Knowledge Resource Center for Ecological Environment in Arid Area
| 干旱内陆盆地地下水咸化与蒸发-累盐相互作用机理研究 | |
| 刘亚磊 | |
| 出版年 | 2019 |
| 学位类型 | 博士 |
| 学位授予单位 | 中国地质大学 |
| 中文摘要 | 玛纳斯河流域是典型的干旱内陆盆地,也是我国棉花、葡萄等经济作物主要产地之一。随着区内耕地面积和人口数量的大幅度增加,用水需求增长,供需矛盾日趋尖锐,地下水处于长期超采状态,区域地下水位持续下降。水资源短缺、地下咸水咸化、土壤盐渍化等问题严重制约着当地社会经济发展。虽然,已有学者对研究区土壤盐渍化程度以及分布开展了大量研究工作,但是,土壤积盐对潜水和土壤蒸发的影响以及地下水咸化机理尚不清楚。本文旨在揭示玛纳斯河流域地下水咸化机理以及蒸发与土壤积盐的相互作用机理,为干旱内陆盆地水盐调控和水资源开发利用提供理论依据。本文的主要工作包括:(1)在综合分析水文地质条件和野外调查的基础上,采集地表水和第四系含水层地下水样品,测试水化学、稳定同位素以及放射性同位素特征,分析研究区地下水咸化机理,定量计算蒸发对咸化的贡献比。(2)在地下水流系统排泄区钻孔取样,测试弱透水层孔隙水水化学与稳定同位素特征,分析其咸化机理,评估其对含水层地下水咸化的影响。(3)在潜水蒸发排泄区,采用溴示踪方法计算研究区潜水蒸发速率;利用微型蒸渗仪、水盐热传感器原位监测土壤水盐动态和蒸发过程。(4)开展不同浓度与成分咸水在土柱中蒸发与盐分累积实验,采用数值模拟方法分析蒸发与盐分累积相互影响机理,以及盐壳形成后对土壤蒸发的反馈作用。通过研究得到以下结论:(1)研究区地下水矿化度相比山区水源增长了0.02-11.7g/L。采用氘盈余方法计算蒸发对地下水咸化的贡献比为0.14-49.85%;水-岩相互作用、矿物溶解以及植物蒸腾作用等综合影响占50.1-99.8%。(2)弱透水层沉积物富含CaSO_4晶体,古水文过程中蒸发浓缩作用强烈。但是,偏负的同位素特征表明弱透水层孔隙水发生过交替;受相邻含水层超采影响,弱透水层孔隙水对中深层地下水的贡献比为30%。(3)提出了研究区第四纪含水层地下水咸化模式,发现:含水层地下水超采引起高含盐量的弱透水层压密释水;灌溉入渗水溶解包气带易溶盐,补给并咸化浅层地下水;蒸发浓缩作用对地下水直接咸化作用并不显著。(4)典型区5-8月份潜水蒸发强度为0.04-2.26 mm/d,与表层含盐量表现出非线性关系;研究区土壤蒸发主要受含水量以及含盐量控制:沙漠地区包气带含水量低,蒸发速率低;盐渍化地区含水量高,受高含盐量(>10ms/cm)影响,蒸发速率极低。(5)由于蒸汽压影响,NaCl溶液浓度越高抑制蒸发越明显,降低了纯水蒸发8-23%的蒸发速率;NaCl溶液比MgSO_4溶液对蒸发抑制影响更强。由于硫酸镁结晶体-七水合硫酸镁易风化,MgSO_4溶液在初始期促进蒸发。(6)数值模拟结果表明:盐壳与阻滞系数的增长速率与蒸发速率呈正相关关系。盐壳阻滞作用是影响潜水蒸发速率下降的主要因素,比不考虑盐壳的情况,蒸发速率降低了0-10.0mm/d,平均值为7.5mm/d。 |
| 中文关键词 | 地下水咸化 ; 氘盈余 ; 潜水蒸发 ; 溴示踪 ; 粘性土孔隙水 ; 盐分累积 |
| 语种 | 中文 |
| 国家 | 中国 |
| 中图法分类号 | P641 |
| 来源机构 | 中国地质大学 |
| 资源类型 | 学位论文 |
| 条目标识符 | http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/337393 |
| 作者单位 | 中国地质大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 刘亚磊. 干旱内陆盆地地下水咸化与蒸发-累盐相互作用机理研究[D]. 中国地质大学,2019. |
| 条目包含的文件 | 条目无相关文件。 | |||||
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