Modelo de transformación de migración de partículas
El frente de las montañas Qilian es una estructura imbricada compuesta por grandes fallas de cabalgamiento. Este grupo de fallas de compresión y el cinturón plegado de la montaña Qilian forman juntos un acuífero, lo que dificulta que el agua subterránea en la mayoría de las áreas montañosas ingrese directamente a la cuenca a través de conexiones hidráulicas subterráneas. El agua subterránea en las llanuras solo puede recargarse a través de ríos de montaña y corrientes subterráneas en el. zonas de falla norte-sur. Los datos isotópicos proporcionan una base para profundizar aún más la comprensión anterior.
(1) Reglas de la evolución isotópica
Los ríos de montaña de las montañas Qilian pasan a través de la zona altamente permeable donde las rocas cristalinas en el límite de la cuenca del sur del río Heihe están en contacto con los depósitos aluviales del piedemonte, y se filtran hacia abajo para recargar las aguas subterráneas en las zonas llanas. La distribución del contorno del contenido de tritio en las aguas subterráneas de la cuenca sur muestra este patrón. El contenido de tritio freático se distribuye en una banda a lo largo de la dirección del flujo, lo que indica la existencia objetiva de recarga de montañas y ríos, pero la escala y el grado de recarga son diferentes en diferentes áreas.
Como se puede ver en la Figura 8-2, los puntos de muestreo de isótopos del agua subterránea y del agua de los ríos de montaña en el área del piedemonte de Gobi caen en la misma área de la línea de precipitación atmosférica, lo que indica que el agua subterránea en la zona de Gobi se recarga con el agua de los ríos de montaña. Los datos hidroquímicos también indican que el agua de los ríos suministra agua subterránea (consulte la Figura 4-5 para obtener más detalles).
También se puede ver en la Figura 8-2 que existe una cierta relación entre el agua subterránea profunda en la zona de oasis de la cuenca sur de la cuenca del río Heihe y el agua de la fisura del lecho rocoso expuesta en el paso de montaña. . En el diagrama δD-δ18O, el agua subterránea profunda en la zona del oasis se encuentra en el área de distribución de agua de la fisura del lecho rocoso montañoso, en el extremo más bajo de la línea de precipitación, y los valores de isótopos de deuterio y oxígeno son más bajos que en la zona de Gobi del Piamonte. y aguas subterráneas de ríos de montaña, lo que indica que es posible que se recarguen aguas subterráneas profundas. El δ18O promedio del nivel de la fisura del lecho rocoso es -9,8‰, y el δ18O promedio del agua subterránea profunda en la zona del oasis es -9,7‰. Según la relación entre δ18O y la temperatura (Figura 8-3), se estima que las temperaturas de recarga de aguas subterráneas profundas son 9,8 ℃ y 10 ℃ respectivamente. Luego, según el gradiente de temperatura (0,7 ℃/100 m), la elevación de recarga es. se calcula que es superior a 3600 m, cerca de la línea de nieve local Elevación 3800 ~ 4200 m.
Además, el agua de la fisura del lecho rocoso expuesta en el paso de montaña es agua salada con alta salinidad, lo cual es diferente del agua de los ríos y de las aguas subterráneas poco profundas en zonas montañosas. Como se puede ver en la Figura 8-2, no hay evaporación, sino el resultado de la interacción agua-roca a largo plazo, es decir, agua subterránea con escorrentía profunda. Por lo tanto, se especula que puede existir escorrentía subterránea en lo profundo de la zona de contacto entre áreas montañosas y cuencas (al menos por debajo de los 300 m). La relación en la Figura 8-4 muestra la misma información.
A excepción del río Heihe, la mayor parte del agua subterránea en el área de Zhangye proviene de la recarga lateral frente a la montaña Minle en el sureste. En la zona del río Liyuan, el suministro de agua del río también es suficiente. Hay dos áreas con alto contenido de tritio en el área de Zhangye, que están ubicadas a ambos lados de la corriente principal del río Heihe y la carretera de montaña del río Liyuan. Según los datos de precipitación de las estaciones de los condados de Sunan y Qilian en las montañas Qilian, las dos áreas con mayor contenido de tritio están relacionadas con la recarga de precipitaciones de montaña a través de montañas y ríos.
Figura 8-2 Relación δD-δ18O entre el agua subterránea en la cuenca sur de la cuenca del río Heihe y el agua de manantial y el agua superficial en el área del piedemonte.
Figura 8-3 Curva de correlación entre la precipitación δ18O y la temperatura del aire (T) en Zhangye, cuenca del río Heihe
En la zona de filtración del piedemonte de la cuenca este de Jiuquan, está principalmente conectada por el suministro del río Taolai y del río Hongshuangba, pero el contenido de tritio freático en esta cuenca es significativamente menor que el de la cuenca Zhangye, y es similar al contenido de tritio en el río Taolai en la zona montañosa, lo que refleja las características isotópicas del tramos superiores del río Taolai.
Figura 8-4 Identificación de la recarga de aguas subterráneas a partir de aguas superficiales en la cuenca del río Heihe
Contenido de tritio y 14C en las aguas subterráneas en el área de la llanura entre la desembocadura del brazo principal del río Heihe Río (estación Yingluoxia) y Beishan Las características de la sección transversal se muestran en la Figura 8-5. La profundidad de recarga del agua del río con alto contenido de tritio en la llanura del piedemonte es mayor que en el área del oasis. El rango de recarga del agua del río disminuye a lo largo del río y se limita a un cierto rango en ambos lados del río. El perfil de 14C también refleja claramente la fuerte recarga de infiltración de agua moderna con un alto contenido de 14C en la zona del piedemonte de Gobi, con una profundidad de recarga que supera los 400 m (limitada por la profundidad de muestreo).
En definitiva, en la llanura piamontesa, las precipitaciones y la recarga de infiltración de los ríos de montaña son los métodos principales, y la evaporación tiene poco impacto. En el proceso de escorrentía subterránea que fluye río abajo, debido al efecto de bloqueo del agua del levantamiento estructural, fluye fuera del suelo en forma de agua de manantial en la zona de desbordamiento y se descarga en el río.
(2) Características de la escorrentía subterránea aguas abajo de la cuenca
Como se puede ver en la Figura 8-2, el agua freática (profundidad del pozo inferior a 20 m) en el área del oasis de La cuenca de Zhangye se encuentra en la parte superior derecha del cuadrado de la línea de precipitación. En comparación con la precipitación local, δ18O es menor y mayor que en las zonas montañosas. El agua subterránea a una profundidad media (profundidad del pozo 20 ~ 100 m) es similar al agua subterránea en la zona del piedemonte de Gobi y los ríos extramontañosos, lo que indica que proviene del agua subterránea. zona de infiltración del piedemonte. Las muestras de agua subterránea profunda en la zona del oasis (Masaru Ibuka, 100 m) tienen las mismas características isotópicas que el agua de manantial del Piamonte. Estas muestras están expuestas por el agua subterránea de la montaña en la zona de la falla del Piamonte, lo que indica que el agua subterránea profunda en la cuenca de Zhangye es. recargado por la escorrentía subterránea de las montañas.
La segunda es la conexión hidráulica entre la cuenca de Zhangye y la cuenca de Jiuquan.
La cuenca de Zhangye y la cuenca este de Jiuquan pertenecen ambas a la cuenca sur de la cuenca del río Heihe y están delimitado por el levantamiento del basamento de lutita del Terciario. Según el Instituto Provincial de Estudios Hidrogeológicos de Gansu (2002), las dos cuencas tienen condiciones independientes de recarga, escorrentía y descarga de aguas subterráneas y son dos subsistemas de aguas subterráneas. El agua subterránea en la cuenca oriental de Zhangye fluye de sureste a noroeste y se descarga en el río Heihe. El agua subterránea en la cuenca este de Jiuquan en el oeste fluye de suroeste a noreste. Parte de ella se evapora y se descarga en el estanque de sal, y otra parte se descarga en el río Heihe.
Del análisis de la relación entre los niveles freáticos, resulta difícil tener una conexión hidráulica entre los flujos de agua subterránea en las dos cuencas en condiciones naturales.
Figura 8-5 a Perfil de cambio del contenido de tritio en la sección Yingluoxia-Beishan de la cuenca del río Heihe
Figura 8-5 b Cambios en el contenido de b a 14C en Yingluoxia-Beishan Sección de la cuenca del río Heihe Vista en sección.
Figura 8-6 Perfil de cambios en el contenido de tritio en las aguas subterráneas en las cuencas de Jiuquan y Zhangye en la cuenca del río Heihe
Figura 8-6 b Perfil de cambios en el contenido de tritio en las aguas subterráneas en Cuencas de Jiuquan y Zhangye en la cuenca del río Heihe
Figura 8-6 Perfil de variación de δ18O c en el agua subterránea desde Jiuquan hasta la cuenca de Zhangye en la cuenca del río Heihe
Figura 8-6d Perfil de variación de δD en el agua subterránea desde la cuenca de Jiuquan hasta la cuenca de Zhangye en la cuenca del río Heihe
La Figura 8-6 muestra los perfiles de tritio y 14C del agua subterránea entre las cuencas de Jiuquan y Zhangye. Los dos perfiles tienen * * * características. Los contenidos de tritio y 14C en el agua subterránea a ambos lados del levantamiento muestran características de mutación. En el lado de Jiuquan, el contenido de tritio y 14C del agua subterránea son significativamente menores que los de la cuenca oriental de Zhangye, y la zona de transición entre los dos es muy pequeña, lo que indica que el agua subterránea de la cuenca de Zhangye no ingresa a la cuenca oriental de Jiuquan en grandes cantidades. Además, la dirección de escorrentía del agua subterránea en las dos cuencas ha cambiado en la zona de elevación oculta y fluye hacia arriba hacia el agua superficial o hacia abajo hacia el desfiladero de Zhengyi. La conexión hidráulica entre el agua subterránea en las dos cuencas es débil. Los valores de δ18O y δD en la cuenca oriental de Jiuquan son relativamente bajos, mientras que los valores de δ18O y δD en la cuenca de Zhangye son relativamente altos, lo que se caracteriza por mutaciones ascendentes ocultas en Gaotai.
Hay contenido de tritio (contenido de 14C (valores de 18O y δD)) entre la cuenca de Zhangye y la cuenca de Jiuquan, que son inferiores a -9‰ y -60‰ respectivamente en ambos lados del área de bajo valor. el contenido de tritio del agua subterránea y el contenido de 14C aumentan gradualmente, y los valores de δ18O y δD aumentan gradualmente, lo que indica que la conexión hidráulica del agua subterránea entre las dos cuencas es muy débil. El agua subterránea suministrada por el agua superficial y el agua de riego en el. Las áreas de oasis artificiales en ambos lados tienen mayores contenidos de tritio y 14C, y los valores de δ18O y δD son relativamente altos. Los altos contenidos de tritio y 14C indican una nueva recarga de agua subterránea, y los valores altos de δ18O y δD reflejan que el agua de recarga. La fuente se ve afectada por la evaporación.
Otro perfil similar es Yuanshanzi en la llanura del piedemonte de las montañas Qilian. La sección entre Shiba Inu se muestra en la Figura 8-7. Esta sección corre diagonalmente a través de la cuenca de Jiuquan y el norte. parte de la cuenca de Zhangye, y discurre en dirección norte-noreste, básicamente a lo largo de la dirección del flujo de agua. Las características isotópicas de este tramo son similares a las del tramo Zhangye-Jiuquan. Los bajos valores de tritio, 14C, δ18O y. δD se encuentran entre las dos cuencas. El agua subterránea fluye principalmente horizontalmente desde el piedemonte hasta el centro de la cuenca, que es un área de escurrimiento lento, lo que refleja la débil conexión hidráulica entre las dos cuencas. p>
En resumen, en ambos lados. de la zona de elevación subterránea entre la cuenca de Jiuquandong y la cuenca de Zhangye, los isótopos del agua subterránea y la información hidroquímica indican que la conexión hidráulica del agua subterránea entre las dos cuencas es débil y la elevación constituye el vínculo entre las dos cuencas. El límite natural del subsistema de agua subterránea.
3. Conexión hidráulica entre la cuenca sur y la cuenca Jinta-Huahaizi.
Beishan es el límite sur de las cuencas oriental de Zhangye y Jiuquan, y la cuenca norte. Límite de la cuenca de Huahaizi. La corriente principal del río Heihe desemboca en la cuenca de Jinta-Huahaizi a través de la cuenca de Zhangye y el desfiladero de Zhengyi, y el río Taolai desemboca en la cuenca de Jinta-Huahaizi a través de la cuenca de Jiuquan y Yuanyangchi. Debido a la obstrucción de Beishan, básicamente no existe una conexión hidráulica subterránea entre las dos cuencas.
A juzgar por la distribución de tritio en el agua subterránea aguas arriba y aguas abajo de Zhengyi Gorge, las características del contenido de tritio en el sur. cuenca son significativamente diferentes de los de la cuenca norte. El contenido de tritio en el agua subterránea aguas arriba de Zhengyi Gorge es menor que el de la cuenca norte aguas abajo (ver Figura 4-14). Los valores promedio de tritio en aguas superficiales y subterráneas en la estación Dingxin (34,7 TU en aguas superficiales, 35,10 TU en aguas subterráneas) son significativamente más altos que los de la estación Zhengyixia aguas arriba (27,7 TU en aguas superficiales, 35,10 TU en aguas subterráneas). El perfil de isótopos a lo largo de la dirección del flujo también refleja esta característica (Figura 4-35). Los datos hidroquímicos indican que los cambios en los macroiones y la salinidad del agua subterránea en la cuenca sur y la cuenca norte son dos procesos independientes (consulte la Figura 4-6). Por lo tanto, se cree que no existe una conexión hidráulica obvia entre el agua subterránea en la sección superior de Zhengyi Gorge y el agua subterránea en la sección inferior. El agua subterránea en la sección inferior proviene principalmente del riego del río Heihe. p>
Según el contenido de tritio del agua subterránea en la cuenca de Jiuquan, la zona de desbordamiento El contenido de tritio en el agua subterránea profunda es muy bajo, menos de 10 TU El contenido de tritio en el agua subterránea en la cuenca de Jinta. 25 TU) es mucho más alto que el de la cuenca de Jiuquan (ver Tabla 4-7), lo que indica que la conexión hidráulica profunda entre las dos cuencas es débil debido al agua freática cerca de la ciudad de Jiuquan. El contenido de tritio no es muy diferente de eso. de agua subterránea de Jinta, por lo que no se puede descartar que las aguas subterráneas poco profundas de la cuenca de Jiuquan y la cuenca de Jinta estén conectadas hidráulicamente a través del flujo inferior del valle. Pero a juzgar por el contenido de tritio, incluso si existe esta conexión hidráulica, la escala de recarga de escorrentía subterránea en la cuenca de Jiuquan es limitada. El contenido de tritio en el agua subterránea de la cuenca de Jinta es de 39 UT, y el contenido de tritio en el agua del cercano embalse de Yuanyangchi es de 40 UT, lo que refleja que el agua subterránea en la cuenca de Jinta proviene principalmente del riego con aguas superficiales.
Figura 8-7a Cambio del perfil del contenido de tritio en el agua subterránea de Yuanshanzi a Shibainu en la cuenca del río Heihe
Figura 8-7b Cambio del perfil de δD en el agua subterránea de Yuanshanzi a Shibainu en la Cuenca del río Heihe
Figura 8-7c Perfil de variación del δ18O del agua subterránea desde Yuanshanzi a Chaiu en la cuenca del río Heihe
4.
Jinta-Huahaizi El límite entre la cuenca y la cuenca Ejina se encuentra en la zona de elevación oculta cerca de Diwan Dongliang en la parte noreste de la cuenca Jinta-Huahaizi.
Hay colinas residuales de lecho de roca en los extremos este y oeste de la zona de levantamiento oculta de Diwan Liangdong. La parte media de la zona de levantamiento es el valle del río Heihe, que es el límite noreste de la cuenca Jinta-Huahaizi y el cruce con el. Cuenca de Ejina. La litología de la capa suelta a ambos lados del levantamiento es básicamente la misma, pero el espesor es diferente. La litología del levantamiento del sótano en un lado de la cuenca Jinta es lutita del Cretácico.
Según el mapa de distribución de tritio freático (Figura 4-14), el contenido de tritio del agua subterránea en el área de Dingxin-Gulinai es relativamente alto y existe un proceso de escorrentía subterránea desde la cuenca de Dingxin hasta los pastizales de Gulinai. . Los datos hidroquímicos también reflejan que el agua subterránea en Gulinai proviene de la recarga de escorrentía lateral de la sección Dingxin-Langxinshan (ver Figura 4-5 para más detalles).
El perfil de tritio de la cuenca Jiuquan-Ejina (Figura 8-8d) muestra que el contenido de tritio en el agua subterránea en la sección Zhengyixia-Langxinshan es alto, y el agua subterránea obviamente se recarga con el agua del río, mientras que El contenido de tritio en las aguas subterráneas aguas abajo de Langxinshan se reduce y el agua subterránea se recarga relativamente débilmente con el agua del río. Aunque existe una diferencia significativa en el contenido de tritio del agua subterránea en la cuenca de Dingxin y la cuenca de Ejina aguas abajo, el contenido de tritio en el agua subterránea en la unión de la cuenca de Dingxin y la cuenca de Ejina sobre la montaña Langxin y cerca de ambos lados de la montaña Langxin es similar, indicando la existencia de escorrentía subterránea. Los isótopos estables δ18O y δD en el perfil también reflejan cambios similares (Figura 8-8e, F). Cerca de la cuenca de Dingxin, los valores de δ18O y δD son altos y disminuyen gradualmente desde la montaña Langxin hasta la cuenca de Ejina, lo que indica la existencia de escorrentía subterránea.
Se puede ver en el perfil de distribución del tritio en el agua subterránea (Figura 8-8a) que desde Dingxin hasta Gulinai, el valor de tritio del agua subterránea es relativamente alto, lo que refleja la dirección del flujo del agua subterránea. Hay escorrentía subterránea entre las praderas de Dingxin y Gulinai, y los datos geofísicos confirman la existencia de un antiguo cinturón fluvial en la zona. El perfil de tritio este-oeste de la cuenca de Ejina (Figura 8-8a) refleja las características del flujo de agua en la cuenca. Hay agua subterránea relativamente joven en el este y la dirección del flujo es hacia el centro de la cuenca. Los perfiles δδ18O y δD (Figura 8-8b, C) reflejan características similares, con mayor humedad y mayor evaporación en el este. El oeste tiene un bajo contenido de tritio, baja salinidad y valores relativamente bajos de 18O y δD, lo que indica el suministro de agua confinada en profundidad.
El perfil de contenido de tritio norte-sur de la cuenca de Ejina (Figura 8-8d) muestra que el contenido de tritio en el agua subterránea sobre la montaña Langxin es relativamente alto, similar al de la cuenca de Dingxin, y se suministra por vía subterránea. escorrentía. El contenido de tritio del agua subterránea en el área debajo de la montaña Langxin ha disminuido significativamente. Por lo tanto, incluso si hay escorrentía subterránea entre las secciones superior e inferior de la montaña Langxin, la escala es limitada.
El aumento del contenido de tritio en las aguas subterráneas en la zona de oasis naturales de la Cuenca de Ejina refleja las características de recarga de las aguas superficiales. Los perfiles δ18O y δD (Fig. 8-8e y F) respaldan la especulación anterior. El agua subterránea sobre la montaña Langxin tiene alta salinidad, altos valores de δ18O y δD y un evidente efecto de evaporación. La salinidad del agua subterránea en la sección debajo de la montaña Langxin es baja y los valores de 18O y δD son relativamente bajos, lo que refleja las características de recarga del agua confinada en profundidad.
verbo (abreviatura de verbo) conexión hidráulica entre acuíferos
La hidroquímica del agua subterránea y los isótopos de los sistemas de agua subterránea (acuíferos) en diferentes niveles en la cuenca de Zhangye tienen sus propias características, lo que indica que Cada uno tiene su propio proceso de circulación, pero existe una cierta conexión hidráulica entre el agua subterránea, el agua a presión intermedia y los sistemas de agua a presión profunda.
En condiciones naturales, el agua confinada se vierte a acuíferos freáticos poco profundos en forma de desbordamiento, mientras que el agua freática se evapora o vierte a los ríos. La extracción artificial de agua subterránea cambia el patrón de relaciones hidráulicas entre acuíferos a diferentes niveles. Según el análisis de la relación de iones Cl-Na en aguas subterráneas (Figura 8-9), los resultados de las pruebas del grupo de acuíferos intermedios (muestra) caen en la línea de mezcla con agua confinada profunda y agua freática poco profunda como miembros finales, y el La pendiente de la línea de mezcla es cercana a 1. Aunque tanto la evaporación como la disolución de minerales que contienen sal pueden causar esta situación, el análisis del acuífero de 40 a 100 m y su composición litológica puede eliminar ambos efectos. Por lo tanto, las características hidroquímicas del grupo de acuíferos medio se ven afectadas por la recarga de agua subterránea de los grupos de acuíferos poco profundos (superiores) y profundos (inferiores). Los datos isotópicos también reflejan esta relación (Figura 8-10). De acuerdo con los datos de monitoreo dinámico de los niveles de agua subterránea, bajo las condiciones mineras actuales, tanto el grupo de acuíferos superior como el grupo de acuíferos inferior de la capa minera tienen recarga de desbordamiento (Figura 8-11).
Este estudio muestra que bajo las condiciones mineras actuales, tanto la capa superior como la inferior recargan el grupo acuífero intermedio. La recarga del grupo acuífero medio consiste en escorrentía subterránea lateral de piedemonte, infiltración y desbordamiento freático, y hincado y desbordamiento de aguas confinadas profundas. El No. 59 es la pieza final para el suministro de escorrentía subterránea lateral en el Piamonte (Longqu en el Piamonte, profundidad del pozo 280 m), el No. 47-2 es la pieza final para la infiltración sumergible y el suministro de desbordamiento (Escuela Primaria Xinglong, profundidad del pozo 16 m). ), y el No. 36-1 es la pieza final de suministro de desbordamiento y elevación de agua que soporta presión profunda (Zhangye Alkali Beach, profundidad de pozo 130 m). Los resultados de los cálculos utilizando el modelo de mezcla ternaria muestran que la cantidad de recarga promedio de la escorrentía subterránea lateral en el piedemonte representa el 47% de la cantidad de recarga total del grupo de acuíferos medios, la cantidad de recarga promedio del desbordamiento profundo por hincado representa el 25% y la cantidad de recarga promedio de desbordamiento de infiltración freática Representa el 28% (Tabla 8-1).
Figura 8-8 Perfil del contenido de tritio del agua subterránea de este a oeste en la cuenca de Ejina, cuenca del río Heihe
Figura 8-8 b Perfil de δ18O del agua subterránea de este a oeste δ18O en la cuenca de Ejina, Cuenca del río Heihe
Figura 8-8 Perfil este-oeste de las aguas subterráneas c δD en la cuenca de Ejina, cuenca del río Heihe
Figura 8-8d Perfil del contenido de tritio en las aguas subterráneas de norte a sur en la cuenca de Ejina , Cuenca del río Heihe
Figura 8-8 Perfil δ18O del agua subterránea del río eHeihe en el norte y sur de la cuenca de Ejina en la cuenca
Figura 8-8 f Perfil δD del agua subterránea en el norte y el sur de la cuenca Ejina en la cuenca del río Heihe
Figura 8-9 Agua subterránea Na- en diferentes niveles en la cuenca Zhangye de la cuenca del río Heihe Relación de iones Cl
Figura 8-10 Modelo de conexión hidráulica entre acuíferos a diferentes niveles en la cuenca de Zhangye, cuenca del río Heihe
Figura 8-11 Curvas dinámicas de los niveles de agua del acuífero a diferentes niveles en la cuenca de Zhangye, cuenca del río Heihe
Tabla 8-1 Composición estimada de la recarga de aguas subterráneas de los principales mantos mineros en la zona plana de la cuenca del río Heihe