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第一章 绪论1

第一节 华北平原地下水环境演化研究的立题思考1

一、为资源与环境可持续发展研究的需要1

二、探讨地下水在全球变化研究中的贡献2

三、研究人类活动影响下的地下水环境演化2

四、为大陆水圈演化及其资源、环境研究打基础3

第二节 华北平原地下水环境研究的内容4

一、研究的观点4

二、研究的内容5

第三节 华北平原第四系地下水的形成与分布6

一、第四系地下水形成的区域背景6

二、华北平原第四系地下水的形成与分布6

三、地下水资源量分布及其开发的基本特征8

四、地下水的循环与转化特点及其对水资源环境的影响9

第四节 华北平原地下水资源开发利用现状11

第二章 第四系孔隙地下水循环系统14

第一节 地下水循环系统的空间展布14

第二节 地下水运动的整体属性及其分异15

第三节 人类活动影响下地下水动力场的变异18

一、区域地下水位及流场的变化18

二、地下水位降落漏斗的发生发育19

三、深层地下水开采的环境阈值25

第四节 地下水动力环境演化的影响因素分析27

一、含水层产水能力对地下水动力环境演化的控制27

二、降水量及开采量对地下水动力环境演化的影响28

三、人类活动对地下水环境的影响29

第三章 地下水动力场的时空演化35

第一节 第四系地下水循环系统35

一、浅部地下水循环系统35

二、深部地下水循环系统35

一、浅部地下水循环系统动力场时空演化36

第二节 地下水动力场的时空演化36

二、深部地下水循环系统动力场时空演化40

三、区域地下水位降落漏斗的形成和演化44

第三节 开采条件下区域水动力场的变异47

一、浅部地下水循环系统流场的变化47

二、深部地下水循环系统流场的变异47

第四节 影响地下水动力环境演化的因素分析48

一、地下水系统内部因素对地下水动力环境演化的控制48

二、地下水系统外部因素对地下水动力环境演化的影响57

第四章 第四纪以来地下水地球化学环境演化的过程和规律61

第一节 地下水地球化学环境概貌及水质演化特点61

一、地下水地球化学系统61

二、水质的时空演化特点63

第二节 第四纪以来地下水地球化学环境的再塑67

一、第四纪以来地下水地球化学环境67

二、地下水水质演化阶段70

三、咸水形成的几个问题讨论75

第三节 人类活动与地下水水质演化77

一、地下水水质演化时期78

二、人类活动影响下地下水地球化学环境的演化80

第四节 地下水地球化学演化模拟88

一、天然条件下浅层水地球化学演化模拟89

二、开采条件下深层水地球化学演化模拟94

第五节 地下水水质演化预测99

一、概率统计模型水质预测99

二、均质自回归模型水质预测101

第五章 地下水地球化学环境的演化及其模拟103

第一节 地下水地球化学系统的形成103

一、浅部地下水地球化学系统103

二、深部地下水地球化学系统104

第二节 地下水地球化学环境的时空演化108

一、区域地下水地球化学环境面临的主要问题108

二、城市地区地下水地球化学环境的演化120

第三节 地下水环境演化的地球化学模拟126

一、山前平原区水文地球化学演化路径的模拟127

二、中部平原区水平方向咸淡水混合模拟133

第四节 开采条件下咸水下移及其溶质运移模拟134

一、咸水下移及其影响因素探讨134

二、咸水下移的溶质运移模拟140

第五节 越流含水层系统的地下水溶质运移模拟143

第六章 高氟地下水氟元素地球化学研究149

第一节 浅层地下水系统氟的地球化学模拟149

一、典型研究区的自然背景条件及研究意义149

二、浅层地下水中氟及其化学组分存在形式的定量研究150

三、浅层地下水氟的质量平衡反应模型及其化学演变157

第二节 深层高氟地下水氟的吸附研究及其吸附动力学模拟163

一、氟吸附动力学研究164

二、氟的等温吸附与吸附容量研究168

三、土壤吸附能力影响因素分析173

第三节 高氟地下水灌溉区水-土-植物系统氟的迁移转化178

一、氟的存在形态178

二、各形态氟含量的确定178

三、交换性氟的测定方法研究179

四、氟迁移转化的形态特征分析181

五、氟迁移转化的动态特征分析184

六、氟向植物体的迁移186

七、深层高氟地下水灌溉区水-土-植物系统氟迁移转化规律187

八、水-土-植物系统氟迁移转化的环境效应分析188

第七章 海水入侵、咸水入侵含水层中地下水环境演化及其数值模拟191

第一节 海水入侵、咸水入侵含水层的基本特征191

一、区域地质背景191

二、海水入侵含水层的特点192

三、海水入侵过程中水动力和水化学现象与水-岩间阳离子交换195

四、咸淡水界面类型及其发生发育规律199

一、潜水含水层的海水入侵三维数学模型205

第二节 海水入侵含水层的数值模拟205

二、海水入侵含水层中交换阳离子运移行为数值模拟211

第三节 卤水/咸水入侵含水层的数值模拟220

一、卤水/咸水入侵含水层特点220

二、卤水/咸水入侵的水文地球化学特征225

三、卤水/咸水入侵含水层的数值模拟229

第四节 结语230

第一节 研究方法概述232

第八章 华北平原第四系地下水形成演化过程中的年代学及全球变化信息的提取232

一、地下水年龄、测定方法及存在问题233

二、最常用的环境同位素测年方法234

第二节 华北平原第四系地下水形成演化过程分析237

一、华北平原第四系地下水系统结构特征237

二、地下水氚含量与地下水的年龄分布特征237

三、地下水14C 和18O 含量及年龄分布238

第三节 几点认识241

一、地下水环境的自然演化阶段243

第九章 人类活动影响下地下水环境演化的发展趋势243

第一节 华北平原地下水环境演化过程和特点243

二、地下水环境的人为因素干扰阶段244

第二节 地下水资源的未来趋势预测245

一、地下水资源趋势预测模型245

二、地下水资源趋势预测248

第三节 地下水开发利用模式讨论——以石家庄地区为例251

一、概况251

二、水资源系统分析252

三、地下水系统管理模型258

第四节 土地盐碱化及城镇扩展趋势——遥感地理信息动态监测260

一、遥感信息提取和动态监测方法260

二、近20年来华北平原土地盐碱化及城镇占地趋势262

结论265

英文摘要268

参考文献273