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陇东盆地石油资源丰富,是甘肃省主要粮食产区和重要的能源化工基地,但区内地处半干旱地区,水资源短缺。近年来随着矿产资源的开发和基础设施的建设速度的加快,对水资源尤其是地下水资源的需求日益迫切和越来越大,合理开发水资源已成为一项重要课题摆在人们面前。而全面掌握陇东盆地地下水循环规律是合理开发利用地下水的前提和关键。 为此,开展了陇东盆地地下水循环研究。按照典型剖面位置选择原则,选取了具有区域代表性的两条剖面,即近马莲河剖面(G-G、剖面)和泾河剖面(E-E、剖面),对剖面上取得的数据通过地下水数值模拟技术和水化学分析,研究了典型剖面地下水的水动力规律和水化学特征,得出区内地下水循环规律: (1)通过典型剖面地下水数值模拟,确定了剖面上地下水流动方向,同时将水流系统划分为三个循环系统:局部循环系统、中间循环系统、区域循环系统。得出不同水流系统循环深度及循环宽度,在近马莲河剖面上三个循环系统深度依次为90~200、200~700、700~1200m,循环宽度为6~20、20~50、50~100km。泾河剖面三个循环系统深度依次为20~160、160~700、700~1000m,循环宽度为3~8、8~34、34~70km。 (2)对典型剖面地下水动力场进行了模拟,根据流速分布特征,将流速范围>0.015m/d、0.008~0.015m/d、<0.008m/d分别划分为强径流带、中等径流带、弱径流带。并对各径流带地下水运行更新时间进行计算,得出强径流带更新时间小于822年,中等径流带更新时间为4109—24657年,弱径流带更新时间大于24657年。 (3)分析了近马莲河剖面和泾河剖面两条剖面上水化学分布特征,利用吉布斯图分析了泾河剖面环河组、洛河组地下水水化学影响因素,结果表明岩土风化—溶滤作用控制了水体水化学特征;同时利用地下水水流路径上地下水中主要离子成分的变化和离子当量比值,对近马莲河剖面环河组、泾河剖面马莲河以西洛河组上的水化学演化进行分析,结果表明阳离子交替吸附、溶滤作用、沉淀作用在水化学演化中占主导地位。 (4)对近马莲河剖面环河组水流路径上饱和指数进行了计算,并对其溶解沉淀能力进行了分析,得出方解石、石膏、岩盐,在反应路径上存在溶解的趋势。对泾河剖面马莲河以西洛河组进行了质量平衡模拟,得出方解石的沉淀,白云石的溶解,阳离子交替吸附过程占主导地位。 (5)将剖面矿化度变化与地下水流速场相结合分析,得出矿化度变化与地下水流速场呈反相关,在流速较快区域矿化度变化小,在流速较慢地区矿化度变化大。并将近马莲河剖面、泾河剖面上水动力场与水化学场相结合,最终确定了两个剖面上的循环模式。 (6)近马莲河剖面上的循环模式。其强径流带分布于合道川,城西川的河道口处,循环深度不超过400m,水流速度约为0.019m/d,更新时间小于822年,矿化度值约为1-3,属于淡咸水,沿途发生去白云岩作用,主要分布于动力场的局部循环系统上,更新速率快,径流途径短。中等径流带位于天池泾河一线,循环深度不超过1200m,水流速度约为0.012m/d,更新时间为8767—24657年,矿化度范围1—5g/L,整体变化为从天池至泾河段,由咸水变为微咸水,发生富钠盐化与脱碳酸作用,在动力场的局部、中间、区域循环系统上都有分布,更新速率较慢,径流途径长。弱径流带位于北部罗阳上庄、天池、南部达溪河—泾河一线,循环深度不超过1200m,水流速度约为0.003m/d,更新时间大于24657年,除达溪河至泾河处罗汉洞组以及蒲河处洛河组矿化度小于1g/L,其他地区矿化度值为1—5g/L,由咸水变为微咸水,发生去白云岩与脱碳酸作用,在动力场的局部、中间、区域循环系统上都有分布,更新速率慢,径流途径较长。 (7)泾河剖面上的循环模式。其中等径流带分布于淡洪河,蒲河一线,左家川至马莲河一线,循环深度上不超过1000m,水流速度约为0.0075m/d,更新时间4109-24109年,矿化度值多变,淡洪河蒲河流域,矿化度值0—2g/L,局部循环带上为淡水,中间、区域循环带上为微咸水沿途发生了方解石沉淀,脱碳酸作用与溶滤作用。左家川至马莲河一线,矿化度值范围为1—10g/L,沿水流路径由咸水变为微咸水,沿程主要发生溶滤作用,与混合作用,主要分布于动力场的中间与区域循环系统上,更新速率快,径流途径长。弱径流带分布于涧沟河至潘杨涧河一线,蒲河至马莲河一线,左家川至马莲河一线,循环深度上不超过1000m,水流速度0.0015m/d,更新时间大于24109年,涧沟河至潘阳涧河处矿化度值1—3g/L,为微咸水,以溶滤作用为主。左家川至马莲河一线,矿化度值范围为0—3g/L,沿水流路径由淡水变为微咸水,沿程脱碳酸,去白云石作用,在动力场的局部、中间、区域循环系统上都有分布,更新速率慢,径流途径长。