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能源基地的建设对于国民经济的持续健康发展和人民生活水平的提高起着决定性作用，关系到我国的国家安全。我国大型能源基地大部分分布在干旱半干旱地区，生态环境十分脆弱，水资源短缺制约着能源基地建设和社会经济的发展。分布广泛的地下水资源成为了能源基地主要的供水水源，但干旱区地下水资源开发势必影响到地下水的演化趋势，以及地表植被、河流和湖淖等生态环境要素。随着能源基地经济发展和建设，为了满足日益增长的水资源需求，大批的地下水水源地相继建成并投入使用。地下水的过量开采，急剧改变了天然条件下的水循环模式，进而导致水化学场和水动力场发生了巨大的变化，改变了地下水的演化趋势，这一变化打破了水文—生态系统间的平衡状态，产生了湖泊萎缩、土地荒漠化、植被退化等一系列的生态水文问题，恶劣的生态环境与能源基地建设发展极不适应。因此，为了协调好能源开发、地下水资源利用、生态环境之间的关系，开展能源基地水源地开采胁迫下的地下水演化及预测研究具有重要的理论意义和应用价值。 本研究以鄂尔多斯能源基地浩勒报吉水源地作为研究对象。在对水文气象、地质、水文地质等基础性资料进行分析的基础上，根据高频率的地下水位动态监测数据，揭示地下水动力系统变化特征;通过野外调查采样和室内分析，综合运用水化学、同位素的示踪作用和水文地球化学模拟技术，分别从定性和定量角度阐明地下水补径排条件的变化;进而利用数值模拟和遥感技术，分析预测地下水的演化趋势及对湖泊、植被的潜在影响。研究的主要结论有: (1)利用水位监测技术，揭示了自然因素和人类活动影响下的地下水动力系统变化特征，区分了能源基地开发、农业灌溉和气候因素对地下水系统的影响。自然因素中，降水入渗和蒸散发作用控制着潜水动态变化，其对地下水位动态会产生长期的作用效果;浩勒报吉水源地的开采和农业灌溉活动是影响地下水位变化的主要人为因素，其对地下水位变化的影响是短暂性的。估算了潜水日蒸发量的变化，植被生长季初期第四系地下水日蒸发量在5.40-6.75 mm/d波动，平均值为6.15 mm/d;而植被生长季高峰期浅层白垩系地下水日蒸发量在9.90-14.94mm/d变化，平均值为12.48 mm/d。识别了地下水位降落漏斗，其范围可能从中部区域延伸到了西部边界。 (2)综合利用相关分析、离子比例系数、离子交换、矿物饱和指数、Gibbs图等多种方法，揭示了地下水水化学形成作用。岩石风化作用是控制研究区地下水化学演化的主要机制;岩盐、石膏、芒硝、长石的溶解作用，方解石和白云石的沉淀以及阳离子交换作用是主要的地球化学过程。运用反向地球化学模拟技术，定量揭示了地球化学过程在水源地开采胁迫下的变化。结果表明浩勒报吉水源地开采可能在一定程度上加速了石膏、岩盐和白云石的溶解作用，减缓了方解石的沉淀作用。水源地对承压水的开采改变了其补径排方式，促使地下水化学演化发生显著变化，使得影响区域内的地下水矿化度呈现明显减小趋势;并诱发上部潜水大量越流补给承压水，引起了承压水水化学类型的急剧改变。 (3)通过同位素示踪法，阐明了降水、地表水及地下水的同位素特征。当地大气降水线(LMWL)为δD=4.89δ18O-13.48(r2=0.87)，降水同位素的季节效应明显;湖水受强烈蒸发影响同位素富集，蒸发线(LEL)为δD=1.35δ18O-25.95(r2=0.88);地下水数据分布在大气降水线附近，表明降水是区内地下水的补给来源。通过δD和δ18O的空间分布特征，识别了潜水和承压水流动路径、补给和排泄的变化。潜水在现状开采条件下已经形成了局部的地下水降落漏斗，承压水中形成了较大的区域性地下水降落漏斗，原本作为地下水排泄去路的南部区域已演变为地下水的补给区域之一，原来地下水的径流区已经演变为地下水的排泄区。 (4)利用数值模拟技术，进行了地下水均衡分析，并分别预测了水源地维持现状开采和减采条件下未来30年地下水资源的变化趋势。结果表明，2003年9月-2004年8月，地下水系统总补给量为15.24×104m3/d，主要以降雨入渗量为主，占总补给量的75.8％;总排泄量为14.30×104m3/d，以潜水蒸发和苏贝淖排泄量为主，二者分别占总排泄量的45.3％和40.1％;补排差0.94×104m3/d。水源地维持现状开采条件下，30年末在水源地开采井附近形成了明显的降落漏斗，漏斗中心最大降深是11.70 m。水源地减采条件下，水源替代工程的实施将会取得显著成效，地下水位恢复明显，原来形成的地下水降落漏斗也随之消失。如果水源替代工程不能如期投入使用，那么增加的承压水开采量将由动用储存量、袭夺潜水蒸发量和苏贝淖排泄量，以及激发侧向补给量和侧向排泄的减少量组成。 (5)综合运用遥感和数值模拟技术，定量阐明和预测了水源地开采对湖泊和植被的潜在影响。苏贝淖和奎生淖在2006-2011年期间，水域面积呈现出缩减的趋势，年均减少率分别为0.2224 km2/year、0.071 km2/year。水源地维持现状开采条件下，苏贝淖排泄量从预测初期2010年的1743.64×104m3/a减小为2039年末的717.26×104m3/a;减采条件下，湖淖恢复也十分缓慢。2000-2007年间研究区植被覆盖整体改善，局部恶化，退化区主要分布在苏贝淖、奎生淖、乌审旗碱厂附近，但在之后的2009-2011年间植被覆盖由局部退化发展成为了整体退化趋势，佐证了地下水开采对植被覆盖产生负面影响的事实。无论水源地维持现状开采，还是减少开采量，都将会严重威胁到研究区内喜水的湖沼草滩类植物的生长，而对其他旱生植物影响不大。 (6)为了实现能源基地地下水资源的合理开发利用，提出了四点建议:一是建立浩勒报吉水源地地下水动态监测网络;二是尽快建立水源地卫生防护带;三是坚持开源与节流并举，尤其要重视节水;四是水资源开发与生态环境保护相结合。