论文部分内容阅读
鄂尔多斯盆地蕴藏丰富的能源和矿产资源,是我国重要的能源基地。随着西部大开发战略不断推进,工业需水量不断增加。由于该区位于我国西北干旱、半干旱区,干燥少雨,地表水匮乏,对地下水的依赖较为突出,大量抽汲地下水造成了地下水位降低、水量减少、水质恶化、湖泊萎缩、植被退化和土壤沙化等一系列问题。积极探究盆地地下水循环规律,可持续地开发利用地下水资源,是新形势下的迫切要求。T?th(1963)创立的区域地下水流理论较好地揭示了盆地地下水运动规律,认为地下水是一种地质营力。该理论已被广泛应用于地下水勘查、油气等资源勘探等多个方面。本文在该理论最新研究成果指导下,选取鄂尔多斯白垩系盆地典型小流域——乌杜淖流域作为研究区,从面状和垂向两个维度探讨了小流域尺度的地下水动力场、水化学及同位素空间分布特征,并建立了全盆地典型剖面地下水流数值模型,加深了小流域尺度地下水流系统特征的认识。研究区42组潜水位高程和地表高程数据的相关性因子R2高达0.975,表明潜水位随地形起伏;四周分水岭附近是补给区,流域中心乌杜淖附近是排泄区,地下水由补给区流向排泄区,其中乌杜淖附近有大量自流井;自流井的分布范围呈北西南东走向,该范围可以近似代表排泄区范围,面积约占流域总面积的1/3;从补给区到排泄区,中层地下水的TDS、Cl-、Cl-/HCO3-、SO42-、Na+和Na+/Ca2+逐渐增大,Ca2+和HCO3-逐渐减小,补给区中层地下水化学类型是Ca-HCO3型,而排泄区是Na-HCO3型,局部出现Na-HCO3·Cl型水;补给区中层地下水的δD和δ18O高于排泄区,但都经历了蒸发浓缩过程;补给区中层地下水T活度为8.6~31.7TU,年龄较轻,而排泄区中层地下水T活度接近或小于1TU,年龄较老。通过比较自流区浅层和中层地下水研究发现,中层地下水水头通常高于浅层地下水;浅层水化学类型是Ca-HCO3型,中层是Na-HCO3型,局部出现Na-HCO3·Cl型水,中层地下水的δD和δ18O总体上低于浅层;Packer试验显示,排泄区DK2孔中地下水的TDS、基本离子和δD和δ18O呈现垂向分带性,认为这是由于所处水流系统不同导致水化学及同位素特征不同。选取典型剖面,采用实际地形起伏的定水头上边界进行数值模拟,发现乌杜淖流域东南方向发育的逆向水流系统下方存在内部驻点,该驻点是3个局部水流系统和1个区域水流系统交汇的部位,DK2孔恰好穿过3个水流系统,合理解释了DK2地下水化学及同位素具有垂向分带性的成因。