基于同位素雨量效應(yīng)的地下水面狀潛在補(bǔ)給量測定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于水文地質(zhì)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于同位素雨量效應(yīng)的地下水面狀 潛在補(bǔ)給量測定方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 干旱區(qū)通常面臨著水資源緊缺和生態(tài)環(huán)境脆弱等諸多環(huán)境問題，人類活動的參與 往往使得這些問題變得更為突出。例如鄂爾多斯盆地，降水補(bǔ)給是地下水的唯一補(bǔ)給來源。 水是人類生活必須，也是維系經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重要因素，準(zhǔn)確的評價(jià)干旱區(qū)地下水面狀補(bǔ) 給是科學(xué)合理的管理水資源的關(guān)鍵。
[0003] 然而地下水面狀補(bǔ)給是水文地質(zhì)領(lǐng)域十大未解決的難題之一。目前，行業(yè)內(nèi)在計(jì) 算地下水面狀潛在補(bǔ)給時(shí)往往依據(jù)經(jīng)驗(yàn)給定一個地下水可得到補(bǔ)給的最小降水量。再依據(jù) 該值來就算有效降水量，從而計(jì)算地下水面狀潛在補(bǔ)給，該方法存在較大的不確定性，對計(jì) 算結(jié)果的科學(xué)性和合理性存在較大不利影響，嚴(yán)重的制約了地下水資源的優(yōu)化配置，增加 了水資源的管理難度，尤其對于我國北方等干旱缺水的區(qū)域如何協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)保護(hù) 帶來巨大困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于同位素雨量效應(yīng)的地下水面狀潛在補(bǔ)給量測定 方法，旨在解決目前在計(jì)算地下水面狀潛在補(bǔ)給方法存在較大的不確定性，計(jì)算結(jié)果不準(zhǔn) 確，嚴(yán)重制約地下水資源優(yōu)化配置，增加水資源管理難度的問題。
[0005] 本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種基于同位素雨量效應(yīng)的地下水面狀潛在補(bǔ)給量測定方 法，該基于同位素雨量效應(yīng)的地下水面狀潛在補(bǔ)給量測定方法包括：
[0006] 建立包氣帶截留閥值模型，將測定的降水與地下水參數(shù)帶入包氣帶截留閥值模型 求解，得到包氣帶截留水量，即地下水獲得補(bǔ)給的最小降水量，再計(jì)算地下水潛在補(bǔ)給量； 解決了地下水面狀潛在補(bǔ)給量計(jì)算中長期使用經(jīng)驗(yàn)值的弊病，從而，科學(xué)合理的確定區(qū)域 的地下水潛在面狀補(bǔ)給量，有利于地下水資源的優(yōu)化配置，為水資源的管理提供可靠數(shù)據(jù)， 為進(jìn)一步制定經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)保護(hù)措施提供更為詳實(shí)的科學(xué)支撐；直接針對區(qū)域這一面狀 對象來測定地下水補(bǔ)給潛力，有別于蒸滲儀等原位實(shí)驗(yàn)僅針對某個點(diǎn)或者場地進(jìn)行監(jiān)測， 因此，不存在尺度效益等原位實(shí)驗(yàn)的通病，即，測量的結(jié)果可以直接應(yīng)用于區(qū)域地下水資源 的計(jì)算和評價(jià)，提高了測定結(jié)果的適用性，避免了測量結(jié)果在尺度轉(zhuǎn)化過程中可能造成的 誤差；解決了地下水面狀潛在補(bǔ)給量計(jì)算中長期使用經(jīng)驗(yàn)值的弊病，從而，科學(xué)合理的確定 區(qū)域的地下水潛在面狀補(bǔ)給量，有利于地下水資源的優(yōu)化配置，為水資源的管理提供可靠 數(shù)據(jù)，為進(jìn)一步制定經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)保護(hù)措施提供更為詳實(shí)的科學(xué)支撐；直接針對區(qū)域這 一面狀對象來測定地下水補(bǔ)給潛力，有別于蒸滲儀等原位實(shí)驗(yàn)僅針對某個點(diǎn)或者場地進(jìn)行 監(jiān)測，因此，不存在尺度效益等原位實(shí)驗(yàn)的通病，即測量的結(jié)果可以直接應(yīng)用于區(qū)域地下水 資源的計(jì)算和評價(jià)，提高了測定結(jié)果的適用性，避免了測量結(jié)果在尺度轉(zhuǎn)化過程中可能造 成的誤差；
[0007] 進(jìn)一步，包氣帶截留閥值模型數(shù)學(xué)表達(dá)式如下：
[0008] 包氣帶截留水量為確定值，S1，則地下水潛在補(bǔ)給量R，表達(dá)為：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于同位素雨量效應(yīng)的地下水面狀潛在補(bǔ)給量測定方法，其特征在于，該基于 同位素雨量效應(yīng)的地下水面狀潛在補(bǔ)給量測定方法包括： 布設(shè)降水收集裝置，同時(shí)監(jiān)測降水量，降水收集裝置分別布設(shè)于不同代表性區(qū)域或布 設(shè)于同一地形的不同區(qū)域，時(shí)間至少監(jiān)測1年，每次降水后均需取樣，取樣后需擦干集水 器，樣品取得后需密閉儲存，將制備后的樣品送氫氧穩(wěn)定同位素實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行同位素豐度測 試； 建立包氣帶截留閥值模型，將測定的降水?dāng)?shù)據(jù)與地下水?dāng)?shù)據(jù)帶入包氣帶截留閥值模型 求解，得到包氣帶截留水量，即地下水獲得補(bǔ)給的最小降水量，再計(jì)算地下水潛在補(bǔ)給量。
2.如權(quán)利要求1所述的基于同位素雨量效應(yīng)的地下水面狀潛在補(bǔ)給量測定方法，其特 征在于，包氣帶截留閥值模型數(shù)學(xué)表達(dá)式如下： 包氣帶截留水量為確定值，&，則地下水潛在補(bǔ)給量R，表達(dá)為：
其中P為次降水量，各項(xiàng)單位均為mm; 地下水總是均勻混合的條件下，地下水的同位素豐度表示為面狀補(bǔ)給的同位素豐度的 加權(quán)平均值，BP: 8G=E R' ? 8 V E RS 其中，Si分別表示地下水同位素豐度和第i次面狀補(bǔ)給的同位素豐度，％。。
3. 如權(quán)利要求1所述的基于同位素雨量效應(yīng)的地下水面狀潛在補(bǔ)給量測定方法，其特 征在于，在建立包氣帶截留閥值模型之前需要地下水樣品采集及測定； 地下水采集點(diǎn)篩選，地下水取樣點(diǎn)選擇淺層地下水取樣點(diǎn)，即選擇井深較淺小于150m的水井進(jìn)行取樣，選用地下水定深取樣設(shè)備和分層取樣設(shè)備取樣，采樣前需要對取樣井進(jìn) 行抽水，抽取水量應(yīng)大于井管容積的3倍，采集點(diǎn)應(yīng)位于水面1. 5m以下，取樣后需密閉保 存。
4. 如權(quán)利要求1所述的基于同位素雨量效應(yīng)的地下水面狀潛在補(bǔ)給量測定方法，其特 征在于，制備樣品時(shí)通過2ml注射器抽取，抽取后換帶滌綸納米濾片的針頭，再將水樣注入 lml帶硅膠隔墊玻璃瓶，并進(jìn)行統(tǒng)一編號，注射器、針頭及濾片均為一次性使用。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于同位素雨量效應(yīng)的地下水面狀潛在補(bǔ)給量測定方法，建立包氣帶截留閥值模型，將測定的降水材料與地下水材料帶入包氣帶截留閥值模型求解，得到包氣帶截留水量，即地下水獲得補(bǔ)給的最小降水量，再計(jì)算地下水潛在補(bǔ)給量。本發(fā)明解決了水文地質(zhì)的地下水補(bǔ)給問題，提供了新的可靠方法，促進(jìn)了水文地質(zhì)學(xué)科的發(fā)展，科學(xué)合理的確定區(qū)域的地下水潛在面狀補(bǔ)給量，有利于地下水資源的優(yōu)化配置，為水資源的管理提供可靠數(shù)據(jù)，為進(jìn)一步制定經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)保護(hù)措施提供更為詳實(shí)的科學(xué)支撐，可以直接應(yīng)用于區(qū)域地下水資源的計(jì)算和評價(jià)，提高了測定結(jié)果的適用性，避免了測量結(jié)果在尺度轉(zhuǎn)化過程中可能造成的誤差。
【IPC分類】G01N33-18, G01N1-10
【公開號】CN104807973
【申請?zhí)枴緾N201510221755
【發(fā)明人】馬洪云, 尹立河, 王曉勇, 黃金廷, 張俊, 李成柱, 董佳秋, 郭莉
【申請人】中國地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年5月4日