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鄂尔多斯白垩系地下水盆地地下水资源可持续性研究

王玮  
【摘要】:近年来,随着晋陕蒙能源重化工基地建设步伐的加快,鄂尔多斯白垩系盆地内地下水资源的开发程度逐渐提高,但是地下水的开发利用也造成了一系列的不良后果,包括地下水位的持续下降、河流流量衰减、湖泊海子的萎缩甚至消失、劣质水体的入侵等,寻找一种可持续利用的方式进行地下水资源的开发与管理已迫在眉睫。 本文中将地下水资源可持续性定义为以一种合理的方式开发利用地下水资源,使其可维持长时间正常开采而不会产生不良的环境、经济及社会后果。结合鄂尔多斯白垩系盆地的具体条件(气象、水文、地质、地貌、生态环境、水文地质条件等),分别从水循环系统、储存系统、水质因素等三个方面进行研究,在鄂尔多斯白垩系地下水盆地范围内首次系统地开展地下水资源可持续性研究工作(同时也是首次对一个尚未大规模开发利用的地下水系统,针对如何科学地进行地下水资源开发利用,实现水资源开发与社会、经济、环境协调发展,系统地开展地下水资源可持续性研究工作),寻找一整套在鄂尔多斯白垩系盆地内合理开发利用地下水,促进生态环境的良性发展的开发利用模式及可持续开发利用对策。 首先,以地下水系统理论为指导,对鄂尔多斯白垩系地下水系统进行了新的划分,根据含水层的地层年代、岩性特征和含水介质及地下水类型将含水层系统划分为3个含水层亚系统,即第四系孔隙、裂隙孔洞含水层亚系统,第三系裂隙孔隙含水层亚系统,白垩系孔隙裂隙含水层亚系统。根据地下水排泄归宿的不同,划分出沙漠高原东部地下水流子系统(无定河流域)(Ⅰ)、沙漠高原西部地下水流子系统(都思兔河流域)(Ⅱ)、沙漠高原北部地下水流子系统(摩林河流域)(Ⅲ)、黄土高原东部地下水流子系统(洛河、葫芦河流域)(Ⅳ)、黄土高原西部地下水流子系统(泾河流域)(Ⅴ)。 从地下水循环系统与地下水资源可持续性间的关系,首次利用考虑河流排泄、潜水蒸发、多含水层非完整井等诸多因素的理想数值模型,采用理想模型进行控制性数值试验、定性分析与定量分析相结合的方法,对北部沙漠高原区地下水资源可持续性进行了研究,并首次提出在北部沙漠高原区地下水开采目的层以白垩系承压含水层为宜,采用中段悬挂式非完整井形式开采,过滤器长度以100m为宜,对于无第四系含水岩组或第四系含水岩组较薄的地段,过滤器埋深宜大于50m。对于南部黄土高原区,在过境泾河河谷区采用傍河方式开采地下水,黄土塬区开采黄土层地下水,境内马莲河河谷区宜开采白垩系地下水。经多个网络数据库检索,本文所选用的控制性数值模型及针对鄂尔多 斯白奎系地下水盆地北部沙漠区所提出的地下水开发利用方式未见报道。 从储存系统与地下水资源可持续性间的关系,分析了区内储存系统的调节能力,对 防治区域地下水位持续下降提出了相应的措施:全盆地范围内控制开采总量,局部开采 地段控制开采强度,对需水量较大的用户,建议扩大水源地面积或新建其他水源地以控 制单个水源地的开采强度。从储存系统角度再次论证了北部沙漠高原区的开采方式。对 严重缺水地区生活用水提出了适当动用淡水储存量的解决方案,并指出要坚持科学勘 查、合理规划、适度开发的原则,以满足生活用水为主,不能无限制地开发利用地下淡 水。 从水质因素与地下水资源可持续性间的关系,重点研究了人类活动引发或促进的劣 质水体入侵对地下水资源可持续利用的影响,并针对不同的入侵方式提出了相应的治理 预防措施。对侧向劣质水体入侵,采用抽一注治理井组的方式治理;对于高矿化水体的 人工通道入侵,采用先封堵通道,然后在特定位置强抽的方式治理。另外对分质供水进 行了探讨。 整个研究过程表明,在鄂尔多斯白呈系地下水盆地要实现地下水资源的可持续利 用,加强地下水勘查工作,取得对地下水系统(包括地下水资源的形成条件、分布特征、 有关参数等)的正确认识是先决条件,并指出勘查工作应包含:区域地下水勘查、水源 地局部地下水勘查和专项研究三个不同层次的工作。 针对鄂尔多斯白至系地下水盆地的水资源特征,确定了盆地地下水资源开发利用的 原则,提出了包括加强地下水勘查、节约用水等在内的八条实现地下水资源可持续利用 的对策。


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