摘要
黄河是中华民族的母亲河，对中国经济、农业、水利都有着重要的影响。黄河滩区是黄河水长期变化作用下形成的与之相邻的区域，是重要的粮食产地和居民居住地，也是河流与地下水交错带，还是污染物和营养物质相对丰富的区域，黄河滩区对陆地与河流之间生态系统和水力联系起着纽带作用。因此，探明黄河滩区黄河水与地下水之间转化关系对水资源科学管理和生态环境保护具有十分重要的意义。 本研究在野外水文地质调查基础上，结合高密度电法、水化学方法、氢氧同位素和数值模拟等技术和方法，揭示原阳滩区不同季节黄河水对滩区地下水转化情况研究得出主要结论如下： （1）黄河与地下水的水化学特征：黄河水与地下水水化学成分较为一致，说明黄河水与地下水有较为明显的水力联系。黄河水水化学类型三个时期依次为HCO3?Cl-Na?Ca型至HCO3?Cl?SO4-Na型，再到HCO3?Cl?SO4-Na?Ca型；地下水水化学类型三个时期依次为HCO3-Ca?Mg型和HCO3-Na?Ca?Mg转换为HCO3-Na?Ca?Mg型，再到HCO3-Na?Ca?Mg型。黄河水与地下水水化学成分会随季节变化而较小，黄河水优势离子为Na+、HCO3-和SO42-，地下水优势离子为Ca2+、Na+和HCO3-，并且HCO3-具有绝对优势，地下水中的HCO3-含量要高于同时期黄河水，而地下水中的SO42-含量要低于同时期黄河水，从而推断黄河水对地下水进行补给过程中有碳酸盐矿物质的溶解。 （2）基于氢氧同位素的黄河-地下水转化规律：黄河主要补给来源为大气降水并受蒸发作用影响，枯水期氢氧同位素值富集，丰水期与平水期受大气降水影响明显。地下水成因是大气降水并且受到蒸发作用，而且受黄河水侧向径流补给明显。地下水枯水期δ18O和δD平均值为-9.84‰和-70.06‰，丰水期为-9.28‰和-69.91‰，平水期为-10.31‰和-70.62‰，平水期地下水氢氧同位素变化范围最大，丰水期变化范围最小。枯水期黄河与地下水氢氧同位素值差异较大，仅J01~J03处与黄河水接近，其中J01~J03点的δ18O和δD范围分别为-8.96~-8.54‰和-64.09~-62.17‰，黄河的δ18O和δD值为-8.23‰和-60.25‰，则该时期黄河侧向径流补给范围约3km；丰水期黄河水与地下水氢氧同位素差异性相对较小，其中J01~J07处与黄河水接近，其δ18O和δD范围分别为-9.78~-9.41‰和-72.57~-70.30‰，黄河的δ18O和δD值为-9.41‰和-70.04‰，则该时期黄河侧向径流补给范围约7km；平水期黄河与地下水氢氧同位素差异随着距离增加而变得明显，J01~J05点与黄河水接近，其δ18O和δD范围分别为-10.32~-9.34‰和-70.58~-66.34‰，黄河的δ18O和δD值为-9.08‰和-68.28‰，则该时期黄河侧向径流补给范围最远约5km。 （3）基于ERT反演的黄河-地下水转化过程：丰水期含水量与潜流带厚度最大，平水期与枯水期较弱，高密度电法反演结果与地下水统测结果一致。剖面反演结果在水平方向上成层性较好，最上层（约顶部5~8m）为干燥的不饱和粉质粘土，电阻率值为40~95Ω·m；第二层（深度约5~20m），电阻率为0~20Ω·m，富水性较好，为潜水含水层；第三层为相对隔水层（深度约20~60m），电阻率为35~90Ω·m。结合高密度电阻率反演结果及地下水水位统测，发现枯水期黄河对地下水侧向径流补给影响范围大约在3km左右，丰水期黄河对地下水侧向径流补给影响范围大约在7~9km，平水期黄河对地下水侧向径流补给影响范围大约在3~7km内。 （4）黄河-地下水转化数值模拟：通过HYDRUS-2D软件，构建原阳滩区饱和-非饱和水分迁移模型，对模型进行识别与验证，并通过该模型计算2021年期间黄河对原阳滩区典型剖面地下水的单宽补给量约为799m3/a。
NETL