發(fā)布時間：2017-08-04 04:16

  本文關(guān)鍵詞：新疆喀什經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)地下水文過程及高硫酸鹽形成機(jī)制研究

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【摘要】：喀什市是我國西部開放的重要口岸,是喀什地區(qū)政治、經(jīng)濟(jì)和文化的中心。為充分發(fā)揮喀什地區(qū)沿邊對外開放的區(qū)位優(yōu)勢,特設(shè)立喀什經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)并將之建設(shè)成為我國沿邊對外開放的重要窗口。隨著城市的發(fā)展,工業(yè)生產(chǎn)及群眾生活用水的需求不斷增加,當(dāng)?shù)厮Y源的合理開發(fā)利用已成為未來發(fā)展的重要議題。然而,喀什及其周邊縣區(qū)均屬于水質(zhì)型缺水地區(qū),地下水中硫酸鹽含量嚴(yán)重超標(biāo),積極改善城市生產(chǎn)生活用水條件已成為當(dāng)?shù)仄仍诿冀薜闹匾枨�。本文在“新疆喀什�?jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)地下水循環(huán)演化與生態(tài)效應(yīng)研究”項目支持下,以地下水動力學(xué)和水文地球化學(xué)理論為指導(dǎo),通過野外調(diào)研及試驗(yàn),利用環(huán)境同位素、典型剖面地下水流數(shù)值模擬及多組分溶質(zhì)反應(yīng)運(yùn)移模擬等手段,綜合分析研究地下水文過程、可更新能力及地下水中高硫酸鹽形成機(jī)制,為區(qū)域水資源合理開發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。獲得如下認(rèn)識:1、通過對研究區(qū)地質(zhì)地貌條件、地質(zhì)構(gòu)造條件、水動力場及環(huán)境同位素研究,將研究區(qū)地下水文過程分為三種類型:大尺度基底構(gòu)造簡單的地下水文過程、中等尺度基底起伏的地下水文過程和小尺度基底構(gòu)造簡單的地下水文過程。2、研究區(qū)北部克孜勒河流域地下水屬大尺度基底構(gòu)造簡單的地下水文過程,地下水來源于西南天山,受山區(qū)降水入滲、河谷潛流及冰雪融水補(bǔ)給,由出山口至克孜勒沖洪積扇區(qū),地表水入滲補(bǔ)給地下水,至沖積細(xì)土平原區(qū),地下水埋深變淺,局部地區(qū)以泉水的形式出露,地下水溢出補(bǔ)給地表水。含水層發(fā)育為二級水流系統(tǒng),局部水流系統(tǒng)發(fā)育深度為150~200m,地下水徑流速度為1.0~1.5m/d,地下水年齡小于50年;區(qū)域水流系統(tǒng)發(fā)育深度大于200m,地下水徑流速度小于1.0m/d,地下水年齡大于7Ka。從山前沖洪積扇到?jīng)_積細(xì)土平原,地下水更新速率由7%逐步減小至小于1%。3、研究區(qū)南部蓋孜河流域地下水屬中等尺度基底起伏的地下水文過程,地下水來源于昆侖山區(qū),受山區(qū)降水及基巖裂隙水補(bǔ)給由蓋孜河沖洪積扇區(qū)向北徑流,受庫木塔格背斜阻擋后轉(zhuǎn)東徑流至細(xì)土平原區(qū)排泄。從蓋孜河出山口經(jīng)沖洪積扇至沖積細(xì)土平原區(qū),地下水與地表水轉(zhuǎn)化頻繁。徑流過程中受蓋孜河大橋背斜影響,在背斜上下游形成近百米的跌水,在背斜—向斜—背斜構(gòu)造作用下,在蓋孜河沖洪積扇中下部形成大厚度潛水含水層。地下水發(fā)育三級水流系統(tǒng),局部水流系統(tǒng)發(fā)育深度為50~75m,地下水徑流速度為1.5~3.0m/d,地下水年齡小于20年;中間水流系統(tǒng)發(fā)育深度為120~160m,地下水年齡小于500年,地下水徑流速度為0.5~1.5 m/d;區(qū)域水流系統(tǒng)發(fā)育深度大于250m,地下水徑流速度小于0.5m/d,地下水年齡大于10Ka。從山前沖洪積扇到?jīng)_積細(xì)土平原,地下水更新速率逐漸減小,為7%~2%。4、研究區(qū)南部庫山河流域地下水屬小尺度基底構(gòu)造簡單的地下水文過程,由庫山河沖洪積扇向東部細(xì)土平原區(qū)徑流。從庫山河出山口至沖洪積扇前緣,地表水入滲補(bǔ)給地下水;至沖積細(xì)土平原區(qū),地下水溢出補(bǔ)給地表水。地下水來源于昆侖山區(qū),在地形及水文地質(zhì)條件影響下向東部低海拔平原區(qū)徑流。從庫山河出山口,地下水受上游地下水側(cè)向補(bǔ)給及雨洪入滲、河道入滲補(bǔ)給,向沖洪積扇前緣徑流,發(fā)育三級水流系統(tǒng),局部水流系統(tǒng)發(fā)育深度為75~100m,地下水徑流速度為1.0~3.0m/d,地下水年齡小于20年;中間水流系統(tǒng)發(fā)育深度為130~150m,地下水徑流速度為0.5~1.0m/d,地下水年齡小于5Ka;區(qū)域水流系統(tǒng)發(fā)育深度大于200m,地下水徑流速度小于0.5m/d地下水年齡大于5Ka。從山前沖洪積扇到?jīng)_積細(xì)土平原,地下水更新速率逐漸減小,為7%~2%。5、不同級別排泄基準(zhǔn)面、地形因素、地質(zhì)構(gòu)造及含水層滲透性的空間差異性造成三種不同尺度地下水文過程具有明顯的差異性。在北部克孜勒河流域,吐曼河作為主要排泄基準(zhǔn)面控制了地下水的整體走向,沿地下水流向,含水層滲透性能逐漸減弱,基底地形坡降逐漸變緩,地下水流速減緩;在南部蓋孜河流域,泉集河以及蓋孜河作為地下水最終排泄點(diǎn),控制地下水向北流動,在背斜構(gòu)造的阻水作用下,轉(zhuǎn)向東部排泄。背斜構(gòu)造的存在影響了地下水文過程,基底的起伏掩蓋了部分地形坡降引起的地下水流變化;在南部庫山河流域,含水層巖性主要以大厚度含卵砂礫石為主,基底地形坡降相對較大,排泄基準(zhǔn)面距離庫山河出山口較近,地下水文過程主要受含水層介質(zhì)、地形影響。6、通過地下水化學(xué)研究和34S同位素研究,喀什經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)地下水硫酸鹽濃度總體表現(xiàn)為北部高南部低。在北部克孜勒河流域,地下水中硫酸鹽濃度沿地下水流向逐漸增大,隨含水層深度的增加硫酸鹽濃度趨于減小,呈現(xiàn)出明顯的水平和垂直分帶特征。地下水硫酸鹽化學(xué)特征的分帶性除受到地下水埋深、地下水動力條件及水流路徑上沿程累積作用影響外,含水層中石膏礦物的的存在也影響地下水硫酸鹽的水文地球化學(xué)作用。7、通過建立多組分溶質(zhì)反應(yīng)運(yùn)移模型,以高硫酸鹽分布的克孜勒河剖面為研究對象,揭示在水流驅(qū)動下高硫酸鹽形成的水文地球化學(xué)過程。在地下水補(bǔ)給徑流區(qū),含水層介質(zhì)顆粒粗大,滲透能力強(qiáng),水流速度快,以石膏、方解石、白云石等溶濾作用為主;在地下水徑流排泄區(qū),含水層介質(zhì)顆粒細(xì)小,滲透能力差,水化學(xué)作用以蒸發(fā)濃縮和陽離子交替吸附作用為主。
【關(guān)鍵詞】：喀什經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū) 硫酸鹽 環(huán)境同位素 地下水流數(shù)值模擬 多組分溶質(zhì)反應(yīng)運(yùn)移
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P641
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-19
• 1.1 研究背景及選題意義12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在問題12-17
• 1.2.1 地下水文過程研究12-14
• 1.2.2 地下水高硫酸鹽形成機(jī)制研究14-16
• 1.2.3 研究區(qū)研究現(xiàn)狀16
• 1.2.4 存在問題16-17
• 1.3 研究內(nèi)容、方法及技術(shù)路線17-19
• 第二章 研究區(qū)概況19-35
• 2.1 自然地理條件19-22
• 2.1.1 交通地理位置19
• 2.1.2 氣候特征19-20
• 2.1.3 水文特征20-21
• 2.1.4 生態(tài)環(huán)境21-22
• 2.2 地質(zhì)地貌條件22-27
• 2.2.1 地形地貌22-23
• 2.2.2 地層巖性23-25
• 2.2.3 地質(zhì)構(gòu)造25-27
• 2.3 水文地質(zhì)條件27-35
• 2.3.1 地下水賦存條件27-29
• 2.3.2 地下水補(bǔ)排特征29-31
• 2.3.3 地下水動態(tài)特征31-35
• 第三章 典型剖面地下水動力場研究35-45
• 3.1 地下水流數(shù)值模擬35-41
• 3.1.1 地下水流概念模型35-37
• 3.1.2 地下水流數(shù)學(xué)模型及求解37-38
• 3.1.3 模型參數(shù)識別驗(yàn)證38-41
• 3.2 水動力場模擬結(jié)果分析41-45
• 3.2.1 地下水流動系統(tǒng)劃分及發(fā)育41-43
• 3.2.2 地下水流速分布及平均滯留時間43-45
• 第四章 地下水文過程同位素特征分析45-63
• 4.1 典型剖面氫氧穩(wěn)定同位素特征及應(yīng)用45-51
• 4.1.1 當(dāng)?shù)卮髿饨邓�45-46
• 4.1.2 氫氧穩(wěn)定同位素特征46-49
• 4.1.3 地下水補(bǔ)給高程估算49-51
• 4.2 放射性氚同位素特征及應(yīng)用51-61
• 4.2.1 經(jīng)驗(yàn)法估算地下水氚年齡51
• 4.2.2 氚同位素數(shù)學(xué)模型51-52
• 4.2.3 大氣降水氚恢復(fù)52-55
• 4.2.4 地下水氚年齡計算55-56
• 4.2.5 地下水更新速率計算56-58
• 4.2.6 地下水14C年齡58-61
• 4.3 研究區(qū)地下水文過程61-63
• 第五章 地下水高硫酸鹽形成機(jī)制63-79
• 5.1 地下水高硫酸鹽的水文地球化學(xué)特征及成因63-72
• 5.1.1 地下水主要離子地球化學(xué)特征63-66
• 5.1.2 地下水硫酸鹽水文地球化學(xué)特征66-67
• 5.1.3 地下水34S特征67-68
• 5.1.4 高硫酸鹽地下水成因分析68-72
• 5.2 典型剖面地下水多組分溶質(zhì)反應(yīng)運(yùn)移模擬72-79
• 5.2.1 原理及方法72-74
• 5.2.2 模型建立74-75
• 5.2.3 模擬結(jié)果及分析75-79
• 第六章 結(jié)論79-81
• 參考文獻(xiàn)81-88
• 攻讀學(xué)期間取得的研究成果88-89
• 致謝89

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