【摘 要】
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基岩的水文地质性质极度不均匀,常规方法获取水文地质参数成本很高。镭氡同位素是含水层的有效示踪剂,在示踪基岩裂隙含水层的水文地球化学过程方面具有突出的优势。该方法克服了传统方法在基岩地区难以应用的缺点。然而,这种方法在国内基岩裂隙水文地质参数估算方面的应用并不多。鉴于此,本研究以位于广东省深圳市的梅林水库基岩裂隙区为研究对象,通过野外调查和采样及室内测试,分析不同位置地下水的水化学元素、稳定同位素(
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基岩的水文地质性质极度不均匀,常规方法获取水文地质参数成本很高。镭氡同位素是含水层的有效示踪剂,在示踪基岩裂隙含水层的水文地球化学过程方面具有突出的优势。该方法克服了传统方法在基岩地区难以应用的缺点。然而,这种方法在国内基岩裂隙水文地质参数估算方面的应用并不多。鉴于此,本研究以位于广东省深圳市的梅林水库基岩裂隙区为研究对象,通过野外调查和采样及室内测试,分析不同位置地下水的水化学元素、稳定同位素(~2H和18O)及放射性同位素(223Ra、224Ra、226Ra、228Ra和222Rn)含量及其特征,查明地下水的来源,探讨研究区不同位置地下水的水文地球化学作用,并通过地下水及其围岩的放射性同位素含量估算水文地质参数,分析区域水文地质条件。本研究获得的主要成果如下:1)水样的氘氧稳定同位素分析证实了泉水和溪水主要来自大气降水补给。水化学参数检测结果显示水体平均p H值为7.61,为弱碱性水,呈氧化状态,TDS含量在23.67～33.41 mg/L之间,雨水的溶质含量普遍低于泉水和溪水。Piper三线图和Scholler图直观揭示了水化学类型为HCO3-Na型。相关性和主成分分析、Gibbs图解、离子组合比值分析和矿物饱和指数计算结果共同表明水化学组成主要受硅酸盐矿物的化学风化溶解和正向阳离子交换吸附作用控制;2)四种镭同位素活度与TDS和主要离子的变化趋势一致,与p H和DO含量变化趋势相反。镭活度变化主要受水化学条件和水-岩相互作用影响,氡活度变化主要受水动力条件和基岩裂隙性质控制。同位素活度比值224Ra/228Ra明显大于1说明泉水和溪水的水流停留时间较短,224Ra/222Rn比值远远小于1说明镭发生了强烈吸附,228Ra/226Ra比值普遍大于1说明232Th衰变链的反冲速率比238U衰变链的反冲速率快;3)运用镭氡运移模型估算了基岩裂隙含水层的相关水文地质参数,得到S1,S2,S3采水点的水流停留时间平均值分别是5.3 d,9.7 d和2.6 d,平均有效裂隙度分别是10.75μm,8.22μm和1.78μm,平均渗透系数分别是9.92×10-5m/s,5.74×10-5m/s和0.28×10-5m/s。上述结果为该地区基岩裂隙水的可持续开发提供支撑。
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