涞源盆地地下水系统划分及水质演化分析毕业论文(编辑修改稿)

涞源盆地地下水系统划分及水质演化分析毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

析娘子关泉域岩溶水 的水文地质条件、岩溶发育规律以及水文地球化学特征，并用 PHREEQC 模拟该区可能的化学条件及相应条件下的矿物溶解状态，推测出地下水与其溶解矿物所处极限状态应为饱和状态，而实际应处于非饱和状态，若计算为过饱和状态，则应可能是分析数据错误所致 (李义连 等 ., 2020)；郭永海、沈照理等运用质量平衡模型研究河北平原从山前到滨海整个水流路径上所发生的水文地球化学作用以及水岩间质量交换 (郭永海 等 ., 1997)；王焰新等利用质量平衡反应模型，模拟山西柳林泉域岩溶地下水系统中的水一岩相互作用 (王焰新 等 ., 2020)；王广才等应用随机水文地球化学模拟方法，对平顶山矿区地下水系统中水一岩反应状态进行了随机水文地球化学模拟和评价 (王广才 等 ., 2020)。 另外，地热方面的研究，例如：陈宗宇对天津塘沽热田的地热回灌试验进行了地球化学模拟，确定回灌对储层性质的影响等 (陈宗宇 , 1998)。 总体上看，国内的水文地球化学模型的发展一直都比较薄弱，对于水文地球化学的应用面仍然较窄，应该进一步提高国内水文地球化学的开发和应用水平 (窦妍 , 2020)。 1. 3 研究目的及研究意义 涞源盆地受地质构造、地形地貌、气候以 及地下水超采等因素的影响，地下水资源匮乏。 水资源问题已经严重制约了当地经济、社会的可持续发展。 通过对涞源盆地地层、构造对地下水补给、径流和排泄规律影响的研究，划分涞源盆地地下水含水系统和地下水流动系统，从而 可以更好地对其地下水赋存、排泄等基本情况进行总结，帮助当地进行地下水资源的开发利用。 与此同时，以往对该地区的研究多注重于地下水水量，很少关注研究区内地下水水质的演化规律。 而当地的自然地理条件以及人类活动对地下水水质的影响有可能加剧地下水资源匮乏的现状。 由于地下水水质与当地经济发展、居民生活紧密相关，因此 对地下水化学成分的调查和研究具有重要意义。 通过对地下水化学成分的调查以及地下水化学演化规律的分析，能够一定程度上掌握自然地理条件和人类活动对地下水水质的影响，明确地球化学反应变化及地下水溶质运移特征。 1. 4 研究内容 与技术路线 本文通过对涞源盆地及四周基岩地区的地层岩性、地质构造以及地下水补给、径流和排泄过往研究资料的总结，对其地下水系统进行划分，归纳了各地下水系统的基本情况。 同时，对地下水化学成分的形成及其控制因素进行了研究，并对自然地理和人类活动对地下水化学成分的影响进行讨论。 通过收集与分析气象、水 文、地质与水文地质资料，讨论研究区地下水补给、径流和排泄条件。 同时基于水文地球化学资料分析了地下水化学演化特征。 中国地质大学 (北京 )2020 届本科毕业论文 4 2. 研究区概况 2. 1 自然 地理 概况 河北省涞源县位于太行山、燕山、恒山三山交汇处，是拒马源、涞水源、易水源三源发祥地。 全县总面积 2448 km2，辖 17 个乡镇， 285 个行政村，平均海拔 1000m 左右。 东邻涞水、易县，南接唐县、顺平、阜平，西界山西省灵丘县，北与河北蔚县相连，涞源县位于河北省保定地区西北部，太行山北端。 东经 114176。 20′~115176。 05′，北纬 39176。 01′~39176。 40′。 总面 积2448km2。 东北距北京 160 km，东距天津 210 km，东南距保定 89 km，山西大同市 256 km。 调查区位于涞源县西部 （图 21） ，区内包括涞源镇、留家庄乡、水堡镇、走马驿镇、南马庄乡、白石山镇以及上庄乡的一部分，总面积 1200 km2，占涞源县面积的 50%，地理坐标为东经 114176。 22′10″114176。 49′11″，北纬 39176。 36′4″39176。 24′9″，南北长约 59km，东西长约 36km。 调查区最北部的村庄为牙庭村，最南部为桑树堰，最西部为古道，最东部为东沟村。 涞源县主要调查区图见图 21。 图 21 研究区位置图 （阴影部分） 调查区处于温带半湿润季风气候区，大陆性季风气候特点显著，四季分明。 冬季寒冷干燥，盛行西北风；夏季凉爽湿润，盛行东南风；春季干燥多风，秋季凉爽少雨。 多年平均气温 8. 3℃。 历史最高气温 38. 8℃ ，最低气温 30. 6℃。 最大冻土深度 1. 5m。 多年平均日照 2690. 4 小时，无霜期 120180 天。 年平均风速 2. 4m/s，年最大风速 25m/s。 多年平均降水量 564. 6mm， 7 月、 8 月两个月降雨量占全年降雨量的 70%80%，由于降水的 年际变化大，年内分配不均匀，造成区内春旱、夏秋多雨的特点。 多年平均水面蒸发量 1229. 3mm。 中国地质大学 (北京 )2020 届本科毕业论文 5 涞源县主要有拒马河和唐河两大河流，均属于大清河水系，总长度 79. 65km，总流量 19. 24m3/s。 其中拒马河发源于涞源县城，为常年性河流，境内干流长 45. 65km，流域面积 1656 km2。 河道为砂卵石河床，季节性强，流量变幅较大。 历年平均径流量1. 03 亿 m3（ 19501999 年），最大年径流量 2. 39 亿 m3（ 1956 年），最小径流量为 0. 40亿 m3（ 1987 年）。 多年平均输沙量 96. 9 万吨。 主要支流有马圈沟、北屯河、西神山河。 唐河是大清河南支的一条主要干流，发源于山西省浑源县，从水堡镇进入调查区，自北向南，由走马驿镇流出调查区进入唐县。 在涞源境内长 34km，流域面积 792 km2。 2. 2 地质条件 调查区内北部为沉积岩出露区，南部为变质岩出露区，并有火成岩脉出露。 层内地层出露顺序和特征如下如图 22。 调查区内地质构造较为复杂，燕山运动形成的地质构造是调查区主题构造骨架。 据以往资料，区内地质构造有如下几组： 1) 褶皱 区内出露多个褶皱构造。 主要的褶皱构造如下： 团圆向斜：该向斜出露于调 查区北部的红泉 —牙庭一带，呈北东 40176。 方向展布，出露长约 35km，宽约 10km。 枢纽位于红泉 —牙庭一带，两翼主要由早古生代馒头组—冶里组组成，核部地层由马家沟组和亮甲山组构成。 两翼产状不对称，北西翼地层受牛栏 —陈家庄断裂影响，产状明显变陡，倾角一般在 6070176。 ，南东翼产状较缓，倾角一般在 10—20176。 之间，两翼地层向核部逐渐变缓，为一大型开阔歪斜褶皱。 在龙河水、水石塘以及对角沟可见中侏罗世土城子组角度不整合覆于向斜核部的马家沟组及亮甲山组之上。 2) 断层 调查区内断层构造发育，既有区域断层，又有小规模断层。 主要有以下 2 个断层： （ 1）北东 70176。 断裂，倾向北西，倾角 5585176。 ，属压扭性断裂，挤压破碎带宽，糜棱岩发育。 特别是涞源盆地中部的牌坊 冯村断层、金山口 黄花滩断层，破碎带宽度可达十米至百余米。 调查区内这几条断层控制了涞源南北两个盆地的南部边界。 （ 2）北东 4045176。 断裂，倾向北西或南东，倾角 6085176。 ，属压扭性断裂，挤压破碎带不发育，其中以北牛栏 陈家庄断层最长，长度约 27km，其两端延出调查区外。 构成涞源盆地西北部的地下水阻水边界。 该断层又分为两个区段，分别为北牛栏 东沟和东沟 陈家庄断层，其在 东沟被一条南北向断层阻断，但未影响断层的整体性质。 断层倾向西北，倾角 7080176。 西北盘上升，主要出露雾迷山组三段（ Jxw3）白云岩、含燧石条带白云岩；东南盘下降，主要出露青白口系硅质角砾岩（ Qnbrb）与馒头组（ Є12m）砖红色泥岩、页岩。 这组断层另外有寨沟门 坡水断层、沙岭 寨沟门断层等。 这些断层多为张性导水断层。 （ 3）北西 2030176。 断裂。 该组断裂倾向北东，倾角 6070176。 ，多属张扭性断裂。 该组断裂对塑造涞源盆地西南边界以及唐河在调查区内北段的流向起到了控制作用，如图 23。 （ 4）北西 4050176。 断裂。 该组断裂多发育于调查区西南，倾向北东，倾角 6570176。 多为张性断层。 其中马庄 望天岭断层构成了走马驿盆地的西南边界。 （ 5）南北向断裂。 调查区内本组断裂不甚发育，平面分布无规律性，展布方向中国地质大学 (北京 )2020 届本科毕业论文 6 为南北向或近南北向。 断层面倾向东，倾角 70—80176。 断裂带宽 50—100m，断裂带内岩石以脆性破裂为主。 次级滑动面上发育硅化镜面、擦痕线理、阶步，结构面力学性质为张性。 （ 6）东西向断裂。 该组断裂倾向向北或向南，倾角 5065176。 ，对唐河南部与西河的流向起到控制作用。 灰色中厚层鲕粒灰岩薄层或薄板状泥晶灰岩灰色中厚层白云岩、粗晶白云岩紫红色、砖红色页岩、泥岩灰色薄层或薄板状泥晶灰岩灰色薄层至巨厚层泥晶灰岩组成灰色中厚层含燧石结核灰岩灰色厚层泥晶灰岩、白云化泥晶灰岩灰色、褐灰色砾岩、砂质砾岩中下统上统下统震旦系元古界雾迷山组（ J x w ）馒头组（ ?12m ）张夏组（ ?2z ）崮山组（ ?3g ）炒米店组（ ? o ? ）冶里组（ O1y ）亮甲山组（ O1l ）中统马家沟组（ O2m ）寒武系奥陶系949124116土城子组（ J2tc h ）中统侏罗系古生界中生界界 系 统 组 岩性 厚度（ m ） 岩性描述 （Є 0ĉ） (Є3g) (Є2z) (Є12m) 中国地质大学 (北京 )2020 届本科毕业论文 7 图 22 涞源盆地北部层序地层 图 23 涞源盆地地区断层示意图 （Є 0ĉ） (Є3g) (Є2z) (Є12m) 中国地质大学 (北京 )2020 届本科毕业论文 8 3. 地下水系统的划分 3. 1 调查区水文地质条件 调查区内主要地貌类型为中高山，海拔在 7002100m 之间，沟谷纵横，地表水与地下水交替现象普遍。 调查区内的地层岩性、构造、地形地貌等都对区内地下水的补给、径流与排泄起到控制作用。 3. 1. 1 地下水的补给、径流和排泄条件 1) 地下水的补给 涞源盆地地下水主要接受大气降水入渗补给，渠道入渗补给、坑塘入渗补给以及工 矿水回归入渗补给量很小。 其中第四系潜水主要以大气降水和四周中高山地区地下水侧向径流补给为主，补给源为盆地周围中高山地区以岩溶水、裂隙水为主的基岩水和冲洪积扇顶部降水入渗形成的地下水，补给充足，径流通畅。 除了大气降水直接入渗补给和盆地周边基岩裂隙水补给外，涞源盆地主要靠盆地周边各冲沟洪水补给。 这部分山区山高谷深，洪水量大，洪水流入盆地边缘迅速入渗补给盆地地下水。 尤其盆地北部控制的山区沟谷，第四系洪积沙砾、卵石厚度大（见表 31），有利于蓄存洪水补给盆地地下水。 表 31 盆地外围沟谷中第四系洪积沙砾卵石层厚 度 沟谷段 黑石沟 留家庄 黄土岭 南坡底 红泉 艾河 上庄 甲村 厚度（ m） 2030 3050 2060 5080 2) 地下水径流特征 天然条件下，涞源盆地地下水自盆地四周中高山地区向盆地中心汇流。 北盆地地下水由北、西北、西向旗山至北海泉一带汇流，地下水水平运动较缓慢；盆地南部地下水基本上是自南向北流，地下水水平运动速度较快。 3) 地下水的排泄 涞源盆地地下水主要是以泉的形式排泄以及人工排泄。 在构造、岩性和地形的控制下，涞源盆地的地下水于盆地中心的低洼地带，即拒马河两岸相继溢出。 拒马 河是涞源盆地地下水的唯一排泄出口，以地表河水和河床卵砾石层地下水侧向径流的形式排泄。 根据以往调查资料，涞源盆地中心几个较大的泉均为受基岩控制的冲洪积扇地下水上升泉。 涞源盆地中心大量泉水出露于盆地北部冲洪积扇地下水溢出带与牌坊 冯村断层的复合部位。 由于盆地北部外围基岩控制面积较大，盆地面积较小，致使洪积扇扇体含水层均为沙砾卵石。 在山口处丰富的沙砾卵石孔隙水受到断裂控制，基岩阻挡溢出成泉。 此处形成拒马泉群景观 (张海波 等 ., 2020)。 拒马泉群由旗山泉、南关泉、北海泉、泉坊泉、杜村泉、石门泉、石门南泉等七个 较大泉群组成。 其中，北海泉位于本次调查的调查区内。 北海泉位于涞源县县城东中国地质大学 (北京 )2020 届本科毕业论文 9 部，唐朝在此修建文兴塔。 根据调查，北海泉在 1958 年人工开挖后，形成两个出水点，一个位于文兴塔东冲沟内，一个在文兴塔南侧。 开挖前后泉水总流量没有变化。 北海泉占地面积约为 2. 5 公顷。 泉水全年恒温，约为 7℃。 涞源盆地四周基岩山区，在地貌控制影响的情况下，有泉溢出。 如四角台、羊圈、清风沟等地均有流量较大的泉水出露。 其中，四角台西北出露的泉水，在人为破坏导致泉水水量大幅减少后，流量仍然达到近 200 m3/d；羊圈村西北的泉水雨季实测流量也达 到了 900 m3/d；烧车村的泉水流量达到 600 m3/d，曾作为饮料厂备用水源。 近年来，由于降雨量减少以及地下水的大量开采，使涞源盆地地下水水位大幅下降，盆地中大量泉点干涸。 如马圈沟门村村东泉水原为该村主要水源，现流量仅有约14 m3/d，该泉水已无法使用；水石塘村过去作。