中国北方干旱半干旱区典型储水盆地地下水循环模式与水-岩作用研究——以太原盆地为例

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1、同济大学博士后学位论文中国北方干旱半干旱区典型储水盆地地下水循环模式与水-岩作用研究——以太原盆地为例姓名：李向全申请学位级别：博士后专业：岩土工程指导教师：卢耀如20070601摘要本文立足于水文地质与岩士工程领域的前沿性科学问题，以太原盆地为例，系统开展干旱区盆地尺度地下水循环模式与水一岩作用的课题研究，共取得如下几个方面主要成果与认识：1．系统提出盆地尺度地下水循环模式框架体系，即把盆地水文地质结构特征，地下水形成类型，多元水转化关系，地下水流动模式，地下水更新能力作为盆地地下水循环过程描述和评价的主要内容。在地下水循

2、环研究理论方面实现了新的创新与突破。2．通过建立多条水化学同位素剖面，集成应用水化学统计、水文地球化学模型和环境同位素特征分析与测年技术，并创立了微量元素示踪分析方法，对盆地地下水循环演化特征及水一岩作用机理从定性、定量两个方面展开研究。在研究技术方法上具有一定的创新性。3．提出了盆地孔隙水三种成冈类型：浅层现代水，为现代大气降水和地表水补给形成，补给年龄在3～60a之问；深层古水，为核爆以前补给形成。或第四系冰期补给形成的地下水，形成年龄在13000～21000a之间；混合水，是深层古水与浅层现代水混合形成，平均形成年龄在

3、lO～300a之间。4．研究了盆地多元水(孔隙水与周边岩溶水、砂岩裂隙水)的定量转化关系；太原市区以北地区岩溶水补给量占盆地孔隙水总补给鼍的30％以上；盆地东侧大部分地区以裂隙水补给为主，其中文水东南至平遥一带裂隙水补给鼍较高，占总补给量的60％以上。5．揭示了盆地地下水更新性变化规律：一是随着地下水埋深的加大，地下水更新能力逐渐变弱；二是盆地北部地下水更新能力较强，而自太原小店区向南盆地地下水更新能力逐渐变差；三是盆地边缘靠近基岩山区的区域地下水的更新能力较强，越向盆地中心地下水的更新能力越差。6．发现了盆地浅层高氟水形成

4、的两种水．岩作用机制：F-离子浓度l-2mg／l的高氟水主要与浅层地下水的蒸发浓缩效应有关；F-离子浓度大于2mg／l的高氟水主要由地下水对含氟矿物与盐分的溶解所致。关键词t盆地，地下水，循环模式，水．岩作用AbstractTIlispaperbasedonthefrontiersofhydrogeologicalandgeotechnicalengineeringsystematicallydevelopstheresearchofgroundwatercycleandwater-rockinteraetioninthes

5、caleofdroughtbasinmakingTaiyuanbasinasacase．Someofusefattasu

6、Bhavebeenachievedasfollows：1．Theframeworkofgroundwatercirculationmodelinbasinscalehavebeenproposedsystemically,namelythebasinhydrogeologicalstructurecharacteristics，typesofgroundwaterorigin,multi-watermix

7、ing，groundwaterflowpatternsandrenewability．ItiStheinnovationandbreakthroughofthegroundwatercycletheory．2．Byestablishinganumberofwaterchemicalisotopeprofiles，integratingwaterchemistrystatistics,hydrogeochemicalmodels，environmentisotopeanalysisanddatingtechniques，dev

8、elopingtraceranalysismethodbytraceelements，studingtheevolutioncharacterofbasingroundwatercycleandwater-rockinteractionmechanismfromtwoaspectsasqualitativeandquantitative,theinnovationoftechnicalmethodshasbeenrealized．3．T妇typesoftheporewaterorigininthebasinhavebeenp

9、roposed,namelyshallowmodemwaterrechargedbythemodematmosphericprecipitationandsurfacewaterwiththerechargingageof3---60a,deepancientwateroriginatin