地下水放射性同位素测年方法研究进展

放射性同位素测定地下水年龄是研究煤矿区含水层系统中地下水的赋存条件、运移规律和含水层系统中地下水资源可更新能力的重要手段,对煤矿水灾害防治和地下水资源的可持续利用至关重要,近年来它已成为国际水文地质研究的热点问题。在详细阐述地下水放射性同位素测年及分类方法的基础上,对国内外有关地下水测年方法的原理和优缺点进行了分析评述。并讨论了目前地下水测年方法中存在的一些问题,指出地下水放射性同位素测年方法研究的发展趋势和亟待加强研究的关键问题。      

放射性碳同位素在水文地质中的应用进展

放射性碳同位素(14C)可以有效的用于地下水年龄测定,并作为示踪剂求取水文地质参数,研究地下水动态,已为水文地质的发展作出了巨大的贡献.尤其是近十年来,14C 制取测试技术和数据分析理论的迅速发展给水文地质的研究带来了新的动力.本文具体介绍了14C 在水文地质上测年和示踪剂的应用进展,并概述了推动其发展的测试技术分析理论,最后对今后的研究方向提出了展望.     

盆地地下水年龄空间分布规律

地下水年龄蕴含了地下水循环与演化过程的信息,是研究盆地地下水循环规律的重要信息来源。利用实测示踪剂年龄校正地下水模型,是当前国际水文地质学研究的前沿与热点。在数值模拟计算中,地下水年龄有三种确定方法,分别是利用"活塞流"模型计算对流年龄、根据同位素浓度结合半衰期计算浓度模拟年龄和利用地下水年龄控制方程计算直接模拟年龄。利用地下水年龄控制方程计算的直接模拟年龄适合于从理论上分析盆地中的地下水年龄空间分布规律。研究发现,在各级次流动系统内,从补给区到排泄区,地下水年龄有整体上变老的趋势;盆地下游,地下水年龄在垂向上会发生突变,可作为识别不同级次流动系统的实用指标。研究还发现,驻点位置或者附近,地下水年龄存在一个偏大的峰值。这些规律可为利用地下水年龄校正盆地地下水模型提供理论指导。     

地下水管理模型求解方法综述

地下水管理模型求解方法的研究是目前地下水管理领域的热点问题。本文从地下水管理模型传统优化算法和现代智能优化算法等方面进行了评述,着重讨论了目前应用较广泛的求解非线性地下水系统的优化算法,如遗传算法、模拟退火算法、人工神经网络算法等;阐述了地下水监测网优化设计研究以及多目标地下水管理模型的求解方法。最后指出应加强地下水动态规划管理模型和地下水系统随机管理模型的求解技术的研究。     

基于指标分类的地下水水质评价模型及其应用

为反映主要污染物在水体中的分布特征,表征相应级别环境容量的地下水承载污染物的程度,揭示地下水水体受人类活动的影响程度,根据不同的指标对水质的影响不同而将它们分成3类,并用类间综合的方法确定了各类指标的单项评价指数和综合评价指数,建立了新的地下水水质评价模型。将该模型和灰色聚类法进行比较,本模型的评价结果既反映了水体中主要污染物的分布特征,又揭示了水质受人类活动的影响程度。     

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。     

华北平原地下水年龄校正

地下水14C年龄一般指地下水和土壤CO2隔绝至今的年代.地下水测年在地下水水文学中占有特殊的位置,地下水测年可以用来确定补给区,估算地下水流速度、流量、补给速率、水力传导系数和有效孔L隙度,而且年龄数据还可以用来完善地下水流模型.本研究选择华北平原为重点研究区,利用地下水中的同位素和化学组分的测试结果,应用水文地球化学及同位素水文学等相关知识,通过六种传统模型和反向质量平衡模型(NETPATH)对华北平原地下水年龄进行校正.根据年龄校正结果,分析了深层地下水的年龄变化特点,确定了水流路径上发生的水文地球化     

西北地区大气降水、地表水及地下水同位素组成特征探讨

在《西北地区地下水资源评价合理开发利用研究》各课题环境同位素研究的基础上,采用数理统计方法,对西北地区各类天然水体中的同位素组成特征给予了综合分析。根据大量实测资料,对地区雨水线、氢氧同位素的温度、高程、大陆效应等相关关系进行了定量回归分析;论述了河水和湖水中同位素的分布特征及其原因;并对地下水中同位素的分布特征及其机理进行了探讨。     

一种新的地下水年龄示踪剂--CFC

本文介绍了用CFC测定地下水年龄的新方法,概述了CFC的起源、分布特征和CFC的地下水测年原理,同时对CFC作为地下水测年工具的优越性和局限性进行了分析,介绍了取样要求和方法。     

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。     

河北平原第四系承压水4He与14C测年对比

⁴He是测定地下水年龄理想的示踪剂之一,由于测年时间尺度及多成因等问题,其测年结果通常与¹⁴C测年结果缺乏一致性。通过采集河北平原第四系承压水中的惰性气体（He、Ne、Ar、Kr、Xe）及¹⁴C样品,利用CE（封闭系统平衡）模型分离出地下水中的放射性成因⁴He_rad浓度为（5.43～8 994）×10^-8 cm³·STP/g,进而得到地下水的⁴He年龄为8.8～55.9 ka;相应样品的¹⁴C测年结果为7.7～35.2 ka。结果表明,2种测年结果在河北平原具有很好的一致性。     

塔里木盆地东北部大气降水氚浓度的恢复及应用

氚作为一种理想的示踪剂和测年技术手段,在地下水研究中应用广泛。为了解决塔里木盆地东北部地下水氚测年研究中的大气降水氚浓度恢复问题,采用因子分析法,建立了塔里木盆地东北部大气降水氚浓度模型,并用实测数据进行了模型校正,校正后模型计算结果与实测数据吻合良好,表明所建立的大气降水氚浓度模型较合理;同时,考虑到研究区大气中氚含量受20世纪大气层核试验的影响,采纳了前人部分研究成果,最终恢复了该区域1960—2009年大气降水氚浓度值。据此,将所恢复的大气降水氚浓度数据作为输入值,代入到氚测年的活塞流模型和混合流模型,计算了研究区4个地下水样的年龄,并分析了氚年龄计算结果的合理性,认为所获得的年龄数据符合当地水文地质条件,这进一步证明了本文所恢复的大气降水氚浓度值较为可靠。     

地下水年代学研究

对地下水年龄,测年方法及存在问题进行了初步分析,指出环境同位素方法是目前地下水测年中较为理想的方法。能动地＾１４Ｃ地下水测年的回顾,认为提高测年质量的关键是加强水岩作用和水动力混合影响研究,建议将测年纳入研究工作全过程。     

应用氚和14C方法确定柴达木盆地诺木洪地区地下水年龄

以柴达木盆地的诺木洪为研究区,利用氚与¹⁴C方法计算了当地各水体的年龄,分析地下水年龄分布特征及其可更新能力。结果表明：山区至冲洪积扇中部地下水年龄为15~18 a,为1952年之后补给的现代水,更新能力较强;冲洪积扇前缘地下水年龄不超过2 ka,具有现代水与古水混合的特征,更新能力较差;溢出带到盆地中心地下水年龄急剧变老,变化范围为5~28 ka,据此推测研究区溢出带位置的隐伏断层具阻水性质,该位置的地下水基本无更新能力。     

地下水与河水相互作用的研究进展

本文从地下水与河水的水流形态和水位动态变化 ,分析了二者的补排关系 ;详细介绍了地形地貌、水文地质、气候和人为因素等对地下水与河水相互作用的影响 ;综述了研究地下水与河水相互作用的研究方法 ,如野外实验和室内实验方法、动态资料分析方法、基流切割方法、水化学方法、地下水动力学方法等 ;评述了研究河流与含水层相互作用的解析模型和数值模型的发展状况。最后 ,指出多种方法的相互验证、数学模型中补排量和边界的处理、地下水与河水交错带的研究、河流与含水层相互作用的生态意义、加强相关学科的交流与合作将是未来的发展方向。     

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。      

基于GIS的鄂尔多斯白垩系盆地浅层地下水水质分布规律研究

文章以地下水质量标准为基础,结合鄂尔多斯白垩系盆地水资源现状,构建了研究区地下水水质评价指标体系,并对国标中部分指标限值提出了修正建议。通过建立浅层地下水水质模糊综合评价模型,对研究区地下水水质进行了综合评价,并以GIS为平台,对水质空间分布状况及其规律进行了研究。结果表明:总硬度、硫酸盐、溶解性总固体、氯化物指标的水化学分布对研究区地下水水质的影响最为明显,同时,盆地浅层地下水水质总体上相对较好,大部分地区地下水水质优于Ⅳ类,完全满足生活生产用水要求。     

地下水系统中的驱动力场分析和污染质运移模拟

本文介绍了地下水系统的概念和地下水系统分析方法,讨论了地下水系统模拟的驱动力场方法,推演出地下水驱动力方程和速度方程,建立了水流系统和污染质运移系统的模拟模型,并求得了它们的有限差分解,最后进行了实例模拟计算。     

多源4He及其积累年龄揭示的深层地下水更新能力——以保定-沧州剖面为例

地下水年龄是重要的水文地质参数,它直接揭示了地下水的循环时间和更新能力.由于不同同位素半衰期不同,导致的测年精度和范围各异,致使华北平原深层地下水年龄存在诸多争议.虽然地下水4He测年方法已经得到应用,但是对地下水中4He多种来源的认识依然不足.通过系统采集和分析华北平原保定-沧州深层地下水中惰性气体含量及其同位素组成...     

CFC在中国高放废物处置库预选区地下水研究中的应用

本文介绍了地下水测年的CFC方法及其原理,并将这种方法实际应用于我国高放废物处置库预选区——甘肃北山地区的水文地质研究,结果表明,研究区内沟谷洼地浅部地下水的CFC年龄在15~26a,基岩裂隙浅部地下水多为不含CFC的老水与含CFC的新水的混合水。在描述了确定混合比方法的基础上,根据样品CFC含量计算了研究区地下水的混合比。与氚相比,CFC是目前年轻地下水测年更好的工具,具有更多的优越性。