论文部分内容阅读
“宁东能源化工基地”被列为国家13个重点开发的亿吨级矿区之一。盐池地区为其重要的组成部分，位于宁夏回族自治区东部、毛乌素沙漠南缘，是我国北方水资源比较贫乏的地区之一，地下水资源是该地区主要的供水水源。但该地区大部分地下水矿化度高、氟离子含量超标严重，水质整体较差，水资源的贫乏再加上水质性缺水，使得水资源成为制约当地发展的重要因素。经勘查发现，在盐池北部地区存在着优质的地下淡水资源。因此，对盐池地区地下淡水形成机理的研究为地下水资源的开发保护提供了科学依据，对于保障能源化工基地建设、当地经济发展和人民生活水平提高有着重要的意义。本文将包气带、饱水带作为一个具有紧密联系的整体，在整理分析前人资料的基础上，通过野外踏勘取样、室内模拟、水文地球化学模拟以及水-盐均衡分析等方法，分析了地下水水质形成的影响因素，揭示了盐池地区地下淡水的形成机理，取得如下成果：（1）通过水质空间分布特征分析得出：在天然条件下，研究区地下水化学特征在空间上具有明显的分带性和区域性。在研究区西、南部地下水矿化度均大于1g/L，F离子含量大于1mg/L，水质差；而在研究区北部地下水矿化度均小于1g/L，F离子含量小于1mg/L，水质较好。（2）选取典型的包气带土体进行易溶盐实验，研究区南部包气带主要为第四系风积洪积物，易溶盐含量高，在垂向上易溶盐以及各离子含量在包气带上部大于包气带下部，在西井滩、北王圈一带地表出现明显的盐渍化；研究区北部包气带为第四系风积沙，易溶盐含量低，在垂向上易溶盐及各离子含量随着深度的增加而稍有增加，在包气带土壤颗粒较细的地方盐分出现富集。包气带与地下水联系紧密，盐分上行与下行交替频繁。（3）选取研究区具有代表性的岩土体风积沙和环河组砂岩进行室内淋滤实验，得出了实验条件下风积沙和细砂岩的物源供应能力，并得出了水-岩相互作用的三个反应阶段：淋滤实验初期，为质量传递控制阶段；第二阶段为质量传递与界面反应联合控制阶段；第三阶段为界面反应控制阶段。（4）水质形成过程分析表明，包气带及含水层是地下水中化学组分的基本物源，水动力条件影响着地下水的补径排及更新速度，强烈的蒸发作用使得地下水中盐分发生富集和浓缩。（5）进行水-盐均衡计算得出：在研究区北部风沙滩地区盐分补排差为-2.81×10~3kg/a，地下水盐分浓度每年可以降低0.23ug/L（以氯离子计）。（6）地下水水质形成过程中，风积沙的特殊性质使得降水入渗补给条件好、水-岩作用弱、淋溶盐分少、毛细上升能力弱，对地下淡水的形成有着决定性的作用；另外大量来自毛乌素沙漠地下淡水的侧向径流补给，与区内地下水发生混合稀释作用，对区内地下淡水的形成有着重要的作用；各个影响因素使得盐池北部地区盐分的输入与输出处于基本均衡状态。盐池北部地下水系统盐分补排基本均衡无累积、包气带及含水层盐分含量低、大部分补给水源为低矿化度的水，因此经过长期的发展与演化便形成了淡水。