中国苏尼特古河道两处水源地不同开采阶段可持续产水量演化特征的多方法解析

内蒙古高原中部苏尼特古河道作为重要水源地，其两处水源地在长期开采中呈现迥异的可持续产水量演化特征。研究人员综合运用水化学、稳定同位素(2H/18O)、音频大地电磁法(AMT)和磁共振测深(MRS)技术，揭示早期抽水试验与长期开采结果的差异源于含水层结构异质性，为干旱区地下水合理开发提供科学依据。

　　

在广袤的内蒙古高原上，苏尼特古河道如同一条地下生命线，滋养着中蒙边境重要口岸城市二连浩特。然而在这片年均降水量不足180毫米的干旱区，两处相邻水源地却上演着"同源不同命"的戏剧性场景：早期抽水试验显示高富水性的乌日根水源地，在长期开采中产能持续衰减；而初期评估仅为中等富水性的齐哈水源地，反而展现出更强的持续供水能力。这种"预期反转"现象不仅威胁城市供水安全，更暴露出传统水文地质调查方法在揭示含水层三维结构异质性方面的局限性。

中国地质调查局水文地质环境地质调查中心的研究团队在《Journal of Hydrology: Regional Studies》发表的研究，创新性地将地球物理探测与水文地球化学方法相结合。研究采集25组地下水样进行水化学和δ²H/δ¹⁸O同位素分析，布设44个AMT测点和25个MRS测点，通过多尺度数据融合破解了产水量演化之谜。

水化学与稳定同位素结果
Piper图解揭示沿地下水径流路径，水化学类型从HCO₃-Na型渐变为Cl-Na型，TDS从790.66 mg/L增至2523.47 mg/L。δ²H值(-80‰至-95‰)与当地大气降水线(LMWL)的关系表明，两水源地主要接受现代降水补给，推翻了"齐哈水源地获得更多现代水补给"的假说。

AMT揭示的电性结构
电阻率剖面显示：0-25 Ω·m的中阻层对应砂岩含水层，其下<5 Ω·m的低阻层为巨厚泥岩隔水层。关键发现是两水源地间不存在电性边界，且底部无越流补给通道，排除含水层隔离或深部越流的影响。

MRS揭示的含水层异质性
磁共振信号显示齐哈水源地平均含水量(8.3%)显著高于乌日根(6.1%)，自由感应衰减弛豫时间(T₂*)达152 ms对98 ms，反映其有效孔隙度和水力传导性更优。这与早期钻孔数据相悖，却完美解释了长期开采表现——齐哈地区单位体积含水层可释放更多弹性储水量。

讨论与结论
研究证实传统抽水试验受限于局部小降深的影响范围，难以捕捉含水层大尺度非均质性。AMT与MRS的联合应用开创了干旱区含水层评价新范式：① 水化学-同位素确认补给同源性；② AMT排除结构隔离假说；③ MRS直接量化储水参数空间变异。该成果为"以水定城"的边境城市发展规划提供了关键科学支撑，其方法组合对全球干旱区古河道地下水系统研究具有示范意义。