Packer系统在地下水勘查中的应用

在地下水勘查及研究中,准确取得多层含水系统的动力场、温度场、化学场、同位素场及参数数据,对合理概化水文地质模型、较精确的评价地下水资源,起到至关重要的作用。本文介绍了国际原子能机构（IAEA）援助中国的地下水分层试验系统（Packer系统）在B13孔勘查中取得的数据。该系统的应用将进一步推动中国在深层地下水勘查的研究。     

鄂尔多斯盆地地下水勘查

鄂尔多斯盆地矿产资源丰富,生态环境脆弱,地下水资源分布不均,水质复杂。在研究盆地周边岩溶区岩溶发育规律,地下水富集规律,地下水的补给、径流、排泄条件的基础上,将周边岩溶区划分为9个岩溶水系统,进一步划分为25个岩溶水子系统。白垩系自流盆地初步揭示了深部赋存有丰富的地下水,地下水受岩相古地理、地下水补径排条件等控制,水质差异较大。总结了东部黄土覆盖区的地下水类型及开发利用模式     

鄂尔多斯盆地地下水系统及水资源潜力

鄂尔多斯盆地是我国西北地区的大型构造沉积盆地,以前寒武系变质岩为基底,依次沉积了下古生界碳酸盐岩、上古生界-中生界碎屑岩和第四系沉积物,总厚度达6000m。根据盆地的地质构造特征和水文地质条件,将含水岩系划为周边寒武-奥陶系碳酸盐岩裂隙岩溶含水层系统、白垩系碎屑岩裂隙孔隙含水层系统和盆地东部基岩裂隙水与上覆第四系松散层孔隙含水层系统。然后系统论述了各含水层系统特征,区域地下水形成与演化规律,对鄂尔多斯盆地地下水资源与开发潜力进行了评价。     

鄂尔多斯白垩系盆地地下水系统研究

地下水系统研究是正确评价和合理开发利用区域地下水资源的基础,也是区域地下水资源规划的重要依据。在对鄂尔多斯盆地白垩系岩相古地理和含水介质空间展布研究的基础上,应用区域地下水动力场、水文地球化学场和深井Packer系统所获得的不同深度的水位数据以及同位素资料,将白垩系地下水流系统概括为局部水流系统、中间水流系统和区域地下水流系统3种类型。以盆地中部的白于山地表分水岭为界,划分为南北2个地下水亚系统和5个分支系统,其中南部黄土高原地下水亚系统为典型的自流水盆地,而北部沙漠高原地下水亚系统则具有潜水盆地的特征。     

鄂尔多斯盆地周边岩溶地下水系统模式及特点

鄂尔多斯盆地周边岩溶分布区由22个汇水面积不等的岩溶地下水子系统组成。本文从区域构造与地貌背景条件出发,将这砦予系统归结为具有相似岩溶地下水系统循环特征的5种模式,每一种模式在岩溶地下水富集规律、水资源循环以及环境地质问题等方面有着不同的特征表现。     

鄂尔多斯盆地陇东能源基地地下水系统划分

地下水系统划分是开展地下水资源评价的前提和基础。为更准确的评价鄂尔多斯盆地陇东能源基地地下水资源量,本文以地下水系统理论为指导,在地下水划分基本方法的基础上综合考虑研究区构造特征和地下水类型、分布特征、循环方式、补径排条件等因素,同时借鉴鄂尔多斯盆地内蒙古能源基地地下水系统划分方法,将鄂尔多斯盆地陇东能源基地划分为3个级别。本次研究对鄂尔多斯盆地陇东能源基地地下水资源评价工作奠定了基础。     

CFCs法在鄂尔多斯白垩系地下水盆地浅层地下水年龄研究中的应用

鄂尔多斯白垩系地下水盆地是中国重要的能源基地,利用CFCS方法对鄂尔多斯白垩系地下水盆地年轻地下水年龄进行测定,取得了比较准确的结果。结果表明,盆地地下水系统可以分为局部地下水系统、中间地下水系统和区域地下水系统。地下水盆地内局部地下水系统地下水循环更替快,年龄为20 a左右,地下水年龄随深度增加而增加;中间地下水系统和区域地下水系统地下水循环更替相对较慢,年龄大于70 a,可以寻求14C等其他同位素方法确定准确年龄。     

鄂尔多斯盆地地下水资源与开发利用

鄂尔多斯盆地是我国西北地区的大型构造沉积盆地,以前寒武系变质岩为基底,依次沉积了下古生界碳酸盐岩、上古生界—中生界碎屑岩和各种成因的新生界,总厚度达6000m。根据盆地的地质构造特征和水文地质条件,将鄂尔多斯盆地含水岩系划为周边寒武系—奥陶系碳酸盐岩岩溶含水层系统、白垩系碎屑岩裂隙孔隙含水层系统和盆地东部基岩裂隙水与上覆第四系松散层孔隙含水层系统。在含水层系统划分的基础上,以含水体之间是否具有统一的水力联系和稳定的水动力场和水化学场为依据,将周边岩溶水可进一步划分为10个水流系统和22个子系统,白垩系地下水划分为5个水流系统和11个子系统,石炭系—侏罗系裂隙水与上覆松散层孔隙水划分为9个地下水系统。系统论述了含水层系统特征,区域水文地球化学特征和地下水循环规律,对鄂尔多斯盆地地下水资源进行了全面评价,针对能源基地建设的供水急需,提出了地下水合理开发利用建议。     

鄂尔多斯盆地地下水勘查成果丰硕

1,遥感解译：利用38景LandsatETM(TM)卫星遥感图像数据，制作了全盆地1：100万、1：50万和1：25万遥感影像图；对地貌类型、地表水体、地质构造、岩石类型、植被覆盖度进行了专题解译。解译各类水体总数达446个，水域总面积为1907km^2。其中，面积大于3．5km^2的湖泊为94个。圈定了区内积水洼地的范围，面积为4691km^2。     

鄂尔多斯白垩系盆地地下水流动系统驻点的理论与实际意义

地下水系统理论、达西定律和泰斯公式是水文地质学的三大支柱理论,地下水流动系统理论较好地刻画了盆地尺度地下水的循环特征,是指导区域地下水勘查与合理开发利用的重要工具。迄今为止,对地下水流动系统中驻点的形成机理和特征的认识一直停留在定性分析阶段,在实际的大型盆地地下水流动系统中发现并证实驻点存在的实例也不多见。以鄂尔多斯白垩系盆地北部的二号剖面为例,利用双Packer系统获取的不同深度地下水位、水化学和同位素的分层数据,采用水动力学、水化学和放射性碳同位素等综合方法,以实际资料证实并发现在大型盆地深层地下水流动系统中驻点的存在,但这个驻点并不是一个点,而是占据了一定的区域;理论研究认为驻点附近地下水的溶解性总固体较高,实际情况不一定如此,也可以是较低矿化的水,它取决于含水介质中可溶盐量的多少。该项成果进一步完善了地下水流动系统的理论,具有重要的理论与实际意义。     

鄂尔多斯白垩系地下水盆地水文地质概念模型

水文地质概念模型是地下水模拟与水资源评价的基础。为了构建地下水数值模拟模型,以鄂尔多斯白垩系地下水盆地为研究对象,以丰富翔实的勘查资料为依据,从白垩系地下水系统边界条件、水文地质结构、水流系统、水文地质参数、源汇项等方面进行概化,联合采用ArcGIS、RS、GMS同位素、基流分割、地质统计学、随机模拟等技术方法,建立了一组水文地质概念模型及其相应的空间离散表达,并讨论了地下水模拟面临的问题与发展趋势。     

鄂尔多斯白垩系地下水盆地湖眼的形成及其水文地质意义

在鄂尔多斯盆地北部沙漠高原区,部分湖盆的边部发育有数量不等的"湖眼"."湖眼"是分布在湖盆边部的特殊的泉,通过对湖眼的野外调查和物质成分分析,总结了湖眼的分布、结构、动态变化和物质组成特征.研究结果表明,湖眼泥浆来自湖盆底泥,其水分可来自不同循环深度的地下水;湖眼的动态变化可以反映地下水的循环深度;湖眼的分布和动态变化对于研究地下水的排泄方式具有一定的水文地质意义.     

鄂尔多斯盆地白垩系含水层系统分析

从地下水含水层系统的角度对鄂尔多斯盆地白垩系地下水系统进行了划分和分析。由于下白垩系统保安群为一套陆相碎屑岩建造,岩性复杂,由砂岩、粉砂岩和泥岩组成的频繁交替、重复叠置的多层层状结构,决定了鄂尔多斯白垩系自流水盆地是多层结构的地下水系统。这种重复叠置的多层层状地质结构,决定了地下水含水层系统的多层性、承压性及层与层之间的相对封闭性。根据沉积旋回和含水介质的性质,在全盆地范围内把白垩系地下水系统从上向下划分为:罗汉洞含水岩组、环河含水岩组和洛河含水岩组。通过对这3大含水岩组分别进行了分析认为,洛河含水岩组和环河含水岩组分布范围广、含水层厚度大、天然资源丰富,是盆地区具供水意义的主要含水岩组。罗汉洞含水岩组因分布面积小,含水层厚度差异大、水质变化大,除陇东地区外,大部分地区供水价值较小。     

鄂尔多斯盆地早白垩世岩相古地理与地下水水质和分布的关系

岩相古地理与地下水水质的关系研究表明，早白垩世鄂尔多斯盆地经历了干旱-半干旱→相对湿润的2个气候变化旋回和以沙漠相发育一湖泊相发育为特征的2个岩相古地理演化阶段。气候和古地理条件及其演化导致白垩纪沉积水体盐度、沉积岩含盐量和地下水循环条件的区域分布极为复杂。在岩相古地理和其他水文地质条件的综合影响下，盆地白垩系地下水水质和分布较为复杂，总体呈北好南差、盆地南部东好西差和下好上差的区域性分布规律。     

鄂尔多斯高原地下水流系统的多层结构循环模式—来自深孔中PACKER系统分层水头测定的证据

地下水流系统和循环模式分析是研究地下水形成机理的基础,对正确认识和评价地下水资源具有重要意义。鄂尔多斯高原在含水系统和众多地下水排泄区的控制下,形成了多个不同规模、不同循环深度、相互独立的地下水流系统。PACKER系统分层试验测定的不同深度水头的数据证明,鄂尔多斯高原地下水流系统存在托斯多层水流模式,区域性水流系统一般包含浅循环、中间循环和深循环3个循环系统。浅循环系统的发育深度在200m以内,深循环系统的发育深度大于400m。     

基于GIS的鄂尔多斯白垩系盆地地下水水质的模糊综合评价

开展科学合理的地下水水质评价工作,可以为地下水资源的可持续开发利用和水污染防治提供科学依据,具有重要的理论意义和实际价值。以地下水水质量标准为基础,通过构建科学合理的地下水水质评价指标体系,以GIS为平台,运用模糊综合评价方法对鄂尔多斯白垩系盆地地下水水质进行了综合评价。评价结果表明,盆地北区地下水水质总体上相对较好,不同埋藏深度的地下水水质差异并不很大;盆地南区地下水水质总体上相对北区较差,中、深层地下水水质普遍较差,地下水水质类别主要为IV、V类。     

鄂尔多斯盆地东北部天桥岩溶地下水区域模型与嵌套模型

如何评价陕北能源化工基地黄河西岸非完整岩溶水系统的地下水资源是一个难点。通过建立区域模型（1km×km）和嵌套水源地模型（100m×100m）,利用大尺度的区域模型为小尺度的精细水源地模型提供边界水头。通过6种不同的开采方案模拟的结果,分析了黄河西岸水源地开采对周边水源地和区域地下水系统的影响,确定了天桥岩溶系统中各子泉域之间的相互关系和万家寨水库蓄水对地下水循环补给的影响,评价黄河西岸水源地可开采资源量为60×104m3/d。     

鄂尔多斯盆地白垩系含水层沉积学初探

“含水层沉积学”是沉积学、水文地质学、油气储层地质学、地球化学等相互交叉综合的产物,是以沉积学、水文地质学理论为基础,以沉积含水层为主要研究对象,以查明地下水赋存和循环条件、地下水系统结构特征、地下水水质成因与分布以及地下水富集规律为主要研究内容,最终服务于地下水资源勘查评价的一门边缘分支学科。含水层沉积学及水文地质综合研究表明,受到沉积相类型及其空间展布的明显控制,鄂尔多斯盆地白垩系地下水赋存、循环、富集条件以及地下水水质分布总体具有北好南差、盆地南部具有下好上差的宏观规律。     

鄂尔多斯盆地东部山西组页岩气成藏特征及勘探对策

我国海陆过渡相页岩气资源量约占全国资源总量的三分之一,勘探开发前景广阔。鄂尔多斯盆地过渡相页岩分布范围广、厚度大,受到广泛关注,勘探开发一直未能获得突破。为查明过渡相页岩地质特征与海相页岩储层特征及成藏规律的差异,本文以鄂尔多斯盆地东部山西组页岩为例,通过总有机碳、镜质组反射率、矿物组成、微观孔隙和含气量分析开展页岩气生成、储集和成藏过程的对比研究,分析认为山西组页岩成藏过程有其特殊性,其干酪根来源于Ⅲ型高等植物,液态烃产量很少,缺乏气泡成孔过程,有机质纳米孔数量少,砂泥煤互层的沉积特征排烃效率高,影响页岩含气性。山西组页岩气形成后,大部分页岩气已运移到附近砂岩中形成致密气,致密砂岩、煤层和页岩呈三明治式成藏。预测研究区内东南部为有利区域。在勘探山西组页岩气时考虑煤系"含气带",通过立体勘探寻找有利的富气层段。