鄂尔多斯盆地都思兔河和摩林河水化学成分形成及变化机制研究

摘要

鄂尔多斯盆地位于我国西北地区东部，横跨甘肃、宁夏、陕西、内蒙古及山西五省区，地质上是一个以中生界为主体的大型构造沉积盆地，属典型的干旱-半干旱气候，区内降水稀少，蒸发强烈。长期以来，水资源短缺严重阻碍这一地区的经济和社会发展。 随着区内能源重化工基地的建设，工农业生产的发展，城市化程度和人民生活水平的提高，水资源供需矛盾更加突出，水已成为制约区内经济和社会发展、人民生活水平提高和生态环境改善的主要因素。 为了合理地开发利用鄂尔多斯盆地的水资源，保护生态环境，在系统查明盆地内地下水的赋存及补、径、排条件的基础上，选择区内有代表性的河流，研究其水化学演化规律及水化学成分形成机制，使用水化学及同位素方法，确定地下水与地表水的相互转化关系，不但对盆地内其他河流类似问题的研究具有示范作用，而且对合理开发利用盆地的水资源有着重要的意义。 本论文在充分收集研究区地质、水文地质资料并进行分析研究的基础上，对都思兔河与摩林河各河段分别进行了同位素及水化学样品的采样与分析，结合在区内收集的大量地下水、河水、湖水同位素及水化学分析结果，应用水文地质学、水文地球化学、同位素水文学的新理论及新方法，对都思兔河与摩林河水的同位素及水化学空间分布特征进行了分析，首次使用水文地球化学理论及模型，并结合同位素瑞利(Rayleigh)分馏模型，确定了都思兔河与摩林河各河段河水化学成分形成的主要作用和形成机制，揭示了河水与地下水的相互转化关系。把同位素瑞利分馏模型创造性地应用于河水蒸发比例的计算上，确定了都思兔河各河段河水的蒸发比例。 结果表明，都思兔河河水水化学成分的形成，除了与地质、水文地质及地层、岩性条件有关外，主要受到了溶解沉淀作用、蒸发浓缩作用、混合作用等的控制，但在不同的河段，各种作用的重要性是不同的。 在河流的上游，对河水化学成分形成起主要作用的是溶解沉淀作用、蒸发浓缩作用及混合作用；在河流的中上游，对河水化学成分形成起主要作用的是蒸发浓缩作用和溶解沉淀作用； 在河流的中游，对河水化学成分形成起主要作用的是混合作用与溶解沉淀作用； 在河流的中下游，对河水化学成分形成起主要作用的是混合作用、蒸发浓缩作用及溶解沉淀作用； 在河流的下游，对河水化学成分形成起主要作用的是蒸发浓缩作用与混合作用。 对于摩林河来讲，影响其水化学成分的因素除了地质、水文地质条件外，在河流的上游，控制河水化学成分的主要作用是方解石的溶解及离子交替吸附作用，在河流的中游则是蒸发浓缩作用及混合作用，下游河水受到了雨水稀释作用的影响。 从同位素瑞利分馏所计算的河水蒸发比例来看，在整个流程上，河水的蒸发量是相当大的。因此在这一地区，应尽量避免修建水库等地表水体，以减少宝贵水资源的无效蒸发。 上述成果为鄂尔多斯白垩系自流盆地的地下水资源评价提供了基础资料，为流域水资源的合理开发利用提供了科学依据。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章综述

1.1选题的目的与研究意义

1.2研究现状与发展趋势

1.3研究内容、技术路线与创新点

1.3.1主要研究内容及思路

1.3.2主要成果特色与创新之处

第2章 水化学及同位素基本理论与方法

2.1活度系数的计算

2.2水溶组分平衡分布及矿物饱和指数的计算

2.2.1 水溶组分平衡分布计算的含意

2.2.2水溶组分平衡分布计算的基本方程

2.2.3方程的求解

2.2.4活度系数的校正

2.2.5叠代步骤

2.2.6矿物饱和指数的计算

2.3质量平衡模拟

2.3.1模拟方法概述

2.3.2算例分析

2.4同位素瑞利分馏及水体蒸发比例的计算

2.4.1 同位素组成及其表示方法

2.4.2瑞利同位素分馏

第3章 研究区概况及其地质与水文地质背景

3.1自然地理概况

3.1.1 交通位置

3.1.2地形地貌

3.1.3气象水文

3.2地质背景

3.2.1 地层

3.2.2构造

3.3水文地质条件

3.3.1 地下水主要含水岩组

3.3.2地下水系统

3.3.3 都思兔河流域水文地质条件概述

3.3.4摩林河流域水文地质条件概述

第4章都思兔河水化学成分形成及变化机制研究

4.1 都思兔河流量及水化学成分的空间变化

4.1.1河流量的空间变化

4.1.2河水化学成分的空间变化规律

4.2都思兔河水的同位素成分特征

4.3 都思兔河水流量及水化学的形成机制分析

4.3.1 水质分析结果及饱和指数沿流程的变化

4.3.2第一段(DST1-DST3)

4.3.3第二段(DST3-DST5)

4.3.4第三段(DST5-DST6)

4.3.5第四段(DST6-DST8)

第5章 摩林河水化学成分形成及变化机制研究

5.1 摩林河水化学成分沿流程的变化

5.1.1水质分析结果

5.1.2河水化学成分沿流程的变化

5.1.3 河水相对矿物的饱和指数沿流程的变化

5.2摩林河水的同位素成分特征

5.3 摩林河水化学成分的形成机制分析

5.3.1 ML1点处河水化学成分的形成

5.3.2 ML1一ML2段水化学成分变化的分析

5.3.3 ML2-ML3段水化学成分变化的分析

第6章 结 论

参考文献

致谢

附录