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《中国地质大学(北京)》 2017年
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巴丹吉林沙漠地下水对湖泊水均衡及其盐分变化的影响

巩艳萍  
【摘要】:巴丹吉林沙漠是我国第二大沙漠,具有高大沙山和众多湖泊并存的著名景观。其内的湖泊均为地下水补给型湖泊,且多数为盐湖和咸水湖,只有少数是微咸水湖。地下水以多种方式影响巴丹吉林沙漠湖泊的水均衡状态和盐分特征。本文重点研究了地下水向湖泊排泄的方式,以及地下水对封闭盐湖、半封闭微咸水湖水盐动态的影响,并通过数值模拟方法研究湖泊群汇水范围的空间展布特征。在湖泊周边和湖底,地下水可以通过泉的方式集中进行排泄。泉的类型包括4种:沟流型下降泉、渗流型下降泉、岛状上升泉和湖底泉。其中,浅部和深部湖底泉在苏木吉林湖泊洼地都已经观测到。本文建立了地下水补给型湖泊的通用水均衡动态和盐分变化模型,并在苏木吉林南湖这样的封闭盐湖和巴丹东湖这样的半封闭微咸水湖进行了应用分析。简化的封闭盐湖水均衡模型可以重现湖泊水位的季节性变化,表明地下水向沙漠湖泊的补给十分稳定,保证了受强烈蒸发影响的湖泊只有不到0.3 m的季节性水位变幅。苏木吉林、呼和吉林等封闭盐湖的积盐时间为800年至7000年,指示盐湖一般经历了数千年的形成演变历史。半封闭微咸水湖的形成与季节性地表排水通道的存在有关,只要湖泊与下游洼地之间的地貌分水岭相对高度低于湖水位季节性变幅的1/2即可发生,使得溢流期带走的盐量与封闭期增加的盐量平衡。采用简化的水盐均衡模型,证明半封闭湖泊的动态平衡点与净蒸发耗水占地下水对湖泊补给量的比例成非线性关系。模型计算出巴丹东湖的总溶解性固体(TDS)年平均值为1.67 g/L,与观测结果1.64 g/L非常接近,说明模型是可靠的。采用MODFLOW三维有限差分建模,对巴丹吉林沙漠湖泊群三维地下水流场进行了数值模拟。在此基础上划分了湖泊汇水范围,并讨论了湖与湖之间汇水范围的相互影响。湖泊群对区域地下水产生向心流的作用。浅层地下水的分水线呈U字形的包围单个湖泊,并与上游湖泊U字形分水线组成汇水范围,可形成廊道型汇水带。在剖面上,存在分隔浅层地下水和深层地下水的分水线。向湖泊汇水的流线簇具有三维叠置结构,下游湖泊的流线簇存在多个分支。汇水范围控制了湖泊接受地下水的水量来源,并因此而间接控制了湖泊对浅层地下水和深层地下水盐分的输入比例。
【学位授予单位】:中国地质大学(北京)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:P641;P343

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