[發(fā)明專利]基于氚梯度的地下含水層水文循環(huán)信息的識別方法

有效

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• 申請日: 2018-11-19
• 公開（公告）號: CN109632836B
• 公開（公告）日: 2019-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳靜;錢睿智;杭慶豐;萬程煒;衣鵬;龔夢;熊嶺
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇省水文水資源勘測局
• 主分類號: G01N23/00
• 分類號: G01N23/00;G01V5/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 姚娟;董建林

本發(fā)明提供的基于氚梯度的地下含水層水文循環(huán)信息的識別方法，步驟有將已知氚活度的示蹤劑投入到特定地下含水層中，對特定含水層測定氚活度并繪制氚活度序列曲線，劃分氚活度時間變化特征，理論氚梯度隨衰變時間變化的曲線簇，計算地下含水層的參考氚梯度并標(biāo)入曲線簇得到對應(yīng)的梯度曲線，再將計算的實際氚梯度在梯度曲線上標(biāo)出并獲得該含水層的平均滯留時間。該識別方法有完善的物理背景支撐，操作路線清晰明確，能夠定量識別地下含水層的多種水文循環(huán)滯時及速率信息，分析結(jié)果可信度較高，還可以預(yù)測未來地下含水層的氚活度變化情況。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水文地質(zhì)領(lǐng)域，具體地說是涉及基于氚梯度來確定地下含水層的水文循環(huán)特征及相應(yīng)參數(shù)信息的技術(shù)方法。

背景技術(shù)

30年來，反射性同位素地球化學(xué)方法在地下水水文學(xué)領(lǐng)域的研究中應(yīng)用廣泛。測定并分析地下含水層的氚活度能夠有效地幫助理解地下水文循環(huán)。地下水中的氚(³H)成分主要來源于1950-1970之間的人工核試驗，大氣降水持續(xù)不斷的補(bǔ)給地下水從而注入了各個年代的氚，因此，地下水氚活度可以被認(rèn)為是地下水補(bǔ)給的天然示蹤劑。尤其地，氚同位素化學(xué)性質(zhì)非常的穩(wěn)定，衰變周期為12.43年。目前，利用氚活度獲取地下水的水文循環(huán)信息的方法出現(xiàn)了一些問題，一是地下水初始的氚活度難以確定，二是水源的混合影響著氚活度信號。現(xiàn)在地下水的定年計算方法主要有活塞模型(PFM)，全混模型(EM)及線性模型(LM)；在PFM中，基本假設(shè)是不同流線都有著同一滯留時間，忽視了分子的擴(kuò)散運動和水動力分布；在EM中不同流線都有著同一滯留時間，不考慮流線的混合；在LM中僅將流線的滯留時間作線性增加考慮。當(dāng)測試的含水層氚活度較低時，這些模型的計算結(jié)果都會存在極大的不確定性，并且計算得到的地下水年齡也是整個含水層的大致平均年齡，對于判斷含水層的水文循環(huán)特征難以提供直觀科學(xué)的信息，因此需要進(jìn)一步研究。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種基于氚梯度的地下含水層水文循環(huán)信息的識別方法，將氚活度視為天然輸入的同位素示蹤劑，提出基于氚梯度的計算方法與氚活度曲線進(jìn)行結(jié)合分析，從而可以實現(xiàn)準(zhǔn)確識別所研究地下含水層水文變化的時間響應(yīng)，為研究地下含水層水文循環(huán)提供新的技術(shù)方法。

為解決上述問題，本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案：

基于氚梯度的地下含水層水文循環(huán)信息的識別方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：將一定數(shù)量的已知氚活度為a₀T₀的示蹤劑投入到地下含水層中；

步驟2：對地下含水層一定的時間間隔下，采集地下含水層樣品，立即測定對應(yīng)的氚活度；

步驟3：繪制步驟2取得樣品的氚活度序列曲線，劃分氚活度時間變化特征，包括氚活度滯留開始時間SRT、氚活度滯留中期時間MRT、氚活度峰值出現(xiàn)時刻PT、氚活度最大滯留時間LRT以及氚活度峰值形成歷時PFT，推斷出地下含水層的多種水文循環(huán)滯時及速率信息；

步驟4：理論氚梯度計算：選用不同的氚活度初始值aT₀計算對應(yīng)的理論氚梯度T_g，并且設(shè)置合適的衰變時間t步長，繪制理論氚梯度T_g隨衰變時間t變化的曲線簇即T_g_t曲線簇；

步驟5：利用步驟2中首次采樣測定的氚活度aT₁與最后一次采樣測定的氚活度aT₂分別計算地下含水層的參考氚梯度T_{g_T}和實際氚梯度T_{g_O}：

步驟6：地下含水層氚梯度趨勢曲線確定：將地下含水層的參考氚梯度T_{g_T}標(biāo)入步驟4中的T_g_t曲線簇，查詢其對應(yīng)的T_g_t曲線；