风沙滩地区地下水水化学演化规律及优化开采模式研究

论文摘要

农村饮水问题是一个困扰我国多年的顽疾,目前全国尚有3亿多农村人口存在饮水安全问题。中共中央国务院《关于加快水利改革发展的决定》再次明确“继续推进农村饮水安全建设”。陕西省今年将启动了让白于山区农民彻底远离由于水资源缺乏导致的极度贫困的移民计划。白于山区既是资源型缺水,又是水质型缺水,农村饮水安全问题十分突出。特殊的自然和地质环境使得本区形成了大而积分布的苦咸水,但是,也存在淡水含水层和局部淡水区。如何科学地利用这些宝贵的淡水资源,建立面向水质的地下水资源优化开采模式是一项具有重要理论和实际价值的科学命题。本文以定边县移民新区板凳滩—长茂滩为切入点,在研究地下水赋存特征及富集规律、水化学特征及演化规律的基础上,重点研究了基于水质的地下水优化开采模型,并基于此进行了地下水优化开采区划与取水构筑物设计,旨在探索一种面向水质的地下水资源优化开采模式,指导本区及类似地区地下水资源的合理开发利用。研究内容及技术路线是：在分析国内外研究现状的基础上,从系统论的角度着眼,综合运用地下水动力学、水文地球化学、同位素、古水文地质、古河流地貌演化以及包气带水岩作用的原理与方法,从水文地质条件与地下水富集规律的分析出发,通过全面分析第四系地下水和白垩系地下水水化学特征、矿化度及氟离子分布特征,研究了地下淡水和苦咸水的形成机理,水质演化规律；以地下淡水资源与苦咸水的井下掺和为措施,以可开采淡水资源量最大化为目标,以矿化度为约束条件,采用解析法、数值法建立面向水质的淡水资源优化开采模型；根据优化模型预测结果,开展地下水优化开采区划与取水构筑物设计。研究结果表明,第四系含水层分布受控于古地理环境,在古河槽部位地下水富集。区域上第四系和白垩系地下水水质均以苦咸水与高氟水为主,部分地段分布有淡水。垂向上局部第四系潜水水质存在上淡下咸、上咸中淡下咸两种类型。高氟水及苦咸水成因以蒸发浓缩作用、溶滤富集为主。分别采用解析法和数值法建立了基于水质的地下水优化开采模型,根据模拟结果,将研究区划分为保护性生活饮用水开采区、混合开采区、不宜开采区,优化的管井深度为60-80m.80-120m、<20m。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题依据
• 1.1.1 政府重视和现状需求
• 1.1.2 科学问题及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 水文地球化学的国内外研究现状
• 1.2.2 饮水安全对策研究现状
• 1.2.3 地下水模拟
• 1.3 研究内容、方法和技术路线
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 研究方法与技术路线
• 第二章 地下水形成的自然与地质概况
• 2.1 地理位置
• 2.2 水文气象
• 2.2.1 气象
• 2.2.2 水文
• 2.3 地形地貌
• 2.3.1 地势
• 2.3.2 地貌
• 2.3.3 地层岩性
• 2.4 本章小结
• 第三章 地下水赋存特征及富集规律
• 3.1 研究区含水介质组成特征
• 3.2 研究区富水性特征
• 3.2.1 第四系萨拉乌苏组地下水
• 3.2.2 白垩系地下水
• 3.3 地下水富集规律分析
• 3.3.1 古地理环境对地下水富集的影响
• 3.3.2 沉积相对地下水富集的影响
• 3.3.3 地下水富集地段
• 3.4 地下水补径排特征
• 3.4.1 第四系地下水补径排特征
• 3.4.2 白垩系地下水补径排特征
• 3.5 地下水动态特征
• 3.6 本章小结
• 第四章 地下水水化学特征及演化规律
• 4.1 水化学样品的采样位置
• 4.2 地下水水化学类型
• 4.2.1 第四系水化学类型
• 4.2.2 白垩系水化学类型
• 4.3 地下水水质特征
• 4.3.1 矿化度及氟离子分布特征
• 4.3.2 地下水TDS与各主要离子相关性分析
• 4.3.3 F离子与各主要离子相关性分析
• 4.4 地下水水化学及水质演化规律
• 4.4.1 第四系地下水水化学及水质演化规律
• 4.4.2 白垩系地下水水化学及水质演化规律
• 4.5 本章小结
• 第五章 面向水质的地下水优化开采模型研究
• 5.1 影响因素
• 5.2 研究方法
• 5.2.1 解析法
• 5.2.2 数值法
• 5.3 计算结果
• 5.3.1 解析法
• 5.3.2 数值法
• 5.4 本章小结
• 第六章 基于水质的地下水优化开采区划与取水构筑物设计
• 6.1 开采区划原则
• 6.2 优化开采区划与取水构筑物设计
• 6.2.1 地下水开采区划
• 6.2.2 取水构筑物设计
• 6.3 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢