区,从面状和垂向两个维度探讨了小流域尺度的地下水动力场、水化学及同位素空间分布特征,并建立了全盆地典型剖面地下水流数值模型,加深了小流域尺度地下水流系统特征的认识。研究区42组潜水位高程和地表高程数据的相关性因子R2高达0.975,表明潜水位随地形起伏;四周分水岭附近是补给区,流域中心乌杜淖附近是排泄区,地下水由补给区流向排泄区,其中乌杜淖附近有大量自流井;自流井的分布范围呈北西南东走向,该范围可以近似代表排泄区范围,面积约占流域总面积的1/3;从补给区到排泄区,中层地下水的TDS、Cl-、Cl-/HCO3-、SO42-、Na+和Na+/Ca2+逐渐增大,Ca2+和HCO3-逐渐减小,补给区中层地下水化学类型是Ca-HCO3型,而排泄区是Na-HCO3型,局部出现Na-HCO3·Cl型水;补给区中层地下水的δD和δ18O高于排泄区,但都经历了蒸发浓缩过程;补给区中层地下水T活度为8.631.7TU,年龄较轻,而排泄区中层地下水T活度接近或小于1TU,年龄较老。通过比较自流区浅层和中层地下水研究发现,中层地下水水头通常高于浅层地下水;浅层水化学类型是Ca-HCO3型,中层是Na-HCO3型,局部出现Na-HCO3·Cl型水,中层地下水的δD和δ18O总体上低于浅层;Packer试验显示,排泄区DK2孔中地下水的TDS、基本离子和δD和δ18O呈现垂向分带性,认为这是由于所处水流系统不同导致水化学及同位素特征不同。选取典型剖面,采用实际地形起伏的定水头上边界进行数值模拟,发现乌杜淖流域东南方向发育的逆向水流系统下方存在内部驻点,该驻点是3个局部水流系统和1个区域水流系统交汇的部位,DK2孔恰好穿过3个水流系统,合理解释了DK2地下水化学及同位素具有垂向分带性的成因。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 地下水流系统的水动力场
• 1.2.2 地下水流系统的水化学场
• 1.3 研究内容
• 第2章 研究区概况
• 2.1 地形地貌
• 2.2 气象水文
• 2.2.1 气象
• 2.2.2 水文
• 2.3 地质概况
• 2.3.1 地层
• 2.3.2 构造
• 2.4 水文地质概况
• 2.4.1 含水层系统
• 2.4.2 地下水循环规律
• 第3章 乌杜淖流域地下水动力场特征
• 3.1 调查点空间分布
• 3.2 潜水位空间分布特征
• 3.3 水头垂向分布规律
• 3.4 小结
• 第4章 乌杜淖流域地下水化学及同位素特征
• 4.1 补给区到排泄区的变化规律
• 4.1.1 TDS
• 4.1.2 基本离子组分
• 4.1.3 水化学类型
• 18O'>4.1.4 D和¹⁸O
• 4.1.5 T
• 4.2 排泄区的垂向变化规律
• 4.2.1 TDS和基本离子组分
• 18O'>4.2.2 D和¹⁸O
• 4.3 小结
• 第5章 典型剖面地下水流数值模拟
• 5.1 水文地质概念模型
• 5.1.1 剖面范围
• 5.1.2 含水层结构
• 5.1.3 边界概化
• 5.1.4 补径排特征
• 5.2 数值模型
• 5.3 模拟结果分析
• 5.3.1 剖面水流系统的水动力学特征
• 5.3.2 不同水流系统的水化学特征
• 5.3.3 敏感性分析
• 5.4 小结
• 第6章 结论和建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 个人简介
• 附图