山西太原盆地孔隙地下水系统演化与相关环境问题成因分析

论文题目: 山西太原盆地孔隙地下水系统演化与相关环境问题成因分析

论文类型: 博士论文

论文专业: 环境工程

作者: 郭清海

导师: 王焰新

关键词: 孔隙水系统,地质演化,三维可视化,地球化学演化,水文地球化学模拟,水资源环境问题,脆弱性,太原盆地

文献来源: 中国地质大学

发表年度: 2005

论文摘要: 山西太原盆地是我国北方典型的大型新生代断陷盆地。自晚新生代以来，在盆地地质演化过程的控制下，区内形成了结构复杂的孔隙地下水系统。在盆地中，孔隙地下水是地质历史时期内多种地质要素综合作用的产物，也是区域地质演化过程中最活跃的因子之一，它不仅可视为地质环境变化的受体和信息载体，而且，作为区域水循环的重要环节，盆地地下水对区域气候变化及区内相关人类活动的规模、强度也有重要的指示意义。而在太原盆地，地下水开发利用与不断加剧的其他人类活动，如采矿、土地利用、水利工程的兴建、城市化进程等，已经深刻地改变了地下水的天然赋存环境和区域水循环条件，引发了一系列相关的水资源-环境问题，如区域地下水位下降、城市地面沉降、地下水污染等。这些环境问题的成因分析均有赖于对盆地孔隙地下水的流动、赋存及水质演化规律的研究。这样，对盆地孔隙地下水系统在构造运动、气候变化及人类活动影响下的演化过程进行探讨，并对孔隙水系统的介质空间结构加以分析，以科学认识区内孔隙地下水的流动途径、赋存方式及地球化学演化格局，不但具有深刻的理论意义，也具有重要的实际价值。 地下水演化过程与地下水系统结构的认识是分析地下水环境问题成因的基础。本文开展了盆地地质演化过程的研究与孔隙介质结构的三维可视化分析，以期在时间和空间上把握研究对象——太原盆地孔隙地下水系统——的整体格局。首先，我们利用物探资料、钻孔资料编制了盆地基底、第四系底板及现代地貌面的形态特征图，通过对上述图件的分析，发现盆地现代地貌面的基本特征为北高南低，整体来看，全区内现代地貌面的高程相差不大；而盆地第三系与第四系底板的形态则总体上表现出西深东浅的特征，在区内东西两侧高程相差极大。这说明在晚新生代以来，盆地新构造运动的特点为西侧快速断陷、沉降幅度大、沉积物厚度大；而东侧断裂活动相对较弱、沉降幅度较小、沉积物厚度也远小于西部。太原盆地在晚新生代以来的这种构造运动特点控制了区内的沉积过程与古水文演化过程，换言之，晚新生代以来盆地的地质演化过程在大时间尺度内控制着盆地孔隙地下水系统的形成及孔隙地下水的演化。然后，我们利用盆地内的大量钻孔资料，将盆地孔隙介质概化为砾石、砾砂、粗砂、中砂、细砂、粉砂、粉土、粉质粘土、粘土等9种岩性，并辅以适当的虚拟钻孔，通过在研究区开展岩相、沉积韵律与沉积旋回研究，以GMS为工具建立了盆地孔隙介质结构的三维可视化模型。该模型可直观、真实地显示盆地松散地层(约200m之内)的分布规律。如果说盆地地质演化过程的研究控制了区内地下水演化的时间

论文目录:

摘要

ABSTRACT

第一章 绪言

1.1 论文选题依据

1.2 国内外研究现状

1.2.1 地下水系统演化

1.2.2 地下介质空间结构的可视化

1.2.3 地下水脆弱性

1.3 研究基础、研究内容与技术路线

1.3.1 研究基础

1.3.2 研究内容与技术路线

第二章 自然地理及地质概况

2.1 自然地理概况

2.2 地质及水文地质概况

2.2.1 地层

2.2.2 构造

2.2.3 水文地质条件

第三章 地质演化过程

3.1 基本构造格局的形成

3.2 晚新生代沉积过程

3.3 晚新生代古水文演化过程

第四章 孔隙介质结构的三维可视化模型

4.1 构建孔隙介质结构可视化模型的方法

4.2 研究区孔隙介质结构可视化模型的建立

4.3 研究区孔隙介质可视化模型的水文地质意义

第五章 孔隙水地球化学演化

5.1 孔隙水水化学特征

5.1.1 浅层孔隙水水化学特征

5.1.2 中深层孔隙水水化学特征

5.2 中深层孔隙水水化学分带及其指示意义

5.3 中深层孔隙水地球化学过程

5.4 中深层孔隙水地球化学演化模拟

5.4.1 利用PHREEQC进行反向地球化学模拟的基本过程

5.4.2 地下水流路径的选取

5.4.3 路径1的水文地球化学模拟

5.4.4 路径2的水文地球化学模拟

第六章 地下水环境问题成因分析

6.1 区域地下水位下降

6.2 太原市地面沉降

6.2.1 地面沉降历史与现状

6.2.2 地面沉降成因分析

6.3 太原市地下水污染

6.3.1 地下水水质演化趋势及水污染现状

6.3.2 地下水污染成因分析

第七章 浅层孔隙水脆弱性研究

7.1 地下水脆弱性的定义及常见评价方法

7.2 浅层孔隙水系统的内在脆弱性评价

7.2.1 评价模型——DRASTIC模型

7.2.2 DRASTIC模型的评分过程

7.2.3 脆弱性评价结果

7.3 浅层孔隙水系统对砷污染的特殊脆弱性评价

7.3.1 脆弱性评价模型的指标体系

7.3.2 脆弱性评价模型的指标评分标准

7.3.3 脆弱性评价模型的指标权重

7.3.4 脆弱性评价结果

第八章 结论与建议

致谢

参考文献

附表1 盆地水样水化学属性及常量组分含量一览表

附表2 盆地水样微量组分含量一览表

附表3 盆地水样同位素测试结果一览表

附表4 太原市孔隙水历史水质资料一览表

发布时间: 2007-01-12

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