强烈开采含水层地下水劣变的同位素标识及预警研究

The deterioration of groundwater indicates the sharply decline of groundwater level and the change of groundwater quality which is the widespread phenomenon in the aquifer being exploited intensively. With the change of the hydrodynamic field, the natural distribution of isotopic content and the chemical composition in the groundwater are disturbed. The relationship between the isotopic content and the change of the chemical composition is beneficial to understand the reason of the deterioration of groundwater, which will be the implication and early warning for the development of groundwater level and quality. For solving the problems of the exhaustion of groundwater resources and groundwater pollution under the exploitation of groundwater, the groundwater in the Shijiazhuang Plain is deeply focused, and the change of isotopic content in the groundwater is the target. .The purposes of this study are to identify the source of key pollution factors which disturbed the natural baseline quality of groundwater, to seek the relationship between the isotopic content and the development trend of groundwater quantity and quality by setting up the groundwater flow and groundwater age numerical model based on the typical profile, to reveal the isotope identification of the deterioration of groundwater in the piedmont of the Taihang Mountains by studying the groundwater age and the change of groundwater composition. The development of groundwater quantity and quality would be understood based on the isotopic content and the pollution content, and the early warning would be supplied to protect the groundwater resource. Thus, this study has important significance with respect to both theoretical and practical purposes

地下水劣变是指含水层地下水位急剧下降、地下水质明显恶化的趋势，在地下水强烈开采的含水层中，这种变化更易发生。随着水动力场的变化，地下水中的水化学和同位素特征随之变化。水质变化和同位素响应的关联，利于搞清水质影响因素及其变化机理，起到地下水资源变化的指示和预警作用。本次研究以地下水强烈开采的石家庄平原为研究区，通过对地下水中稳定同位素及放射性同位素、地下水年龄结构和地下水化学特征变化的研究，识别地下水质变化因子、来源及强度，在构建典型剖面地下水流—地下水年龄数值模型的基础上，探寻不同开采模式下地下水质水量与同位素含量及地下水年龄的关系，揭示山前平原地下水开采条件下同位素对地下水劣变的标识，预测人类影响条件下水质水量与地下水年龄的演化，为保护地下水资源提供判断指标及预警手段。本项目的研究具有重要的理论和实践意义。

华北平原地下水长期超采，由此引起的水质恶化及水资源消耗问题成为地区经济发展的制约因素，尤其是山前平原，作为地下水的补给区，其资源的枯竭和水质的恶化将地区发展产生明显的影响。本次以华北平原的山前平原和中部平原为研究区，以地下水强烈开采为出发点，研究含水层的水动力条件、地下水化学条件和地下同位素含量等的变化和影响因素，提出识别不同区域水质恶化和资源枯竭的指标，作为资源保护的预警手段。.山前平原地下水位以1-3m/a的速度下降，地下水的δ18O逐渐富集、3H的循环深度逐渐加深，水体中的Ca2+、Mg2+、SO42-、Cl-、NO3-和TDS明显升高。地下水的开采加速了水循环，使得地下水年龄整体年轻，脆弱性降低，受到人类活动的影响程度大。中部平原内地下水的强烈开采使得承压含水层的 14C含量和δ18O值均逐渐降低，地下水的Cl-、TDS和F-离子升高。地下水的持续开采使得中部平原深部年老的储存水被开采出来，消耗了水资源储量，同时，弱透水层的压缩使得其中存在的化学物质进入含水层中从而影响水质。.δ18O值、3H的分布深度和地下水年龄的变化可作为判断山前地下劣变与否的标识。地面沉降发展规模、地下水14C含量和δ18O值的变化可作为判断中部品平原地下水劣的标识。该研究为华北平原地下水劣变提出一种预警判断方法，为水资源的保护提供技术手段。.δ18O值、3H分布深度和地下水年龄也可作为判断山前地下劣变与否的标识。地面沉降发展规模、地下水14C含量和δ18O值可作为判断中部品平原地下水劣的标识。该研究为华北平原地下水劣变提出一种预警判断方法，为水资源的保护提供技术手段。