天津市平原区深层淡水咸化-咸水下移问题的讨论

深层孔隙水的成水下移是滨海地区普遍存在的环境地质问题，目前对其形成和循环运移机理争议较大，是当今水文地质理论研究的重要内容之一。作者通过地下水资源的系统调查研究，利用地下水同位素的采样测试成果并结合地下水含水层结构初步分析了深层水的补给运移，并根据地下水的历年开采量的调查和水位、水质的动态变化研究了地下水动力场、化学场的演化特征。作者认为，深层水氚含量较80年代含量高，绝大部分含量在4～10TU。在补给条件好的古河道上游地区，多在10～20TU。这表明深层地下水经过几十年的大规模开采，水动力条件改变，水平迳流和垂向越流均有所增强，促进了地下水循环，而以近50年来大气降水渗入补给的地下水占优势。由于几十年深层地下水的超量开采，天津市南部平原区已形成地下水位的常年漏斗区。由于浅、深层地下水巨大的水位差，深层淡水已受到上部成水下移的影响。地下水的主要常量组分TDS、Cl^-、SO4^2-在南部平原区表现为含量总体升高的趋势，在地下水的集中开采区表现的更为突出，已经导致了天津市中南部平原第Ⅱ含水组淡水水质的成化，地下水环境正在不断恶化。     

地下水资源可更新性的环境同位素研究

论述了环境同位素在研究地下水可更新性中的应用现状,分析研究区氢氧稳定同位素、氚和14C放射性同位素、CFCS的分布特征及其指示意义,对比人类开采前后地下水的同位素特征.结果表明:盆地地下水的可更新性随不同深度、地域、含水层的不同而各异,人类活动加强了浅层与深层地下水之间的水力联系.     

同位素指示的巴丹吉林沙漠南缘地下水补给来源

通过恢复巴丹吉林沙漠及其周边地区大气降水氚值，并结合区域稳定同位素组合特征，揭示了区域地下水氚年龄的多解性与地下水稳定同位素的温度效应。恢复的1963年核试验期氚高峰值达到2 100 TU，进入90年代平均为60 TU。1960年以来降水补给的地下水氚值都应大于15 TU，而1963年的高峰氚衰变至今应在200 TU左右。地下水实测氚值较低，表明由现代少量降水补给的地下水与大量的古水进行了混合。影响降水中δ18O和δ2H分布的主要影响因子是月平均空气温度，对δ18O与δ2H的影响权重分别占到59.9%和57.0%。巴丹吉林沙漠及其周边地区地下水较低的稳定同位素组成表明，其补给主要是晚更新世较冷环境下形成的，来源于东南部的雅布赖山区，部分浅层地下水接受现代降水与河流的补给。      

秦皇岛洋河-戴河冲洪积平原第四系含水层海水入侵机理分析

通过对秦皇岛洋河-戴河冲积平原地区枣园水源地野外调查和不同水样的水文地球化学及多种同位素测试分析发现:1)该区海水入侵过程中的水化学作用主要是海水与粘土含量高的地层中钙质矿物阳离子的交换;2)海水入侵不是沿含水层整体向前推移,而是存在优先入侵通道(如断层和水势差较大水流方向)和局部入侵速度较快的现象;3)深层和浅层地下水水力联系较大,海水入侵已经影响到深层地下水;4)研究区地下水平均氚浓度为9.86 TU,地下水平均年龄介于17.6a～23.7 a之间,地下水流速约为2.11 m/a,整体上地下水循环路径短,径流速度快,地下水交替强烈.这些结果可为以后进一步治理海水入侵和合理利用地下水提供依据.     

太原西山的同位素水文地质

在西山对一些生产井,地表水和岩溶泉水的天然氚和氧-18含量做了详细研究。降水氧-18梯度为每100m 0.354‰,并与局部地形有良好关系。当计算的补给高程高出研究区最高的平均补给高程时,现代补给的可能性应当排除,因为它的氧-18含量要低于现代降水的值。排泄带泉水的氚含量给出了一个有价值的信息,即为局部入渗的浅层地下水和露头区补给的深层地下水的混合。环境同位素研究结合水文地质条件所得结果,清楚地表明区域地下水可以分出三个系统。     

许昌市地下水含水层组划分和同位素对比研究

许昌市为全国30个重点缺水城市之一,为查明许昌市地下水水文地质特征,对许昌市地下水类型、含水层组进行划分。将许昌市地下水分为松散岩类孔隙水、碎屑岩类裂隙水、碳酸盐岩类裂隙岩溶水和基岩裂隙水四种基本类型。含水层组划分为浅层含水层(组)、中深层含水层(组)、深层含水层(组)、超深层(热储层)含水层(组)、二叠系碎屑岩含水层(组)、碳酸盐岩岩溶裂隙含水层(组)、层状岩类裂隙含水层(组)等七大含水层(组)。同时,通过对许昌市地层和地下水同位素分析结果进行对比研究,划定许昌市浅层地下水与中深层地下水含水层界线定为埋深60 m,与依据地层划分的界限一致。     

运城盆地地下水同位素年龄特征及其演化过程和可持续利用

通过分析运城盆地地下水的碳同位素组成,结合水化学特征,揭示了盆地深层承压地下水的补给期为22～3 ka BP （现代碳百分比(a¹⁴C) 6~38 pmC）。浅层地下水（71~89 pmC）由现代水或现代水和老水混合组成。深层地下水氢氧同位素组成特征（δ¹⁸O~-10‰; δ²H~-70‰）表明地下老水在气候较冷的环境下受到补给,而浅层地下水的氢氧同位素组成（δ¹⁸O~-8‰; δ²H～-51‰）特征与现代西安降水组成相似。浅层地下水NO^-₃平均含量（31mg/L）比深层地下水（1.8 mg/L）高,硝酸盐的δ¹⁵N－δ¹⁸O_NO3 组成 (0‰～5‰）揭示了硝酸盐的主要来源为综合肥料。此外,浅层地下水的TDS由于蒸散发、矿物溶解,可达8.5 g/L（平均2.0 g/L）,深层地下老水TDS可达1.8 g/L（平均1.1g/L）水质相对较好。研究区目前主要开采深层地下水,受断裂带影响,浅层地下水已经侵入中深层地下水并与之发生混合,严重影响了中深层地下水的水质。如果发生大规模的浅层地下水与中深层地下水混合,会造成中深层地下老水的NO^-₃、TDS等含量越来越高。     

黑河流域地下水同位素年龄及可更新能力研究

通过对黑河流域地下水的放射性同位素如氚(T)和¹⁴C的测定, 对该流域浅层和深层地下水的年龄以及其更新速率进行了估算. 结果表明: 整体上看, 从黑河流域的上游、中游至下游, 浅层和深层地下水年龄逐渐增加, 地下水更新速率也逐渐增大. 其中, 黑河上游浅层和深层地下水平均更新速率分别为1.96%·a^-1和1.76%·a^-1, 可更新能力最强; 中游浅层和深层地下水平均更新速率为1.25%·a^-1和0.68%·a^-1, 可更新能力次之; 下游浅层和深层地下水平均更新速率分别为0.74%·a^-1和0.18%·a^-1, 可更新能力最差. 黑河流域不同地带地下水由于循环条件的不同, 浅层和深层地下水年龄存在较大的差异. 其中, 中游山前平原补给条件较好, 浅层和深层地下水年龄较小; 中、下游远离河道地区浅层和深层地下水补给条件差, 显示了更老的年龄. 黑河流域埋深40 m以上的浅层地下水平均更新速率(1.13%·a^-1)高于埋深40~100 m之间的中层地下水(0.65%·a^-1)以及埋深100 m以下深层地下水(0.55%·a^-1). 因此, 在黑河流域地下水开发过程中要合理开发浅层地下水, 适当缩减开发深层地下水.     

北京市永定河流域地下水^14C年龄的初步分析

应用同位素方法初步分析北京郊区永定河流域地下水的演化特点。沿永定河冲洪积扇地下水流动方向布置取样剖面，共有取样点14个，对采集的水样进行^14C和氚含量分析，并确定地下水同位素年龄。浅层孔隙水的^14C年龄的变化范围为730～4900a，深层孔隙水为13420-22480a；^14C年龄在垂直方向上由浅部至深部逐渐增大，最大变化幅度为从3010a增至22480a；浅层孔隙水的氚含量都在14．99～30．56TU之间，深层孔隙水大部分在0．51～4．71TU之间。运用地下水^14C和氚年龄在垂向和水平方向变化的结果，验证了地下水的流向并计算了地下水的流速变化范围为5．02～62．63m／a，从山前至平原浅层地下水径流速度逐渐变小，反映了地下水水平径流强度逐渐减弱，地下水交替逐渐变差，浅层孔隙水以垂向交替为主，深层孔隙水以水平径流为主。     

北京市平原区中深层地下水位动态浅析

根据北京市的水文地质条件,阐述了中深层地下水位的变化趋势及降落漏斗的形成和演化。由于中深层地下水是生活和工业用水的主要水源,它的补给条件差,80％靠浅层水的越流补给。长期地下水监测资料表明,因不合理开采,已造成水位过度下降,漏斗面积不断扩大,局部水质恶化等环境地质问题。提出了相应防治措施,严格控制地下水资源开采,与地表水联合调度。     

高放废物处置库北山预选区地下水同位素组成特征及其意义

在高放废物处置库选址中,场地水文地质条件的认识极为重要,因为任何从处置库释放出来的放射性物质都将通过地下水搬运向人类生存环境或生物圈迁移.甘肃北山地区是我国高放废物处置库的重要预选区之一,位于我国西北甘肃省西北部.为了认识预选区的水文地质条件,从水文地质角度评价其作为高放废物处置库场地的适宜性,在过去的10 a,在该区开展了同位素水文地质调查工作.野外调查和氢、氧稳定同位素分析结果表明,研究区地下水主要源自大气降水补给.浅部地下水主要由现代区内降水补给形成,而深部地下水则可能由地质历史时期降水补给形成;浅部地下水系统具有相对开放性特征,水循环交替能力较强,而深部地下水系统具有相对封闭性特征,水循环交替能力较弱.     

鄂尔多斯白垩系地下水盆地天然水体环境同位素组成及其水循环意义

鄂尔多斯白垩系地下水盆地天然水体的环境同位素组成表明,区内各种地表水体（河流和湖淖）在δ18O和δD图上主要分布在雨水线右侧,其关系线的斜率明显小于雨水线的蒸发线,集中反映蒸发作用对地表水体的影响。盆地内地下水大致集中沿雨水线分布,反映了白垩系盆地内地下水为大气降水成因。盆地南北两区地下水的环境同位素具有明显差异性特点,集中体现了盆地南北两区水循环条件的差异。盆地北区各含水岩组间地下水垂向水力联系比较密切,垂向运动特点比较明显,现代水积极循环带的深度为200 m;南区地下水分层性明显,以水平径流为主,现代水积极循环带的深度为160 m。区内浅层地下水以富氚和高¹⁴C含量为特征,反映为现代水补给;而中、深层地下水则以贫氚和低¹⁴C含量为特征,反映为地质历史时期补给。     

Characterization of the groundwater flow system in the hillside and coastal aquifers of the Mersin-Tarsus region (Turkey)

In the region between Mersin and Tarsus cities, located along the Mediterranean Sea coast in southern Turkey, the demand for groundwater has increased dramatically as the available surface water supplies have already been developed. Fundamental information is required to characterize the existing groundwater system in this area in order to establish a sustainable groundwater-use policy. For this purpose, hydrochemical and environmental isotopic data were collected and integrated with available geological and hydrogeological information to develop a conceptual model of the system. Results, backed up mainly by depleted stable isotope composition and infinitesimal tritium content, suggest that most of the groundwater along the coastal zone is supplied by the neighboring mountain belt while local precipitation has also contributes to aquifer recharge. The validation of the conceptual perspective by a steady-state numerical groundwater flow model reveals that about 90% of the recharge to the aquifer system is supplied by the deep flow of karstic groundwater fed from the Taurus Mountains. Monitoring of changes in the recharge regime of the mountain sector seems to be critical in establishing future groundwater use policies.     

Use of isotopic tracers to characterize the interaction of water components and nitrate contamination in the arid Rasafeh area (Syria)

Chemical and isotopic data in atmospheric precipitation, surface water, and groundwater in arid Rasafeh area, northeast Syria, are used to clarify the status of groundwater quality, the interaction of water components, groundwater dating, and vulnerability to anthropogenic contamination. Interpretation of chemical data with thermodynamic calculation reveals that the dissolution of evaporate mineral is the main factor of high salinity. The δ¹⁸O and δ²H relationships indicate that the groundwater is fed by mixing water from Euphrates River and precipitation and the isotope balance equation were used to estimate the contribution of the Euphrates River to the aquifers recharge. High tritium content, together with high ¹⁴C activity in the majority of groundwater samples, indicate shorter residence times and consequently potentially greater recharge. The presence of high nitrate concentration associated with high tritium concentration in both shallow and deep aquifer units indicates the presence of high permeability, so that groundwater is highly susceptible to anthropogenic contamination. Nitrate seems to derive exclusively from the application of N fertilizers. The high nitrate values are characteristic of the areas with intensive agricultural activity, indicating the importance of irrigated return flow on the groundwater.     

阿拉善塔木素地段地下水补给来源与演化特征分析

内蒙古阿拉善塔木素地区是我国高放废物地质处置预选地段之一,开展相应的水文地质特性评价研究对于科学评估其适宜性尤为重要,而充分认识地下水的补给来源与演化过程是了解地下水的形成机制与更新能力的基础。结合塔木素地区水文地质条件,利用水化学与同位素技术对研究区26组水样进行分析,结果显示:研究区地下水氢氧同位素与西北地区大气降水氢氧特征类似,表明区内地下水主要受到当地大气降水补给,这也与水文地质条件认识相符;区内地下水呈现高矿化度特征,TDS均值达到了2.9 g · L-1,地下水化学类型为Na+-Cl-型,表现出干旱区地下水的典型特征;此外,地下水的氯碱指数均大于0,且Mg2++Ca2+-HCO₃--SO₄2-与Na++K+-Cl-呈线性关系且斜率接近-1,说明了阳离子交换反应普遍发生在地下水化学演化过程中。塔木素重点地段地下水属于不适宜利用的高矿化度地下水,且深部地下水年龄大于5000年,循环交替能力较差。这一认识为该地段处置库选址和场址评价提供了重要的水文地质依据。     

北京北部地区深层热水开发对浅层冷水的影响

北京北部有小汤山和沙河2个地热田,呈三角形展布,东部边界为黄庄-高丽营断裂,西部边界为南口-孙河断裂．北部边界为阿苏卫-小汤山断裂。热储层为蓟县系雾迷山组、铁岭组和寒武系-奥陶系碳酸盐岩岩溶裂隙含水层．热储盖层为青白口系页岩、石炭系-二叠系砂页岩和侏罗系火山岩隔水层。该区雨水、浅层基岩冷水和深层基岩热水的H、O同位素组成基本上都落在克雷格降水线上,表明区内冷水与热水均来源于大气降水。热水的^3H值表现出北高南低的特点．说明热水与冷水一样自北向南流动。重点分析了深层热水开采对浅层地震观测井中冷水动态的影响,以及这种影响在不同的水文地质条件、离开采井不同距离和不同测项方面表现出的差异。结果表明,北京北部深层热水开采对浅层冷水动态的影响距离约为5km．对位于导水断裂带附近的观测井的影响最为明显。     

浅层地下水3H-3He法测年技术在石家庄市应用研究

3H-3He测年法是利用母体3H衰变成子体3He这一对核素的衰减和累积原理实现的,它能够很好地取代氚法测年。根据石家庄地区地质和水文地质实际及原有研究基础,选取有代表性的井点取样、测试并计算了各井点浅层水年龄。计算结果与1982年的氚法测年结果对比,具有一致的变化规律,石家庄市浅层地下水年龄从北到南逐渐变大,东南部最大;滹沱河沿岸一带由于近年来黄壁庄水库每年或隔年向滹沱河放水,其浅层地下水年龄较小。总之,3H-3He测年法在石家庄市浅层地下水测年应用中取得了比较理想的结果。     

Hydrochemistry and isotope geochemistry as tools for groundwater hydrodynamic investigation in multilayer aquifers: a case study from Lomellina, Po plain, South-Western Lombardy, Italy

A multicriteria approach in studying hydrodynamics of a multilayer aquifer system has been used in the Lomellina region (Northern Italy). It involves the reconstruction of the hydrogeological framework coupled to the definition of the hydrochemical and isotopic features of the aquifers. A shallow phreatic aquifer, reaching depths of about 60–80 m from the surface, and deeper aquifers containing confined groundwater, were distinguished. Groundwater generally shows mineralisation decreasing with depth; dissolved ions depict calcium-bicarbonate hydrochemical facies and stable isotopes define the recharge mechanisms, the origin of groundwater, and the hydraulic confinement of deep aquifers. The phreatic aquifer is fed by local infiltration and by streams and irrigation channels. Tritium and Carbon-14 groundwater dating indicate long residence times (on the order of thousands of years) for confined aquifers. The confined aquifers show essentially passive hydrodynamic conditions and maintain a higher piezometric level than the phreatic aquifer. This inhibits the possibility of recent water penetrating far below the surface. The hydrogeological setting of the Lomellina region displays features which are common to other sectors of the Po plain. As a consequence, the results of this study, although conducted on a restricted area, are highly illustrative of groundwater hydrodynamics in large sedimentary aquifers.     

基于水化学组分和环境同位素信息探讨山东德州深层承压地下水起源

本文针对海河流域平原长期过量开采深层水导致地下水位不断下降,引发地面沉降等环境地质问题,选择德州深层水分布区作为重点研究区,以深层地下水化学组分及同位素信息作为主要研究对象,探讨深层地下水起源与更新性。研究结果表明,德州深层水主要形成于末次冰期盛期较寒冷的大气降水淋滤,在形成及径流过程中,遭遇较强烈的蒸发作用和阳离子交换作用,形成以HCO3-Na型水为主要成因类型,具有高氟、高钠、低钙、偏碱性的水化学特征,和氢氧稳定同位素低,氚含量低的同位素特点;深层地下水循环缓慢,更新能力较弱。