同位素技术在地下水循环深度确定中的应用

地下水循环深度反映了地下水的可更新能力.在水文地质调查基础上,利用同位素技术对鄂尔多斯白垩系地下水盆地南北两区的地下水循环深度进行了研究.同位素数据表明,盆地北区现代水循环深度为210 m左右,现代水循环更替速度较快;南区现代水循环深度大约为160 m,水循环更替速度较北区稍慢.中深部环河组和洛河组地下水则保存着古地下水特征,地下水更替速度慢.因而可以加大北区地下水的勘察力度.     

我国河西走廊典型盆地深层地下水~(14)C年龄分布特征

地下水年龄是评价水资源的循环速度和更新能力的重要指标,随着科学技术的发展,放射性碳定年在地下水中的应用越来越普遍。采用~(14)C对河西地区典型盆地深层地下水年龄进行了计算,结果表明,河西走廊各盆地上游地下水较为年轻,金塔盆地、瓜州盆地山前地带地下水年龄小于50年,反映了较快的补给循环速度。各盆地沿地下水流向,年代变大,中游地区地下水主要形成于1万年以来,盆地下游深层地下水更为古老,部分地区超过1万年,更新能力差。     

我国北方地下水年龄测定问题讨论

对我国北方地区地下水的各种现行测年方法所存在的问题进行讨论。地下水中的氚元素特征能满足测定地下水年龄的活塞模型,但由于降水初期氚的浓度不易率定,只能定性或半定量确定地下水的年龄。氟利昂是人工合成化合物,自然界中没有天然成分,是一种理想的示踪剂,但氟利昂测定地下水的年龄限制在20世纪40年代之后降水的入渗补给。¹⁴C与⁴He测定地下水年龄的方法由于受到断裂带中排气影响,不易校正,所以不能适用于断陷盆地或活动断层地区。针对内蒙古高原、鄂尔多斯、华北平原地下水中氚浓度值仍然较高的现象进行讨论,认为该地区地下水的补给源区应该靠近我国西部的核试验场。同位素关系表明,渗漏的纳木错湖水与东部的地下水存在相关性,西藏内流区的渗漏水自西向东补给到了内蒙古高原、鄂尔多斯与华北平原。     

地下水年龄测试的主要方法与进展

地下水准确年龄的获取一直是水文地质学研究的热点和难点,受埋藏条件限制,水文地质参数获取困难,导致获取的地下水运移信息十分有限。环境同位素作为水体本身组成成分成为追踪水文过程有力的工具,其中,放射性同位素14C就是估计地下水年龄最重要的手段,然而,由于地下水溶解无机碳来源复杂,如何获得较好14C测试值以及校正14C初始值成为地下水14C年龄校正的关键。针对这一问题,在对同位素测年研究结果和取得的进展进行回顾的基础上,讨论了地下水14C测年方法的应用和校正方法的发展,为地下水定年的研究提供一定的参考。     

基于同位素技术的金衢盆地水循环研究

为查明金衢盆地各水体同位素特征,弄清各水体之间的相互关系,采集了研究区降水样品、具有代表性的地表水和地下水样品,通过对大降水中氘(D)、氧(~(18)O)同位素的分析,建立了当地大气降水线,结合地表水及各类地下水稳定同位素特征,对金衢盆地水循环模式进行了分析。通过对氚(T)及~(14)C同位素的分析对地下水的更新能力进行了评价。结果表明:金衢盆地降水线斜率及截距大于全球大气降水线的;地表水、松散层孔隙潜水及红层孔隙裂隙水主要接受大气降水补给;红层孔隙裂隙水接受松散层孔隙潜水的越流补给;环境同位素富集特征表明,地下水自盆地南北两侧向盆地中心流动;松散层孔隙潜水更新能力比红层孔隙裂隙水的强。     

鄂尔多斯北区地下水水化学特征对应分析研究

结合鄂尔多斯白垩系盆地北区环河含水岩组地下水水化学数据,以地下水中六大离子(K++Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO24-及HCO3-)和TDS为变量,应用对应分析法对环河组地下水水化学特征进行了分析。结果表明:研究区66个样本点被分为3个区,Ⅰ区地下水水化学类型多为SO24-、SO24--Cl-型,Ⅱ区多为HCO3--SO24--Cl-型,Ⅲ区多为HCO3-、HCO3--SO24-、HCO3--Cl-型。     

张掖市甘州区地下水中氟的分布规律和成因

在研究张掖盆地水文地质条件的基础上,结合水质测试资料,探讨张掖市甘州区地下水中氟离子空间分布规律并分析其产生原因。结果表明:从山前冲积平原至细土平原,浅层地下水中氟离子浓度逐渐增高;而深层地下水中氟离子浓度变化不明显。细土平原区地下水中氟离子浓度具有随深度的增加逐渐降低的垂直分带规律。丰富的氟物质来源、特殊的水文地质条件和水化学背景是导致甘州区浅层地下水中氟离子富集的主要原因。取用深层地下水是解决高氟区水质性缺水的有效手段。     

三工河流域氢氧同位素特征及其水循环意义

以新疆三工河流域为研究对象,通过对地表水、浅层地下水及深层地下水采样,分析δD、δ~(18)O及氘过量参数d的分布规律,得到地表水及地下水之间的转换关系。结果表明:山区降水是研究区内水体的主要补给源;降水向地表水转化过程中,受蒸发作用影响较弱;地表水在出山口入渗补给地下水过程中,经历了较强的蒸发作用,地表水入渗地下后,一部分转入深层地下水,一部分转入浅层地下水,地表水对地下水的补给贡献量所占的比例为78.0%;深层地下水与浅层地下水水力联系较密切,在平原区深层地下水逐渐向浅层地下水运移排泄;浅层地下水主要受地表水、灌溉水补给,少量受大气降水补给,受蒸发作用影响强烈。     

鄂尔多斯白垩系深层地下水可持续开采量评价

对鄂尔多斯市白垩系深层地下水的总储量和可更新能力进行了分析,利用同位素技术和地球化学方法确定了地下水的更新速率,计算出最大允许开采量为3.24亿m3/a。根据对已有供水水源地的统计分析,确定深层水的持续开采量为1.78亿m3/a。实例应用结果表明:利用同位素技术和地球化学方法确定地下水的更新速率,是评价深层地下水可持续开采量的有效方法之一;可持续开采量不是一成不变的,要实现完全意义上的可持续开采量评价还需要深入研究。     

疏勒河流域地下水化学特征及控制因素研究

为了解决疏勒河流域地下水退化过程中出现的生态环境问题,在分析疏勒河中下游盆地地下水TDS含量空间变化和分析地下水化学特征的基础上,阐明了控制该地区地下水化学演化的主要因素,结果表明:疏勒河流域地下水TDS含量从祁连山前至瓜州盆地逐渐增大,研究区地下水的流动方向为祁连山前→玉门-踏实盆地→瓜州盆地;祁连山前泉水、玉门-踏实盆地地下水和瓜州盆地地下水的主要水化学类型分别为Mg-Ca-HCO_3、Mg-Ca-HCO_3-SO_4、Na-Mg-SO_4-Cl型;控制疏勒河流域地下水水化学演化的主要因素包括岩石风化作用和蒸发结晶作用,其中岩石风化作用占主导地位。