论文部分内容阅读
环绕渤海地区所形成的环渤海经济圈,在中国对外开放的沿海发展战略中,占重要地位。地下水是环渤海地区主要的供水水源,地下水支撑环渤海地区经济发展和农业灌溉。集中过量开采地下水,导致水位下降,海水进入地下水,地下水水质咸化、恶化,制约了经济的发展。 本文以环渤海地区受到海水冲击最为强烈的中部秦皇岛洋戴河流域为研究对象,在综合分析气象、水文、地质、以往地下水开采资料以及海水入侵发展历程等基础上,根据海水入侵方向及工农业用水密集程度连续两年开展野外调查采样以及室内实验分析,运用水化学、氢氧稳定同位素(D,18O)、氟利昂(CFCs)的方法研究了降水、海水、地表水和地下水氢氧稳定同位素、水化学特征,揭示了海水入侵对地下水水位、水化学、同位素的影响。 主要结论有:(1)系统分析整理了海水入侵演变历时过程,海水入侵可分为6个阶段,建立了海水入侵面积与GDP相关关系:y=2.881e0.091x(R2=0.762),海水入侵面积随GDP的增长而增长,具体表现为当GDP低于300亿元/年时海水入侵面积快速增大,当GDP达到300亿元/年以上时,海水入侵面积增长速度变得非常缓慢。(2)通过水位监测法,阐明了每年的6月份海水入侵对于地下水位影响较大。因为此时海水平均潮位接近最高点,雨季还未到来,地下水没有降水、地表水及周围径流等的补给。(3)通过因子分析法,揭示了地下水水化学组分的不同来源,即海水入侵来源、水岩相互作用来源、人类活动来源;海水入侵对于地下水水化学组分变化的影响比例为35.13%;水岩相互作用因子对于地下水咸化影响比例为10.08%;人类来源因子对地下水咸化影响比例为31.93%。(4)通过同位素示踪法,揭示不同水体的关系,定量了海水入侵的比例。其中YDH011、YDH022、YDH085、YH06所在的南戴河村、枣园村海水入侵比例均超过10%。以留守营镇为中心的YH12、YDH071、YDH074、YDH075的采样点海水入侵的比例小于南戴河、枣园为中心的采样点。地表水、地下水水力联系密切,两者的δD和δ18O的拟合关系相似(δD=4.5δ18O-20.4,δD=4.6δ18O-20.1)。同时两者的δ18O、δD分布于当地大气降水线附近,表明地表水和地下水均来源于降水。由于受到了海水入侵的影响,部分地表水、地下水δ18O、δD偏离当地大气降水线较远。根据CFCs测年法查明研究区的地下水年龄,其变化范围为:33.5~48.5年,平均年龄是41.23年。平原区地下水水循环速度较快,为海水入侵提供了可能性。(5)应用Visual Modflow,阐明了在不同开采量及降雨条件下未来10年地下水位及Cl-的运移趋势。