Analysis on hydrochemical characteristics of groundwater in strongly exploited area in Hutuo River Plain

The Hutuo River alluvial-proluvial fan is located in North China Plain, and groundwater is the main source of water supply for agriculture and domestic water. Shijiazhuang depression funnels due to the long-term excessive exploitation are the bottleneck of the regional economic development. Analyzing the chemical characteristics of groundwater under the condition of strong human activities, can provide a scientific basis for further study of strong groundwater mining area environmental change. 143 groups of shallow groundwater samples are collected during the period of 2007-2008. In this paper, the hydrochemical characteristics of groundwater in the Hutuo River Plain area are analyzed systematically, using hydrogeochemical theory, combined with statistical methods and hydrochemical methods. Results are shown as follows: HCO_3~- and Ca~(2+) are major anion and cation. The variation coefficients of K~+, Ca~(2+), Mg~(2+) and HCO_3~- between 0.25 and 0.52, which means small and stable relatively. The variation coefficient of are Na~+, NO_3~-, Cl-, SO2-4 were large(0.89-1.01). They are sensitive and vulnerable to environmental change affect. Due to the impact of human activities, from the top to the edge of the alluvial-proluvial fan, the hydrochemical types of groundwater change from single to multiple, followed by HCO_3~-Ca·Mg, HCO_3·SO_4-Ca·Mg, HCO_3·SO_4·Cl-Ca·Mg, HCO_3·Cl-Ca·Mg and other types.     

喀斯特山区浅层地下水的季节变化特征及影响因素——以普定后寨河为例

以贵州中部喀斯特山区普定县后寨河流域浅层地下水为研究对象,对浅层地下水的季节变化特征及影响因素进行分析。结果表明:在喀斯特山区,浅层地下水主要阴离子为HCO3-、SO42-、Cl-,分别占总离子含量的53%、15%、3%,主要阳离子为Ca2+和Mg2+,占总离子含量的19%和6%,水化学类型为HCO3-Ca型水,pH为7.51～8.23,呈微碱性;浅层地下水具有明显的季节变化特征,HCO3-、Na+、NO3--N、Ca2+、TP的季节差异显著（P<0.05）,K+、Mg2+、Cl-、TN、NH4+-N、SO42-不同季节之间存在差异,但未达显著水平。喀斯特山区,浅层地下水化学性质主要由地层岩性决定,对农业活动、居民生活活动响应敏感,其中以农业活动最为显著,居民生活活动次之。喀斯特山区居民的农业活动和人为干扰使得浅层地下水中氮、磷质量浓度升高,明显影响水质。      

内蒙古杭锦旗气田区地下水化学特征及其形成机制

对内蒙古杭锦旗气田区浅层地下水运用Piper三线图、Gibbs图、氯碱指数图等方法进行水化学特征及其形成作用分析研究,结果表明：杭锦旗气田区浅层地下水具有较高的矿化度,偏碱性,硬度较大,枯水期TDS浓度和总硬度高于丰水期;研究区浅层地下水化学组分在小范围内具有一定的空间变异性,地下水阳离子以Na+、Ca2+为主,阴离子以HCO3-为主,水化学类型主要有HCO3 Ca型、HCO3 Na型和SO4·Cl Na型;研究区浅层地下水化学组分来源于碳酸盐矿物、硅铝酸盐矿物和蒸发岩的风化溶解,且丰水期和枯水期水化学组分有微弱变化,地下水化学特征的形成以岩石风化溶解作用为主。     

百泉泉域岩溶地下水水化学演化特征及成因

百泉泉域岩溶地下水是河北邢台市生产和生活的主要供水水源。近年来受到自然条件变化和人类活动的影响,泉域地下水流场明显改变,水化学场演变机制有待查明。本研究在水文地质调查和样品采集测试的基础上,采用统计学方法（描述性统计、Person相关系数）、饱和指数计算和水化学方法（Piper图、Stiff图、Gibbs图、离子比例系数）对泉域岩溶水化学特征展开了系统分析。结果表明:泉域岩溶水为弱碱性淡水,Ca2+、Mg2+、HCO3-、SO42- 是地下水中的主要离子,主要来源于方解石、白云石和石膏的风化溶解,Na+和Cl-主要来源于少量岩盐的溶解。沿着径流方向方解石相对于地下水由溶解状态转变为平衡状态,而白云石、石膏和岩盐一直处于溶解状态。补给区和北部径流区基本为HCO3-Ca·Mg型水,七里河、沙河附近和南部煤铁矿区岩溶水除HCO3-Ca·Mg型外,还多出现HCO3·SO4-Ca型、CO3·Cl-Ca·Mg型和HCO3·SO4-Ca·Mg型水,煤铁矿区附近岩溶水中SO42- 的升高是受到了高SO42- 矿坑排水的混合影响。蒸发浓缩作用仅在水位埋深浅且地下水流动相对滞缓的排泄区较为明显,排泄点——百泉泉水为HCO3·SO4·Cl-Ca·Mg型。此外,人类工农业活动改变了地下水的径流条件和水质,使局部岩溶水中NO3-、Cl-、Fe、总硬度含量升高甚至超标。      

湖南新田富锶地下水水化学特征与成因分析

研究湖南新田富锶地下水水化学特征及成因,为富锶地下水的可持续利用与开发提供理论依据。对研究区21个下降泉、30个机井富锶地下水样品的水化学类型、化学成分含量特征、成分间相关性以及离子比值的研究。结果表明：下降泉水化学类型全部为HCO3-Ca型,机井水化学类型以HCO3-Ca、HCO3-Ca·Mg型为主。相关分析表明,下降泉和机井中SO42-与Ca2+、Mg2+均表现显著相关或极显著相关,HCO3-与Ca2+、SO42-与NO3-在下降泉与机井中的相关性具有差异,下降泉、机井Sr与Ca2+、Mg2+、HCO3-均表现为极显著相关。Gibbs图表明下降泉和机井的水化学组成主要受水-岩相互作用的控制,下降泉、机井c(Ca2+)/c(Mg2+)、c(HCO3-)/c(SO42-+Cl-)、c(Na+)/c(Cl-)、c(Cl-)/c(Ca2+)系数比值具有差异。结果表明富Sr地下水的形成受碳酸盐岩成分影响显著,赋存条件的差异导致富锶地下水在下降泉、机井中的水化学特征、相关性以及离子系数比值的差异。     

南通海门浅层地下水水化学特征及演化机制

为系统掌握南通海门区浅层地下水水化学现状,在采集区域地下水样本并分析水化学特征的基础上,综合运用描述性统计、相关性分析、Piper三线图、Gibbs模型以及离子比例系数法等分析手段,对南通海门区浅层地下水化学特征及其形成机理进行系统分析。结果表明：HCO3-和Ca2+分别是研究区浅层地下水中占比最大的阴、阳离子;HCO3-Ca和HCO3-Ca·Mg型为该地区主要地下水化学类型;浅层地下水TDS和总硬度的平均质量浓度相对较低,平均值分别为598.00、374.32 mg/L。根据相关性分析,Cl-和Mg2+为影响该区域地下水TDS的特征因子。研究区浅层地下水化学特征主要受到岩石风化作用影响,地下水水质成分主要源自碳酸盐岩和硅酸盐岩等的长期风化溶解。同时,逆向阳离子交换作用也在一定程度上影响着浅层地下水化学的组成。研究结果可为该区地下水开发利用管理提供理论依据和数据支撑。     

基于统计方法评价沁水盆地南部煤层气开采对地下水环境的影响

针对沁水盆地煤层气开采对地下水环境的影响问题,基于统计学方法对采集的129件水样进行分析,系统评价了地下水与煤层气排采水之间的关系。Piper三线图对各含水层地下水和煤层气排采水水化学特征的分析表明,沁水盆地区域地下水常见离子以HCO₃^-、SO₄^2-、Ca²⁺、Mg²⁺为主,煤层气排采水水化学类型以HCO₃^-、Cl^-、Na⁺为主,与地下水水化学类型差异大。箱式图结果表明：煤层气排采水中F^-平均质量浓度远高于区域地下水中的,可选取F^-作为煤层气排采水的示踪剂;沁水盆地未出现地下水F^-质量浓度大范围升高现象,仅柿庄区块南部水样（1027-4、1027-5）和郑庄区块（1030-3）东南部水样地下水出现高F^-质量浓度。通过聚类分析评价地下水和煤层气排采水之间的F^-质量浓度关系,结果显示：柿庄区块南部煤层气排采水F^-质量浓度与Na⁺、HCO₃^-、Fe³⁺质量浓度相关性好,水样1027-4同时出现Na⁺、HCO₃^-、Fe³⁺偏高现象;郑庄区块东南部煤层气排采水F^-与NO₃^-质量浓度相关性好,但1030-3未出现NO₃^-质量浓度偏高现象。结果表明：沁水盆地煤层气开采未造成大范围地下水污染,但柿庄区块南部局部地区浅层地下水混入煤层气排采水。     

新场-向阳山地段地下水化学数据的多元统计分析

高放废物处置库选址过程中,地下水水化学特征的研究对场址筛选具有非常重要的意义。为研究北山预选区新场-向阳山地段的地下水水化学特征,笔者对研究区27件浅部地下水水样的9项指标综合运用描述性分析、因子分析和聚类分析的方法进行了系统分析。结果表明:影响研究区水化学特征的主要因素是以Na^+、Cl^-、SO4^2-等为主要载荷变量的蒸发浓缩作用,贡献率高达73.93%;其次是以HCO3-为主要载荷变量的溶滤作用,贡献率仅为11.39%。     

江油市规划应急水源地地下水水化学特征分析

通过在江油市规划应急水源地及其上、下游采集地下水水样进行化学分析,共采集15个样品。结合主离子浓度、Piper图及沿程变化对该水源地地下水的水化学特征及其上、下游地下水水化学变化规律进行分析,结果表明：研究区地下水呈弱碱性,属硬度水和极硬度水,TDS平均值为281.446 mg/L,其中阳离子以Ca2+、Mg2+为主,Na++K+次之;阴离子以HCO3-和SO42-为主,Cl-较少;地下水的化学类型为HCO3--Ca2+。在沿程变化上,自上游至下游,地下水TDS及主离子均有整体增加的现象。地下水化学类型由HCO3--Ca2+型变化为HCO3-·SO42--Ca2+·Mg2+型。     

鄂尔多斯白垩系地下水盆地地下水水化学类型的分布规律

在对鄂尔多斯白垩系地下水盆地1 125件地下水化学样品进行分析的基础上,总结出研究区不同循环深度地下水化学类型的分布规律。总体上,盆地北区大致以安边—四十里梁—东胜梁地表分水岭为界,东侧地区的浅层、中层和深层地下水化学类型均以HCO₃型水为主,地下水水平分带不典型;而分水岭以西的摩林河－盐海子地下水系统和都思兔河—盐池地下水系统中,包括浅层、中层和深层在内的各层地下水表现为沿地下水流向,向盆地北、西侧边界,水化学类型具有明显的水平分带规律。而盆地南区地下水分层径流明显,水化学类型复杂,总体上存在一个以定边—环县—合水—华池—吴旗—定边为中心的北部由北向南、东部由东向西、南部由西南向东北的水平分带。     

重庆市南川区南部岩溶地下水水文地球化学特征

以重庆市南川区南部地区岩溶地下水为研究对象,通过野外调查和取样测试分析,对研究区内149件地下水样品进行水化学常规分析和微量重金属元素分析,结果表明:研究区内地下水化学类型以HCO3-Ca·Mg、HCO3-Ca和HCO3-SO4-Ca型为主。地下水中主要阴阳离子HCO3-、SO42-、Ca2+和Mg2+浓度均表现出与含水岩组相对应的关系,即碳酸盐岩类岩溶水＞碳酸盐岩夹碎屑岩水＞碎屑岩水。地下水中Mg2+ /Ca2+摩尔比值表明研究区内绝大部分地下水径流过程中以方解石和白云石的共同溶解为主。地下水中微量重金属元素含量整体偏低,绝大部分水质都在Ⅲ类水标准以内,只有极个别点受到污染导致部分重金属组分偏高      

徐州东部废弃矿井地下水化学及其时空演化特征分析

矿区闭坑后,区域地下水动力条件的改变以及引起的地下水污染可能对环境影响较大。本文以徐州东部废弃矿井为 研究对象,在进行水文地质调查分析的基础上,采集地下水样,进行水化学分析,结果表明研究区内太原组灰岩含水层的 水化学类型具有明显分带性,从西北向东南由HCO3·SO4-Ca型、SO4-Ca·Mg型向HCO3·SO4-Ca·Mg型、HCO3-Ca·Mg型依次 过渡。矿井关闭后,地下水位抬升,水文地质条件发生改变,地下水水化学组分相应有所变化。对研究区水化学特征的演 化特点进行分析,发现地下水受阳离子交替吸附作用影响,呈现出Ca2+、Mg2+、SO42-增大,Na+、K+减小的趋势。     

南宁市区地下水水化学特征及形成机制

为了深入研究南宁市区地下水水化学特征、水质情况及地下水质量演变的主要水化学过程,文章采集南宁市区22组孔隙水和7组岩溶水,检测pH值、阴阳离子、溶解性总固体（TDS）和总硬度等化学指标,探讨地下水水化学特征和形成机制。结果表明:研究区孔隙水和岩溶水pH平均值均小于7,两种水TDS和总硬度基本一致,主要的阴离子（HCO3-、Cl-、SO42-）中含量最高的是HCO3-,平均分别为68.08 mg/L和106.68 mg/L;对于阳离子（Ca2+、Mg2+、K+、Na+）,研究区孔隙水和岩溶水均表现为Ca2+≥Na+>Mg2+>K+,其中Ca2+的平均含量分别为24.04 mg/L和31.34 mg/L;地下水化学成分主要通过风化-溶滤作用与混合作用形成,地下水水化学类型为HCO3--Ca2+型水;地质环境背景是地下水pH值普遍偏低的主要原因,人类活动对地下水的影响越来越重要,pH值和水化学类型改变均与经济发展、人口增加、工矿企业增加等人类活动密切相关。      

鲁中南典型岩溶区岩溶水水化学特征及成因分析——以双村岩溶水系统为例

通过对2013年9月在双村岩溶水区域采集测试的18组岩溶水化学资料进行分析,探讨了该区地下水的水化学特征,并利用R型因子分析法对影响该区岩溶水化学组分的3个主要因素进行了研究,分析结果表明:弱碱性地球化学背景下地下水对包气带的离子类质同象替代作用影响着岩溶水中Mg2+、K+、F-,人为污染因素控制着Cl-、Na+、NO3-、SO42-,岩溶水中的HCO3-、Ca2+、p H值受岩溶碳汇因素所影响。以上3种因子可以解释双村岩溶区岩溶水水化学特征87.103%的成因。     

滦河流域中上游富锶地下水成因类型与形成机制

承德市滦河流域富锶矿泉水资源丰富,成因类型多样,具有典型研究意义。通过水化学图解与多元统计分析、离子比值分析、矿物平衡体系分析,分析富锶地下水形成的地球化学背景,分区阐述富锶地下水水化学特征,探讨富锶地下水的形成机制。结果表明,研究区水化学类型以HCO3-Ca·Mg、HCO3·SO4-Ca、HCO3-Ca、HCO3·SO4-Ca·Mg为主。富锶地下水的形成受地质构造格局和岩浆活动控制,地质建造锶元素丰度影响,水文地球化学条件制约。断裂构造和地层岩性控制着富锶地下水形成分布的总体特征,水文地质条件影响着地下水化学锶元素的地球化学响应机制。地下水锶富集来源为含水介质长石矿物、碳酸盐矿物的风化溶解和阳离子交换吸附作用,矿泉水出露机制分为构造断裂深循环淋溶型、裂隙浅循环淋溶型、补给富集埋藏型3种类型。坝上高原孔隙裂隙水系统富锶地下水形成作用主要受大气降水和溶滤作用控制,滦河中上游裂隙水系统地下水阳离子交换吸附作用强烈,滦河中游孔隙岩溶裂隙水系统地下水化学主要受溶滤作用控制,蒸发浓缩作用和人为活动影响。     

典型岩溶丘陵区地下水水化学特征及地球化学敏感性分析——以武冈东部地区为例

通过对典型岩溶丘陵区地下水进行水化学特征及地球化学敏感性的研究表明,该地下水系统水化学特征阳离子以Ca2+、Mg2+为主,阴离子以HCO3-、NO3-、SO42-为主,受水岩作用及人类活动共同影响;Mg2+/Ca2+受岩性控制,流经白云岩地层最高,灰岩夹白云岩次之,灰岩最低;研究区岩溶地下水表现出较高的地球化学敏感性。阳离子以Ca2+最为敏感,其次为Mg2+,阴离子以HCO3-最为敏感,其次为NO3-,元素的地球化学敏感性大小依次为:HCO3->Ca2+>Mg2+>NO3->SO42->Cl->Na+>K+;以敏感性最强的敏感因子HCO3-对研究区岩溶地下水进行敏感性等级划分。研究区低敏感性的水点仅占7.27%,中敏感性的水点占25.45%,高敏感性的水点占67.28%。通过地球化学敏感性划分统计结果显示,对该地区地下水的保护显得十分重要且迫切。      

典型草原露天煤矿区地下水环境演化机理研究

伊敏露天煤矿位于中国东北部呼伦贝尔草原上,多年来的矿业活动对区域地下水环境造成严重影响,同时也给原本脆弱的草原生态环境带来威胁。文章以伊敏煤矿区地下水为研究对象,对比煤矿开采前（1973年）后（2016年）地下水系统的变化特征,运用流场对比、数理统计、Piper三线图、库尔洛夫式等对矿区地下水流场和水化学场的时空演化规律进行研究,以揭示强烈人工干预下草原矿区地下水与环境的相互作用机制。结果表明:露天煤矿开采活动使矿区地下水原生的还原环境变为氧化环境,煤层中的黄铁矿(FeS 2)被氧化、产酸并引发后续一系列反应,其结果导致矿区地下水pH值降低,总硬度(TH)、SO 2- 4、Fe 2+、Fe 3+、Ca 2+、Mg 2+离子浓度升高;水化学类型由以HCO 3—Na ·Ca ·Mg型为主演化为以HCO 3 ·SO 4—Na ·Ca ·Mg型为主;煤矿开采强烈疏排地下水加速了区域地下水循环速度,使地下水向着淡化方向发展,TDS、COD、Na ++K +等均呈降低趋势。     

贵州岩溶区浅层地下水氯化物及硫酸盐环境背景值

以贵州抗旱打井找水项目2007-2015年采集的3 699件浅层地下水化学样品分析数据为依据,在分析区域地质背景和水文地质条件的基础上,对研究区地下水化学数据进行聚类分析及水文地质单元划分,运用箱型图和迭代标准差法剔除异常值,并判断各水文地质区水化学数据的分布类型,最后取剔除异常值后数据的95百分位数作为环境背景值上限阀值.研究结果表明:贵州岩溶区浅层地下水属中偏碱性,水中阳离子以Ca2+、Mg2+为主,阴离子以HCO₃-和SO₄2-为主,地下水类型主要为HCO₃-Ca·Mg和HCO₃-Ca型,区内地下水中离子的主要来源为岩石矿物的风化水解;地下水SO₄2-和Cl-分布类型以正态分布为主,对数正态分布次之,偏态分布最少,三叠系中统关岭组膏岩层及二叠系含煤地层中地下水的SO₄2-环境背景值阀值为68.71~164.32 mg/L,其他区域背景值阀值为19.42~39.05 mg/L;Cl-背景值阀值为3.45~6.65 mg/L,区域变化较小.      

滦河三角洲地区深层地下水化学演化规律及成因分析

以滦河三角洲地区第Ⅲ含水层组为例,选取两条水文地质剖面分析深层地下水化学组分特征。文章利用Piper图分析了上下游水化学的分带性,从上游到下游演化顺序为HCO3—Ca·Na型、HCO3·SO4—Na·Ca型和HCO3·Cl—Na型。上游地下水沿流动方向主要发生了溶滤作用,引起HCO-3和Ca2++Mg2+等比例增加,Cl-+SO2-4和Na+也等比例增加。下游地下水沿流动方向不仅发生了溶滤作用,还发生了阳离子交换和脱硫酸作用,引起下游地区Ca2+、Mg2+和SO2-4逐渐减小,Cl-和Na+显著增加,且Na+增加幅度明显大于Cl-。本研究加深了承压含水层地下水从山前到滨海地区整个循环路径上的水化学演化规律及成因的认识。     

贺兰山西麓典型干旱区绿洲地下水水化学特征与演变规律

针对地下水资源过量开采而出现的绿洲水文生态问题,以贺兰山西麓具有典型特征的内蒙古腰坝绿洲为研究对象,分开采期、非开采期对地下水进行系统取样分析,综合运用描述性统计、相关性分析、离子比例系数和Piper三线图示法,全面系统地研究了地下水水化学的时空变异特征与演变规律。研究结果表明：①季节变化对潜水和承压水水化学类型空间变异性影响较小,潜水水文化学性质受外界因素干扰较大,承压水受外界因素干扰较少;②蒸发浓缩、阳离子交换和人为混合是控制研究区潜水水质演变的主要水文化学过程;③潜水子系统总溶解固体较高,水化学类型变化也较复杂,主要从HCO3·SO4.Cl-Na·Mg·Ca型向Cl·SO4·HCO3-Mg·Na、Cl·SO4-Na·Mg型演化。承压水水化学类型比较单一,主要以低矿化度的HCO3-Na·Mg·Ca型为主。