甘肃金塔盆地地下水水化学特征及其演化模拟

论文摘要

地下水是金塔盆地农业灌溉的主要水源。随着农田灌溉用水增加和经济社会不断发展,长期开发利用地下水使金塔盆地地下水水位持续下降,进而引起地下水化学成分演变。本文以金塔盆地地下水水化学成分特征为主要研究内容,通过现场采集52个地下水样以及鸳鸯池、解放村水库、北海子3个地表水样,室内检测水化学成分基础上,阐述了地下水水化学分布特征及其空间变异性,采用熵权—正态云模型评价地下水水质,并利用环境同位素示踪与Gibbs图、比值端元图及主要离子相互关系分析了地下水主要补给来源与水化学成分形成机制,同时基于PHREEQC软件反向模拟水文地球化学演化过程,得出主要结论如下:（1）地下水中阳离子以Na+、K+离子为主,阴离子以SO42-离子为主;CO32-、NO3-属强变异,K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Cl-、SO42-属中等变异,HCO3-属低等变异;TDS和总硬度受蒸发浓缩影响较大,浓度值相对较高,呈现一定相似性。（2）地下水水化学类型以SO4—Na·Mg型为主,总体上从补给区至排泄区由HCO3·SO4—Mg型过渡为SO4—Na·Mg型;地下水水质类别主要为Ⅴ类,从补给区至排泄区由Ⅲ类过渡为Ⅴ类。（3）Ca2+、K+、NO3-、HCO3-和地下水水位埋深呈现强空间相关性;TDS、总硬度和其他各离子具有较强空间相关性,表明各离子成分含量在空间上分布较为均匀。随机因素对各离子空间变异影响较小。（4）经氢氧同位素分析,鸳鸯池、解放村水库地表水与地下水之间存在密切水力联系,大气降水对于地下水补给微弱;鸳鸯灌区西北部边缘区域可能接受古地下水补给,东北部区域氢氧同位素富集;地下水年龄为3.16±0.2012.16±0.94ka,平均年龄为6.56±0.39ka。（5）基于PHREEQC软件模拟得出盆地地下水水化学成分从补给区至排泄区发生了白云石、石膏、高岭石、盐岩溶解,绿泥石、方解石沉淀,局部区域有文石、硬石膏沉淀以及钾长石、钠长石溶解。溶滤、蒸发浓缩及阳离子交替吸附作用是地下水化学成分形成与演化的主要影响因素。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 研究背景及意义
•   1.2 国内外研究进展
•     1.2.1 地下水水化学特征及其空间变异
•     1.2.2 环境同位素应用
•     1.2.3 水文地球化学模拟
•   1.3 研究内容与研究方法
•     1.3.1 主要研究内容
•     1.3.2 主要研究方法
•   1.4 技术路线
• 第二章 研究区概况
•   2.1 自然地理条件
•     2.1.1 地理位置
•     2.1.2 地形地貌
•     2.1.3 河流水系
•     2.1.4 水文气象
•     2.1.5 土壤植被
•   2.2 区域地质概况
•     2.2.1 地层岩性
•     2.2.2 地质构造
•   2.3 区域水文地质条件
• 第三章 地下水水化学特征
•   3.1 样品采集与分析
•     3.1.1 样品采集
•     3.1.2 指标测定
•   3.2 地下水水化学基本特征
•     3.2.1 水化学参数统计特征值分析
•     3.2.2 水化学参数相关性分析
•     3.2.3 水化学类型分布特征
•   3.3 地下水水质评价
•     3.3.1 单因子指数法
•     3.3.2 正态云模型法
• 第四章 地下水水化学空间变异性
•   4.1 水化学成分空间变化
•     4.1.1 径流方向离子含量变化
•     4.1.2 频数分布统计
•   4.2 水化学成分空间变异性
•   4.3 水化学成分空间分布格局
•     4.3.1 TDS与总硬度区域分布特征
•     4.3.2 pH值区域分布特征
•     4.3.3 主要阳离子区域分布特征
•     4.3.4 主要阴离子区域分布特征
•   4.4 地下水中―三氮‖分布特征
•     4.4.1 统计特征
•     4.4.2 空间分布特征
• 第五章 地下水水化学成分形成过程与机制
•   5.1 地下水补给来源与年龄
•     5.1.1 氢氧同位素测定与分析
•     5.1.2 碳同位素分析
•   5.2 地下水水化学成分形成机制
•     5.2.1 地下水与地表水水化学成分关联性
•     5.2.2 水化学成分与地下水水位埋深相关性
•     5.2.3 基于Gibbs图分析水化学成分来源
•     5.2.4 基于主要离子关系分析化学成分来源
•     5.2.5 岩石风化源类型判别
•   5.3 水质指标超标影响因素
• 第六章 地下水水化学成分演化模拟
•   6.1 水化学成分演化模拟
•     6.1.1 反向模拟理论基础
•     6.1.2 模拟路径选择
•     6.1.3 水溶组分平衡分布计算
•     6.1.4 可能矿物相与约束变量确定
•     6.1.5 水文地球化学反向模拟结果
•   6.2 结果分析
• 第七章 结论与展望
•   7.1 结论
•   7.2 存在不足与展望
• 参考文献
• 在学期间研究成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 陈建龙

导师: 钱鞠

关键词: 地下水水化学特征,云模型,空间变异性,环境同位素,反向模拟

来源: 兰州大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 地质学,地质学,环境科学与资源利用

单位: 兰州大学

分类号: P641.3;X523

总页数: 99

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