用环境同位素论区域地下水资源属性

从可持续角度提出了区域地下水资源属性的概念; 分析了含水层系统中地下水质点的时间效应; 利用大量同位素资料分析了不同区域含水层系统中的地下水资源属性和人类活动对地下水资源属性的影响.指出利用环境同位素是研究区域地下水资源属性最直接、有效的方法; 正确认识评价区域地下水资源属性对实现地下水资源可持续性具有重要意义.      

环境同位素硫在大同南寒武-奥陶系地下水资源研究中的应用

对山西大同口泉沟南寒武-奥陶系碳酸盐岩地下水(岩溶水)资源的开发研究中,利用不同价态硫富集34S的不同以及硫同位素分馏,主要是硫酸盐和硫化物中δ34S(SO₄2-)、δ34S(HS-)的变化,分析了岩溶水的来源,区分出表征循环交替和补给条件的三种地下水类型和环境,识别出口泉南水文地质区内各个地下水子系统及其相互关系。对岩溶水开发中泉域划分问题,使用硫同位素之间的关系,并结合硫酸盐中氧同位素δ18O(SO₄2-)以及14C关系,表明本区与相邻的两泉域相互独立。岩溶水中δ34S(SO₄2-)、δ34S(HS-)和δ18O(SO₄2-)有很大变幅,神头泉Z1岩溶水有罕见的异常值。     

刘桥矿区地下水环境同位素特征研究

通过对刘桥矿区主要含水层的环境同位素测试分析,表明研究区内各含水层δ¹⁸O值为-5.5 1‰~-10.87‰,平均-9.34‰;δD值为-5 6.3‰~83.4‰,平均-71.4 8‰,且δD与δ¹⁸O值自浅到深依次降低。还分析了该矿区地表水、新生界松散层一含水和二含水、煤系砂岩水、太灰水、奥灰水氢氧稳定同位素一般特征,研究了矿区主要含水层水的补给环境及奥灰水与其他含水层之间的联系。     

应用环境同位素分析吉林市松花江水与地下水的联系

水的环境同位素可以用来研究地下水的来源、地表水和地下水的关系,进而间接判断水质的相互影响.通过松花江吉林市江段两条剖面的氘、氚、氧同位素特征分析,结合水化学及水文地质条件,阐明了吉林市地下水来源以现代当地大气降水为主,仅在市区部分江段500 m范围之内受松花江水影响,并计算了该段江水对地下水的补给比例.为判断当地突发性水污染事件对地下水的影响范围及污染防治提供了依据.     

临涣矿区地下水的环境同位素研究

对淮北临涣矿区的主要矿井充水含水层中的地下水稳定环境同位素Ｄ、１８Ｏ和放射性环境同位素Ｔ、１４Ｃ进行了取样检测。通过对测定参数的同位素水文地质学分析,证明矿井各充水地层相对封闭,地下水形成年龄已达２ 万年左右。     

河套平原中东部地下水的环境同位素特征分析

河套平原由大厚度第四系冲湖积地层组成,地下水水平径流滞缓,以垂向水交替为主。地下水D1、8O3、H同位素特征的分析表明,地下水开发利用和引黄河水灌溉对河套平原中东部地下水循环交替的影响主要是:在没有开采井的地域,灌溉水入渗补给对地下水的影响范围和深度十分有限;在开采井周围,灌溉入渗补给的影响深度、范围和强度明显增加,影响深度取决于主要开采层位,影响范围和强度取决于开采规模。     

松嫩平原西部水体环境盐化机制的同位素证据

利用环境同位素D与^18O示踪的方法,分析了松嫩平原西部典型代表区—洮儿河流域水体的δD和δ^18O组成分布特征,绝大部分水样点在全球大气降水线(LMWL)上或附近,反映其具有统一的补给来源,均来源大气降水或经过轻微蒸发的地表水。少数水样点明显地偏离当地大气降水线,且分布在其下方,反映该水体受到了强烈的蒸发作用,使其δD和δ^18O同位素产生了显著的分馏而富集。本文重点研究了地下水的D盈余值“d”与TDS以及δ^19O与TDS关系,揭示了地下水的盐化作用过程,不仅与蒸发作用有关,更主要取决于水-土相互作用。证明了地表水对盐渍土的溶滤作用,是该区潜水盐化的重要机制。     

环境同位素在地下水补给分析中的应用

利用环境同位素示踪地下水循环,结合实际工程中的群孔抽水试验,具体分析某矿区供水水源地地下水系统中,地下水的补给来源、径流通道以及排泄途径,得出地下水系统的补给、径流与排泄关系,对认识地下水系统科学合理开采地下水打下基础。     

多层渗流系统地下水补给和运动的环境同位素研究

应用环境没位素方法,分析论证了具有多层含水层结构的研究区地下水的补给条件、运动特征以及第四系地下水与第三系地下水之间的相互关系。为研究区地下水资源的进一步定量化研究提供了系统水动力条件的可靠依据。     

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.     

地下水系统的内涵与外延

在介绍一般系统论思想与方法的基础上,分析了经典的地下水含水系统与地下水流动系统在内涵与研究内容上的局限性。地下水含水系统和地下水流动系统的概念更多的体现了系统论中整体性和全局性的观点,并没有体现系统论的基本思想与方法。鉴于此,给出了更符合一般系统论系统概念的地下水系统概念,以重新界定地下水系统的内涵与研究内容,从而丰富与发展地下水系统理论。     

利用稳定同位素识别黑河流域地上水的补给来源

本文利用稳定同位素(2H和18O)及水化学方法识别黑河流域地下水的补给来源,估算黑河水与地下水的转化数量.研究结果表明,黑河流域地下水的主要补给来自山区出山河流,山前戈壁带是地下水快速补给区,中下游盆地地下水补给来源为引河灌溉和河流侧渗.黑河干流出山河水在张掖以上河段约4.4×108 m3/a渗漏补给地下水,约占出山迳流量的27%.张掖一正义峡河段道地下水向河道平均排泄量为11.4×108 m3/a,占该段河流迳流量的69%.研究成果不仅对黑河流域地下水的开发管理有着重要意义,对我国西北类似的内陆盆地地下水的开发管理有着借鉴意义.     

基于GMS的岩溶山区三维地下水流模式识别

以高岚河东部多条支沟切割形成的连排型河间地块为研究区,基于1∶5万岩溶水文地质调查成果,利用GIS技术和径流分割,量化岩溶含水系统顶底板高程、获取入渗补给系数及地下水径流量等数据,运用三维地下水流数值模拟及粒子追踪地下水流线的方法,得出了研究区的地下水流模式。其结果表明:研究区地下水流模式主要受区域尺度的势源和势汇控制,局部的地形起伏对地下水位的影响不明显;支沟切割较深的凉伞沟、滩淤河流域,水流驱动力大,有利于局部水流系统的发育;随着东部补给高程的增加,流程逐渐增长,多发育局部水流系统,至山脊附近多发育排泄至高岚河的中间水流系统。当研究区年降雨量由中等的1 021.1 mm降为多年最低的725.5 mm时,由东部补给区排泄至高岚河的中间水流系统增加;在此降雨强度区间,不具备发育越过河间地块的中间或区域地下水流系统。      

含水层层状非均质对地下水流系统的影响

区域尺度上含水层非均质具有复杂的结构性和随机性,难以准确刻画,造成非均质对区域地下水流系统的影响机制研究不够深入。本文以鄂尔多斯盆地白垩系地下水流系统为研究实例,选择典型剖面,采用剖面二维随机数值模拟方法,通过对比不同非均质刻画方法下地下水流场的变化,探讨含水层层状非均质对地下水流系统的影响机制。结果显示,均质条件下模型各向异性（含水层水平和垂向渗透系数比值Kh/Kv）取值为1000时,地下水流场与实际条件较为接近;非均质条件下,渗透系数方差取值0.91,水平相关长度取值5000 m,Kh/Kv取值150时,接近实际条件。研究表明,在大尺度地下水流模拟研究中,采用水平相关长度、渗透系数方差和各向异性值三个变量生成的随机场能很好地刻画含水层的层状非均质特征及其对水流系统的影响控制作用。由于含水层不同尺度层状非均质的叠加效应,采用均质各向异性介质等效概化含水层层状非均质性会造成等效各向异性值偏大失真的效应。     

红碱淖—沟岔地区地下水流系统研究

本文根据对红碱淖－沟岔地区地下水形成的背景条件、水化学特征、环境同位素组成的分析和剖面地下水势的计算，把研究区划分为２个区域地下水流系统和３个局部地下水流系统，对不同等级地下水流系统的边界、系统的循环作了详细探讨，深刻揭示了这种复合地形区、均质含水介质中地下水流的循环模式。     

基于氢氧同位素的华北平原降水入渗过程

华北平原地下水浅埋区水循环主要以垂直方向上的入渗、蒸发和蒸腾的方式存在,同位素可以作为一种有效"示踪剂"揭示降水入渗补给地下水的过程。选择华北平原中、东部地下水浅埋区的衡水和沧州为典型实验点,研究不同降水特征、土壤质地和植被条件下入渗过程的差异性。结果表明,土壤非均质条件下(沧州),降水入渗补给过程中伴随着蒸发、植被蒸腾作用以及与土壤前期水分的强烈混合作用,活塞流入渗的同时土壤100 cm深度可能还存在大孔隙优先流;土壤均质条件下(衡水),降水向下均匀入渗,入渗速度较快,土壤水运动以新水基本代替老水的活塞流为主要形式,并经过强烈的蒸发浓缩作用补给地下水。     

三江平原地下水流场演化趋势及影响因素

近年来,三江平原部分区域地下水位呈持续下降的态势,引起广大学者和相关部门的高度关注,为了查明三江平原地下水流场时空演化规律,揭示其主要影响因素,以三江平原1980年72组及2019、2020年同期1 092组地下水位统测数据和44组国家地下水监测数据为基础,应用ArcGIS插值分析、栅格代数运算、对比分析等方法,查明了三江平原地下水流场时空演化特征,阐明了不同影响因素对地下水流场演化的控制作用。结果表明:与1980年相比,三江平原地下水位整体呈下降趋势。西部平原区地下水位累计降幅1～5 m的区域面积2.6×104 km2;东部建三江垦区累计降幅大于5 m的区域面积为1.17×104 km2,其中,累计降幅大于10 m的区域面积为3 400 km2,地下水位年均降幅约0.29 m。地下水开采引起地下水流场变化,“西砂、东黏”的水文地质条件促使区域地下水降幅的时空演化差异;水田种植规模的不断扩大引起地下水超采,浅地表黏土层阻挡降水入渗补给,地下水无法实现以丰补欠自平衡,造成了建三江垦区地下水位的持续下降。本研究成果为进一步查清三江平原地下水变化规律和现状特征奠定了基础,为科学指导地下水资源合理开发利用和管理提供了技术支持。