陇东盆地西部岩溶地下水形成机制研究

陇东盆地西部处于鄂尔多斯盆地西缘逆冲推覆构造带，新元古-下古生界碳酸盐岩裸露或浅埋，构成-南北向展布的岩溶水富集带。通过运用构造控水分析、水化学同位素等方法，对岩溶裂隙水系统进行了深入的分析与讨论。指出本区岩溶水的空间分布明显受南北向逆冲推覆构造控制，储水空间以岩溶裂隙为主，构造条件是岩溶发育和岩溶水富集的主要制约因素。岩溶水化学特征具有明显的南北差异，在补给条件优越的中南部平凉-华亭地区，水化学主要由含水层岩性及其赋存条件决定。岩溶地下水以大气降水来源为主，对于埋藏型岩溶水表现为多源水混合而成。根据岩溶水的空间分布与水动力场特征及其补径排条件，全区可划分为平凉、华亭和环西3个相对独立的岩溶水系统．并以此可作为水资源评价的基础。这些认识对于深入了解西北干旱-半干旱地区岩溶水赋存及富集规律、形成与演化机理和在该区开发利用岩溶地下水资源具有重要的科学意义。     

鄂尔多斯盆地水文地质特征及地下水系统分析

鄂尔多斯盆地是我国西北地区东部的一个大型构造沉积盆地,蕴藏着丰富的矿产资源,是我国正在建设 的重要能源基地;鄂尔多斯盆地同时也是一个巨型地下水盆地,赋存相对丰富的地下水资源,将为能源基地建设提 供重要水源。鄂尔多斯盆地是由多种不同类型岩石上下叠置构成的构造沉积盆地,因此它也是一个由不同含水岩 类的多个含水层系统上下叠置构成的巨型地下水盆地。鄂尔多斯盆地总体上构成一个半开启型的地下水盆地,盆 地内不同含水层系统地下水交替循环的方式和深度不同,以寒武系-奥陶系碳酸盐岩类岩溶含水层系统和白垩系 碎屑岩类孔隙-裂隙含水层系统的交替循环深度较大(可达1200～1800m);新生界松散岩类孔隙含水层系统和 石炭系-侏罗系碎屑岩类裂隙含水层系统的交替循环深度较小(一般小于300m)。鄂尔多斯盆地实际上包含了周 边岩溶地下水、白垩系自流盆地地下水和东部黄土区地下水共3个地下水大系统。在各地下水大系统内,又可根 据各自的地质-水文地质结构特征、地下水循环条件以及和地表水系的关系等,再进一步划分成7个地下水系统 及16个地下水亚系统。文章在对鄂尔多斯盆地的地质-水文地质结构特征和地下水循环条件进行分析的基础 上,对整个盆地地下水系统进行初步分析,为盆地地下     

中国地下水资源演变趋势及影响因素分析

中国地下水资源发生了显著变化,全面摸清地下水资源演变趋势及其影响因素是治理和管理地下水资源的基础。基于全国水资源调查评价、中国水资源公报等资料,对中国60余年来地下水资源的演变规律与影响因素进行了系统分析。结果表明:全国地下水资源量总体稳定,但区域演变趋势差异明显,海河区、辽河区、黄河区呈明显衰减态势;地下水补给结构发生重大变化,由自然补给演变为自然与人工补给并存的模式;地下水排泄结构发生巨大变异,由天然排泄逐渐演变为以人工排泄为主。海河区、松花江区、黄河区、西北诸河区等区域地下水补给排泄关系严重失衡,超采问题突出;降水变化、下垫面条件改变、人类活动干扰是地下水资源变化的主要原因。     

通量上边界与水头上边界方法的地下水流系统模拟对比

水头上边界方法（简称水头法,GHB）给定了潜水面形态和固化了排泄点,限制了不同地下水流系统模式的形成与转化。分别用数值法进行了通量上边界（简称通量法,FUB）与水头上边界的地下水流系统对比模拟。结果表明：嵌套式多级地下水流系统（Tóth典型模式）在运用水头法和通量法进行系统转化模拟时,得出的水流模式可能相似或完全不同;通量法在条件（盆地形态、入渗强度等）改变时潜水面能够自动形成,从而得出不同变化条件下的水流系统特征;水头法由于给定了潜水面和固化了排泄点,在改变盆地其他因素时,盆地补给（排泄）也发生同步改变,此时地下水流模式不是单因素变化的结果,因此在给定条件下不能得出完整的地下水流系统变化模式。基于通量法与水头法在地下水流系统模拟中的优势与不同,在进行盆地地下水流系统理论和实际研究时,应该综合2种方法的特点,结合实际资料条件进行方法的选取与应用。     

中国地下水资源演变趋势及影响因素分析

中国地下水资源发生了显著变化,全面摸清地下水资源演变趋势及其影响因素是治理和管理地下水资源的基础。基于全国水资源调查评价、中国水资源公报等资料,对中国60余年来地下水资源的演变规律与影响因素进行了系统分析。结果表明：全国地下水资源量总体稳定,但区域演变趋势差异明显,海河区、辽河区、黄河区呈明显衰减态势;地下水补给结构发生重大变化,由自然补给演变为自然与人工补给并存的模式;地下水排泄结构发生巨大变异,由天然排泄逐渐演变为以人工排泄为主。海河区、松花江区、黄河区、西北诸河区等区域地下水补给排泄关系严重失衡,超采问题突出;降水变化、下垫面条件改变、人类活动干扰是地下水资源变化的主要原因。     

北京平谷盆地地下水库建库条件分析

中国北方干旱、半干旱地区,地下水资源在供水中占主导地位。利用业已形成的地下水位降落漏斗,建立地下水库实施水资源人工调蓄,将汛期不可利用的地表雨洪水、河水和水库弃水,通过人工干预引渗补给到地下水库中,对提高区域水资源利用率和优化水资源配置都具有重大的现实意义。平谷是北京市重要的战略性后备水源地,本文以平谷盆地为例,在水文地质条件分析的基础上,从地下储水空间、调蓄水源、补给方式、输汇水条件和入渗能力,以及取水条件等方面对平谷地下水库建库条件进行了系统分析,并提出相应的人工回灌补源工程方案,为平谷地下水库建设提供设计依据。     

关于南洞地下河系统南边界问题的讨论

岩溶水系统的划分研究是水均衡分析、水资源评价的基础。南洞地下河是中国南方4个超大型地下河系统之一,其水文地质条件复杂,开发潜力巨大。由于南洞地下河系统蒙自盆地内有第三系阻水深槽存在,使得该区地下水位高于南北两侧,部分研究认为该阻水带是南洞地下河系统的南边界。本次通过进一步收集盆地内部和外围水文地质钻孔及地热钻孔资料、野外调查、洞穴探测及示踪试验,认为盆地内阻水深槽并不阻挡深部地下水,南洞地下河系统南边界应南移至南部地表分水岭一带。蒙自盆地及南部地下水流向应整体由南向北。     

漳州盆地水热系统氚同位素研究

本文依据26个天然水样品的氚同位素测试数据,分析了漳州盆地地下热水及其它天然水的氚值特征及其形成条件;利用“活塞模型”方法计算了漳州盆地地下水和地下热水的年龄;为弄清全盆地地下水的补给、迳流和排泄的总体格局和揭示地下热水的成因提供了依据。     

从黑河流域地下水年龄论其资源属性

地下水资源的可持续性是当前干旱区流域水资源管理的首要问题之一 ,我国西北内陆干旱区地下水的可持续开发必须首先要了解地下水系统的更新能力 ,地下水的放射性同位素测年可以提供系统循环时间和更新能力的重要信息。本文利用地下水中放射性氚 (3H )和碳 (1 4C)测年方法 ,计算黑河流域地下水的年龄 ,进而讨论地下水的更新性。结果表明 :潜水年龄多数小于 5 0 a,具有可再生的资源的属性 ,其中山前戈壁带和张掖盆地细土平原潜水地下水年龄小于 4 0 a,为 196 3年以来补给。酒泉东盆地排泄区承压含水层中地下水的年龄为 2 338～5 5 6 9a,额济纳附近的深层承压含水层中 ,地下水的年龄为 5 4 86～ 86 30 a,地下水资源更新性较差。但是张掖盆地河流附近深层承压地下水年龄小于 5 0 a,具有一定的更新性。上述认识不仅对黑河流域水资源管理和生态环境建设具有重要意义 ,而且对西北类似的内流盆地的地下水系统的研究有着借鉴意义     

哈密盆地地下水系统水化学特征及形成演化

哈密盆地地下水系统形成受构造运动与水文地质条件共同控制,通过划分哈密盆地地下水系统,分区阐述哈密盆地地下水水文地球化学特征与水化学成因及控制因素,从水文地球化学的角度阐明盆地系统的地下水水化学演化规律。结果表明,哈密盆地地下水水化学特征呈明显分带性,沿地下水流动方向,水化学类型逐渐由HCO₃型演化为SO₄型、最终演化为Cl型;水体TDS含量不断升高,地下水由淡水逐渐演化为微咸水、咸水。地下水离子来源主要为硅酸盐岩与蒸发岩盐溶解,水化学过程受蒸发浓缩作用控制,岩石风化作用与季节变化共同影响。沿地下水径流方向,地下水经盐分溶滤、盐分迁移并在排泄区附近形成盐分聚集带;盐分迁移沿程溶滤作用逐渐减弱,蒸发浓缩作用逐渐增强。哈密盆地地下水化学空间演化主要受自然因素影响驱动,时间演化驱动因素主要为气候变化和工矿活动农业灌溉等人类活动。     

松嫩盆地的地下水化学特征及水质变化规律

松嫩盆地位于东北腹部, 是我国主要的大型地下水盆地之一.地下水资源十分丰富, 但水质问题复杂, 原生水质状况不佳, 人为污染比较严重.根据水利、地质部门多年积累的地下水水质监测资料, 对地下水中原生有害组分和人为污染组分的形成机理和区域分布规律进行了比较全面、深入的研究, 着重分析了在人为活动影响下, 盆地不同地下水系统内地下水水质的多年变化规律.认为地质构造上的封闭性、强还原/弱碱性/富含有机质的水文地球化学环境、地下水运动滞缓是盆地地下水中多种原生有害组分富集的基本条件.近半个世纪以来强烈的人类活动, 则是导致地下水水质发生趋势性变化的主要原因.提出了改善区域地下水交替循环条件, 治理环境污染, 治理和更新已成为污染通道的水井, 利用洁净松花江水开展地下水人工回灌等改良与保护地下水水质的主要措施.      

盆地地下水流系统形成与影响因素分析

目前区域（盆地）地下水流系统模拟研究中,常用的定水头与通量两种上边界条件刻画方法与实际条件存在差距。通过对比两种方法的差异和各自适用条件,采用解析法讨论地下水位的形成控制机制,提出了改进后的变通量上边界数值模型,并以鄂尔多斯盆地北部白垩系地下水流系统为例分析了盆地地下水流系统的形成与影响因素。研究表明,鄂尔多斯盆地北部白垩系水流系统地下水位受地形、补给条件和渗透系数三者共同控制,同时特有的气候、地形和岩性组合通过控制地下水位影响地下水流系统的发育演化。采用变通量上边界法探讨上边界条件改变对盆地水流系统的影响,对深刻认识区域地下水流系统形成演化机制,揭示地下水系统与上边界气候变化、植被生态变化之间的相互作用关系具有一定优势。     

Review: Characterization,evolution, and environmental issues of karst water systems in Northern China

In Northern China, karst systems in widely distributed carbonate rocks are one of the most important water supplies for local inhabitants. Constrained by the specific geological and geomorphological conditions, most karst water in this region is discharged as individual or groups of springs. This paper summarizes the characteristics, chemistry, and environmental quality of these karst systems in Northern China. Five structural models of karst water systems were identified based on the relationships between the karst geological strata and karst groundwater flow fields. These specific structural models may closely relate to the attendant environmental geological issues and consistent risks from pollution. Over the past 40 years, the karst water systems in Northern China have suffered from various environmental problems, including deteriorating water quality, the drying up of springs, a continuous decline in the level of karst water, and so on. Based on the field investigation and previous data, a preliminary summary is provided of the environmental problems related to the development and evolutionary trends of karst water in this region. The results highlight the significant challenges associated with karst water, and it is essential that all segments of society be made aware of the situation in order to demand change. In addition, the study provides a scientific basis for the management, protection, and sustainable utilization of karst water resources.     

石羊河流域武威盆地地下水系统的管理模型

武威盆地位于祁连山北麓,河西走廊东段,腾格里沙漠西侧,是一个历史悠久的农业灌溉盆地。本文针对该区由于不合理开发水资源所引起的生态环境问题,采用系统工程的思想和方法,应用地下水系统管理模型确定地下水系统的最优开采方案,以使地下水的开采在取得最大经济效益的同时,保持良好的生态环境和社会环境。论文通过地下水系统的目标分析、环境分析、结构分析和模型化,确立了盆地地下水系统管理的目标、自然环境、技术经济环境和社会环境约束条件,校正了地下水系统的数值模型。在此基础上,用响应矩阵法把地下水系统的数值模型与最优化模型藕合起来,建立了盆地地下水系统的管理模型。通过运转管理模型,获得了盆地地下水的最优开采方案,为地下水合理开发利用,提供了科学依据。     

鄂尔多斯盆地地下水资源与开发利用

鄂尔多斯盆地是我国西北地区的大型构造沉积盆地,以前寒武系变质岩为基底,依次沉积了下古生界碳酸盐岩、上古生界—中生界碎屑岩和各种成因的新生界,总厚度达6000m。根据盆地的地质构造特征和水文地质条件,将鄂尔多斯盆地含水岩系划为周边寒武系—奥陶系碳酸盐岩岩溶含水层系统、白垩系碎屑岩裂隙孔隙含水层系统和盆地东部基岩裂隙水与上覆第四系松散层孔隙含水层系统。在含水层系统划分的基础上,以含水体之间是否具有统一的水力联系和稳定的水动力场和水化学场为依据,将周边岩溶水可进一步划分为10个水流系统和22个子系统,白垩系地下水划分为5个水流系统和11个子系统,石炭系—侏罗系裂隙水与上覆松散层孔隙水划分为9个地下水系统。系统论述了含水层系统特征,区域水文地球化学特征和地下水循环规律,对鄂尔多斯盆地地下水资源进行了全面评价,针对能源基地建设的供水急需,提出了地下水合理开发利用建议。     

鄂尔多斯盆地白垩系含水层沉积学初探

“含水层沉积学”是沉积学、水文地质学、油气储层地质学、地球化学等相互交叉综合的产物,是以沉积学、水文地质学理论为基础,以沉积含水层为主要研究对象,以查明地下水赋存和循环条件、地下水系统结构特征、地下水水质成因与分布以及地下水富集规律为主要研究内容,最终服务于地下水资源勘查评价的一门边缘分支学科。含水层沉积学及水文地质综合研究表明,受到沉积相类型及其空间展布的明显控制,鄂尔多斯盆地白垩系地下水赋存、循环、富集条件以及地下水水质分布总体具有北好南差、盆地南部具有下好上差的宏观规律。     

泸西喀斯特断陷盆地地表水与地下水流域边界与水动力性质

在详细调查基础上,采用系统科学及水文地质分析方法,依据地形地貌、地层岩性、地质构造、示踪试验、地下水排泄基准面、喀斯特发育条件及发育规律等剖析论证流域边界,并通过钻探及示踪试验进行验证。研究结果:（1）对泸西喀斯特断陷盆地南东部的水系统边界向北移进行了修正,证实了三塘一带深部不发育的喀斯特是地下水分水岭边界,使得泸西喀斯特断陷盆地流域的径流系统和边界圈化更加准确;（2）泸西喀斯特断陷盆地流域地表水、地下水转化频繁,地表水径流特征主要以小江河在水库、河流、伏流间的径流转化过程为体现,地下水在侵溶山区接受大气降水补给后,上层径流以泉、暗河的形式在泸西盆地底面排泄后转化成地表水,最终汇集于盆地南部、通过工农隧洞及落水洞排向小江,而下层径流则以小江水面为基准,通过深层径流排泄。      

松嫩平原地下水流动模式的环境同位素标记

采用同位素水文学方法并结合传统水文地质方法,识别松嫩平原地下水流动模式。氢氧稳定同位素和地下水年龄分布表明该区地下水流动系统流动模式呈现出局部流、中间流和区域流系统。地下水中氚分布深度指示局部水流系统为现代水循环系统,以垂向运动为主要特征,循环深度一般小于50 m,山前区可达100m以下;区域流系统存在于深部承压含水层,以侧向水平径流为主要运动特征。松辽边界附近的环境同位素特征存在明显的差别,指示天然状态下可视为零通量边界。同位素示踪剂也反映出嫩江和地下水的相互作用关系,在齐齐哈尔以北,江水补给地下水;在齐齐哈尔以南,地下水向嫩江排泄。     

岩溶洞穴交互带概念的提出及其在水资源管理中的意义

岩溶地区以管道流为主的地下水补给、径流与排泄常常引起地下水与地表水间快速且频繁的交互与转化,并因此引发水环境退化问题。文章引用并拓展地表水文学和水文生态学中交互带的概念,提出南方岩溶地区管道流与其他类型水体交互的场所为岩溶洞穴交互带,并依据交互带的水流类型和交互方式,划分为泉口交互带、天窗交互带、落水洞交互带和管道交互带4种类型;且以泉口交互带和天窗交互带为重点,采用水文和水化学在线监测、现场测试、流量测量,结合水化学、浮游生物和微生物等的分析鉴定,剖析了交互带的水文、水化学特征和水生生物群落结构及其与水环境的关系。研究发现:岩溶洞穴交互带的水文功能有弱化趋势;泉口交互带的污染物降解能力明显,水化学功能尚能发挥作用;水生生物功能在退化,主要是由水文功能弱化导致的。水文功能弱化是岩溶洞穴交互带环境功能退化的重要原因。建议在岩溶地区的水文地质和环境地质工作中重视交互带,探索交互带的探测和监测技术,通过有效管理改善交互带的环境功能。      

GIS for the assessment of the groundwater recharge potential zone

Water resources in Taiwan are unevenly distributed in spatial and temporal domains. Effectively utilizing the water resources is an imperative task due to climate change. At present, groundwater contributes 34% of the total annual water supply and is an important fresh water resource. However, over-exploitation has decreased groundwater availability and has led to land subsidence. Assessing the potential zone of groundwater recharge is extremely important for the protection of water quality and the management of groundwater systems. The Chih-Pen Creek basin in eastern Taiwan is examined in this study to assess its groundwater resources potential. Remote sensing and the geographical information system (GIS) are used to integrate five contributing factors: lithology, land cover/land use, lineaments, drainage, and slope. The weights of factors contributing to the groundwater recharge are derived using aerial photos, geology maps, a land use database, and field verification. The resultant map of the groundwater potential zone demonstrates that the highest recharge potential area is located towards the downstream regions in the basin because of the high infiltration rates caused by gravelly sand and agricultural land use in these regions. In contrast, the least effective recharge potential area is in upstream regions due to the low infiltration of limestone.