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呼和浩特盆地开采胁迫下的地下水系统响应及适应性对策研究

张翼龙  
【摘要】:长久以来,地下水一直是呼和浩特市唯一的供水水源。在大规模集中开采和水和工程建设等人类活动的影响下,呼和浩特盆地地下水系统发生了明显的变化,产生了区域地下水水位持续下降,深层承压水降落漏斗不断扩展等地质环境问题。研究地下水系统在人类活动胁迫下的响应过程及特征将为解决呼和浩特盆地地下水可持续利用问题提供科学依据,同时对于王在实施的《内蒙古地下水保护行动计划》具有重要的指导意义。 地下水系统在人类活动的影响下不断演化,演化过程也受到地质因素的制约。本学位论文首先从水文地质条件研究开始,目的是提示含水层系统结构和地下水循环模式。 利用研究区内已有钻孔资料,结合钻探和物探方法,本次研究首次厘定了整个研究区内淤泥质粘土层的空间分布范围,并发现了淤泥质粘土层发生越流的范围应是从淤泥质粘土层分布边界到等厚度线70米的区域。并且以淤泥质粘土层为标志,将研究区内第四系含水层系统划分为单一结构含水层系统、浅层含水层系统和深层承压含水层系统。三个含水层系统之间存在密切的水力联系。 采用同位素和水文地球化学方法对地下水系统循环模式进行了识别。揭示了地下水主要补给来源是盆地周边山区的大气降水,而山区地下水通过沟谷潜流以侧向径流形式补给以及山区河水(洪水)在山前入渗补给是地下水主要补给机制。确定了浅层地下水现代水循环深度为60m,单一结构潜水现代循环深度为160m。 CFCs和3H测年结果表明研究区浅层地下水年龄一般小于60a,山前向平原区西南部逐渐增大,在桃花乡—白庙子乡一线以西地区,浅层地下水的年龄大于60a。深层承压水14C校正年龄为从现代至距今24.0Ka,从呼和浩特城区向西南部白庙子乡一带年龄逐渐增大。 采用地下水动态监测数据和地下水流场资料,阐述了人类活动胁迫下地下水系统响应特征和控制因素。从动态特征上地下水系统演化特征主要表现为地下水位持续下降。同时在一定阶段出现了地下水水位基本稳定的状态。地下水水位阶段性的稳定主要是与含水层结构因素的制约有关。从地下水流场演化特征上地下水系统演化主要表现为区域地下水位下降,其下降速率以人类活动强度密切相关。控制地下水演化的主要人类活动因素是平原区地下水开采和山区截伏流和水库工程。 采用GMS数值模拟软件建立了数值模拟模型,依据《内蒙古地下水保护行动计划》制定了地下水开采方案,并利用数值模拟模型预测了地下水系统的响应。 对比不同时期地下水资源评价结果,地下水系统演化的资源效应表现为浅层地下水可开采资源模数变小,深层承压水可利用模数增大;同时,可能导致的潜在地质环境效应为地而沉降和深层地下水污染。 最后,从地下水系统演化的主要控制因素和出现的地质环境效应角度出发提出了地下水可持续利用的对策和建议。


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