宁夏清水河上游浅层地下水咸化作用研究

认识干旱区地下咸水的形成机制对水资源管理和规划具有重要意义。在宁夏清水河平原上游采集52组浅层地下水化学样品和8组易溶盐样品,分析了地下水咸化的水文地球化学作用,利用元素质量平衡法计算了各作用对地下水盐分的贡献比率。结果表明：沿径流方向,地下水咸化程度呈增加趋势。咸化作用主要为岩石风化,并具空间分异,在补给区以碳酸盐风化为主,在强径流区硫酸盐风化占优,在弱径流区硫酸盐和岩盐风化共同提供了68%～93%的盐量。随着地下水TDS增加,蒸发岩贡献比率上升,碳酸盐和硅酸盐贡献比率下降。蒸发岩风化是导致浅层地下水咸化的首要因素。     

黑河流域中游盆地水文地球化学演化规律研究

黑河是我国第二大内流河,研究其水化学演化规律,对于区域水资源科学利用与管理、保障饮水安全和下游生态安全都具有重要作用。本文利用2014—2018年在黑河流域开展1∶50 000水文地质调查所获取的资料,研究了黑河干流和丰乐河两个典型剖面的水化学和同位素变化规律。结果表明,黑河中游盆地地下水主要来源于祁连山区大气降水补给,黑河干流区地下水氘氧同位素比丰乐河流域更为富集,反映了氘氧同位素的高程效应。在丰乐河流域排泄区发现了非现代气候条件下形成的古水,说明现在的盐湖盆地早期就是地下水滞留区。山前戈壁带含水层经长期淋滤作用,地下水溶解性总固体(total dissolved solids,TDS)较低,水化学类型以重碳酸型为主。溢出带以北下游地区TDS逐步增高,地下水类型以硫酸型、硫酸-氯型为主,具有两种地下水化学背景和演化模式:一种是石膏溶解-碳酸盐沉淀析出-氯化物溶解-缓慢的硅酸盐非完全溶解和阳离子交换反应模式;另一种在此基础上增加硫酸钠溶解演化模式。流域补给区和径流区地下水TDS升高的主要原因是溶滤作用。丰乐河排泄区地下水TDS升高的主要原因仍是溶滤作用,溶滤盐分的来源是表层的盐分,以石盐为主。黑河干流排泄区由于含水层较薄,水位埋深较浅,蒸发对地下水咸化的影响更大。     

我国北方新生代玄武岩地下水化学特征及其成因：以河北省张北县为例

为了进一步了解我国北方新生代玄武岩地下水的赋存规律和形成演化机理,以河北省张北县玄武岩地下水为研究对象,在野外采集地下水样、测定水化学和同位素组成的基础上,利用统计分析、离子比例系数、氢氧同位素、反向地球化学模拟等方法,对区内玄武岩地下水的水化学形成机制进行了研究。结果表明：沿地下水径流方向,研究区内玄武岩地下水中多数离子质量浓度呈现增大趋势,补给区的地下水化学类型以HCO3Ca·Mg为主,TDS质量浓度多小于500 mg/L,排泄区地下水中阴离子以Cl-和SO2-4为主,阳离子以Na+为主,TDS质量浓度多大于1 400 mg/L;研究区地下水补给来源为当地大气降水;硅铝酸盐、岩盐、硫酸盐的风化溶解是地下水中离子的主要来源;溶滤作用、阳离子交替吸附作用和农业施肥等人类活动影响是控制地下水化学形成的主要作用。     

阿拉善诺日公地区地下水系统水化学特征分析

阿拉善左旗诺日公是我国典型干旱区,地下水是该区主要的供水水源。水化学研究对地下水流动过程具有指示意义。以阿拉善诺日公地区地下水为研究对象进行水文地球化学特征分析,研究表明:从北部基岩隆起区到豪斯布尔都盆地中心,地下水水化学特征呈现一定的规律性,水化学类型由低矿化度的Na-HCO_3·Cl、Na-Cl·HCO_3型,逐渐过渡到盆地中心排泄区高矿化度的Na-SO_4·Cl、Na-Cl·SO_4型水,水质状况变差,由淡水逐步过渡到微咸水。区域地下水整体从西北向东南排泄,TDS的升高较好地指示了地下水的径流方向。蒸发作用是本区地下水化学构成的主控因素,同时溶滤作用、离子交换作用及人类活动对地下水化学成分也有影响。本研究为该地区水资源评价及优化配置提供了科学依据。     

卫宁北山山前地下水特征分析及水质评价

以卫宁北山石空段地下水为研究对象,结合中宁平原盆地已有的地质、水文地质资料,介绍了山前地下水水文地质、赋存、补给径流排泄特征、水化学特征和地下水变化动态。地下水受构造地貌控制由山前流向黄河,补给来源主要为大气降水,水岩相互作用从A1—A5点以溶滤、A6—A7混合作用为主,逐渐演变成A8—A10的以浓缩-蒸发为主。水质测试表明:地下水由山前至滨河由苦咸水转化为淡水(微咸水),水化学类型由Cl·SO4-Na(Cl·SO4-Na)型转为HCO3·SO4-Ca·Na型,平原区水质属于较差类别。受人类活动影响,主要污染物为氨氮等。     

我国北方新生代玄武岩地下水化学特征及其成因——以河北省张北县为例

为了进一步了解我国北方新生代玄武岩地下水的赋存规律和形成演化机理,以河北省张北县玄武岩地下水为研究对象,在野外采集地下水样、测定水化学和同位素组成的基础上,利用统计分析、离子比例系数、氢氧同位素、反向地球化学模拟等方法,对区内玄武岩地下水的水化学形成机制进行了研究。结果表明:沿地下水径流方向,研究区内玄武岩地下水中多数离子质量浓度呈现增大趋势,补给区的地下水化学类型以HCO₃-Ca·Mg为主,TDS质量浓度多小于500mg/L,排泄区地下水中阴离子以Cl^-和SO₄^2-为主,阳离子以Na⁺为主,TDS质量浓度多大于1 400mg/L;研究区地下水补给来源为当地大气降水;硅铝酸盐、岩盐、硫酸盐的风化溶解是地下水中离子的主要来源;溶滤作用、阳离子交替吸附作用和农业施肥等人类活动影响是控制地下水化学形成的主要作用。     

哈密盆地地下水系统水化学特征及形成演化

哈密盆地地下水系统形成受构造运动与水文地质条件共同控制,通过划分哈密盆地地下水系统,分区阐述哈密盆地地下水水文地球化学特征与水化学成因及控制因素,从水文地球化学的角度阐明盆地系统的地下水水化学演化规律。结果表明,哈密盆地地下水水化学特征呈明显分带性,沿地下水流动方向,水化学类型逐渐由HCO₃型演化为SO₄型、最终演化为Cl型;水体TDS含量不断升高,地下水由淡水逐渐演化为微咸水、咸水。地下水离子来源主要为硅酸盐岩与蒸发岩盐溶解,水化学过程受蒸发浓缩作用控制,岩石风化作用与季节变化共同影响。沿地下水径流方向,地下水经盐分溶滤、盐分迁移并在排泄区附近形成盐分聚集带;盐分迁移沿程溶滤作用逐渐减弱,蒸发浓缩作用逐渐增强。哈密盆地地下水化学空间演化主要受自然因素影响驱动,时间演化驱动因素主要为气候变化和工矿活动农业灌溉等人类活动。     

肥城市岩溶水水化学特征及形成机制

系统分析地下水长期实测数据,并综合运用数理统计方法、水文地质学、水文地球化学的基本理论,探讨了肥城市水化学特征及其时空分布规律、水化学特征形成机制及水文地球化学过程。结果表明:肥城市地下水水化学类型主要为HCO3·SO4—Ca·Mg型,部分为HCO3·SO4·Cl—Ca·Mg型和HCO3·Cl—Ca·Mg型,主要阴离子由HCO3-向SO42-和Cl-偏移,总溶解固体(TDS)及总硬度呈明显增大趋势;地下水多数离子浓度从补给区经径流区到排泄区越来越高;方解石和石膏的溶滤作用是研究区内地下水水化学成分变化的主要影响因素,同时存在部分的盐岩溶解及阳离子交替吸附作用,而人类活动也是不可忽视的重要影响因素。      

利用TDS和δ18O确定溶滤和蒸发作用对内陆干旱区地下水咸化贡献的一种方法

溶滤和蒸发作用是内陆干旱盆地平原区松散沉积层地下水咸化的主要原因。地下水的TDS直接表达了其咸化程度,δ18O值的变化主要受蒸发作用影响。在地下水TDS-δ18O关系图中,以各样点为起点,做蒸发线的平行线,与溶滤线交于c点,则c点两侧的a段和b段分别代表溶滤和蒸发作用对该样品的咸化贡献。 a=(TDS3-TDS1-b)/(TDS3-TDS1)×100%,b=k(δ18O3-δ 18O1)/(TDS3-TDS1)×100%。该方法应用于塔克拉玛干沙漠地下水咸化特征的分析,证明虽气候干旱,蒸发作用强烈,但地下水的咸化仍以溶滤作用为主。     

河套灌区西部浅层地下水咸化机制

浅层地下水水位埋深浅、含盐量高,是导致河套灌区土壤次生盐渍化的重要原因.以河套灌区西部地区为研究区,通过对浅层地下水的水化学和氢氧同位素特征分析以及水文地球化学模拟,探讨了灌区浅层地下水的补给来源和主控水-岩作用过程,并定量估算了蒸发作用对浅层地下水含盐量的影响.研究区内浅层地下水为弱碱性咸水,pH为7.23~8.45,总溶解性固体（total dissolved solids,TDS）变化范围为371~7 599 mg/L;随着地下水咸化程度增大,水化学类型由HCO₃-Na·Mg·Ca型向Cl-Na型过渡.引黄灌溉和大气降水是浅层地下水的主要补给来源,径流过程中浅层地下水受蒸发作用和植物蒸腾作用影响,地下水化学组分主要来源于蒸发盐溶解和硅酸盐风化水解,并受强烈的蒸发作用和离子交换作用影响.水文地球化学模拟和主成分分析结果显示,蒸发作用和岩盐溶解作用对区内浅层地下水咸化贡献最大,石膏和白云石等矿物的溶解、硅酸盐的水解、Na-Ca离子交换以及局部地形起伏对地下水咸化过程也有较大贡献.      

唐山曹妃甸浅层水咸化机制及反向模拟

采集了唐海至渤海湾剖面的13组水样,分析了研究区浅层地下水的化学特征及成因机制.运用Phreeqc软件反向模拟了地下水流路径上浅层微咸水(咸水)的补给机理及咸化过程.结果显示:浅层地下水由北向南,ρ(TDS)由0.36 g/L逐渐上升到39.2 g/L,水化学类型从HCO3·Cl-Ca·Mg·Na型过渡为Cl· HCO3-Na型再转变为Cl-Na· Mg型.微咸水形成以咸淡混合为主,期间伴随着岩盐、斜长石、CO2、高岭石、钾长石、石膏的溶解及钙蒙脱石、方解石的沉淀析出.咸水形成初期主要受海水入侵影响,后期受蒸发作用影响又进一步咸化.     

四川省盐源县盐泉的特征与形成

研究天然盐泉的形成有助于揭示陆地水文循环过程中的物质迁移。采用水文地球化学的方法,分析四川省盐源县的9个泉水和卤水水样的水化学特征和同位素特征,探讨盐泉的溶质来源,总结盐泉的成因模式。水样可以分为TDS为311.69 g/L的Cl-Na型卤水、TDS为55.77~89.43 g/L的Cl-Na型盐泉、TDS为1.17 g/L的Cl-Na型微咸泉和TDS为0.26~0.56 g/L的以HCO₃-Ca、HCO₃·SO₄-Ca·Mg型为主的淡水泉。泉水和卤水的氢氧同位素显示其来源于大气降水;水样的特征系数显示盐泉和卤水都属于溶滤型,且指示研究区基本不具有找钾前景。泉水的盐分主要来源于石盐、方解石、石膏和白云石等矿物的溶滤。盐泉的形成模式可以概括为:在山区获得大气降水入渗补给后,地下水经历较浅和较深的地下径流并且溶滤含盐地层或者盐矿,使其矿化度升高,在地形较低处汇集出露地表成泉。     

The influence of irrigation and Wuliangsuhai Lake on groundwater quality in eastern Hetao Basin,Inner Mongolia,China

Geochemical and isotopic characterization of groundwater and lake-water samples were combined with water and total dissolved solids balances to evaluate sources of groundwater quality deterioration in eastern Hetao Basin, Inner Mongolia, China. Groundwater quality is poor; 11 of 13 wells exceed drinking-water guidelines for at least one health-based parameter and all wells exceed aesthetic guidelines. The well water is largely derived from Yellow River irrigation water. Notably high uranium concentrations in the Yellow River, relative to world rivers, suggest groundwater uranium and other trace elements may originate in the river-derived irrigation water. Complex hydrostratigraphy and spatial variation in groundwater recharge result in spatially complex groundwater flow and geochemistry. Evapotranspiration of irrigation water causes chloride concentration increases of up to two orders of magnitude in the basin, notably in shallow groundwater around Wuliangsuhai Lake. In addition to evapotranspiration, groundwater quality is affected by mineral precipitation and dissolution, silicate weathering, and redox processes. The lake-water and TDS balances suggest that a small amount of discharge to groundwater (but associated with very high solute concentrations) contributes to groundwater salinization in this region. Increasing salinity in the groundwater and Wuliangsuhai Lake will continue to deteriorate water quality unless irrigation management practices improve.     

Étude du fonctionnement du système aquifére karstique Cénomano-Turonien de l'oued Igrounzar, bassin d'Essaouira, Maroc

In the Meskala-Kourimat area, the Bouabout Syncline aquifer system, intersected by the Igrounzar Wadi, feeds most of the karstic sources of the region. This aquifer is contained within Cenomanian and Turonian limestones and dolomitic limestones. The base of the system corresponds to the lower Cenomanian grey clays, and the top to the Senonian white marls. Hydrodynamic studies of various springs shows that each water source is different from the other, indicating a heterogeneous underground reservoir belonging to a complex karst system. The springs waters show a large chemical variability in space and time. These waters are a mixture of chloride, sulphate, Na and Mg. High Mg contents of some springs result from dissolution of evaporite, confirmed by low Ca/Mg ratios. The total dissolved solids (TDS) in spring water increases from upstream to downstream, probably as a response to residency time, but also due to interaction with Cenomanian evaporites. However, the springs are good for drinking water, as well as for irrigation. The monthly survey of selected springs indicated a large chemical variability but with little or no correlation between discharge and TDS.Stable isotope data (¹⁸O) suggests that the altitude of the recharge area, for this aquifer system, is 1200 m. The ¹⁸O gradient versus altitude, established on springs whose recharge areas are well known is, −0.25% versus SMOW/100 m. When compared with the ‘Meteoric Water Line’ established on worldwide spring water whose recharge areas are well known, the Essaouira Basin shows rain recharge without any significant evaporation.     

Major ion chemistry of groundwater in the extreme arid region northwest China

The Ejina Basin, located in arid northwest China, is one of the most arid areas in the world. In recent years, rapid development has created a greater demand for water which is increasingly fulfilled by groundwater abstraction. Detailed knowledge of geochemical evolution of groundwater and water quality can improve the understanding of a hydrochemical system, and promote sustainable development and effective management of groundwater resources. To this end, a hydrochemical survey was conducted in the Ejina Basin in order to identify the major hydrochemical characteristics. The results of chemical analysis indicate that groundwater in the area is brackish. The major ions, TDS, and hydrochemical types of different areas are highly variable and show an obvious zonation from the recharge area to the discharge area. Saturation index (SI), calculated according to the ionic ration plot, indicates that the gypsum-halite dissolution reactions take place under the condition of the rock weathering to some extent, and evaporation is the dominant factor to determine the major ionic composition in the study area.     

太原盆地西温庄隆起硫酸盐型岩溶热矿水成因研究

太原盆地是新生代断陷盆地, 盆地内受南北和东西多组断层控制形成了多个断垒、断块, 岩溶热矿水主要分布在三给地垒以南和田庄断裂以北的区域。岩溶热矿水的主力产水层为奥陶系的峰峰组和上、下马家沟组的碳酸盐岩储层。项目组采集了18个地热水样品, 同时收集了已有文献中的9个地热水和3个地下冷水的水化学数据。根据分析化验结果, 岩溶热矿水的水化学类型为SO₄-Ca ·Mg型。根据热矿水中的离子浓度关系和主要矿物的饱和度指数可以推断水化学类型主要受石膏层的影响。地下水溶滤过程中除了方解石与白云石溶解作用外, 石膏的溶解作用占主导地位。根据矿物饱和度指数, 石膏溶解产生过多Ca2+以及热矿水温度的升高还导致了方解石或者白云石更加饱和, 可能发生沉淀。西温庄隆起内的岩溶热矿水混合了古水, 年龄均大于20 000 a, 岩溶热储温度为72.6~91.1 ℃, 循环深度为2123~2663 m。长时间的水岩相互作用, 为热矿水的形成提供传导加热的时间和丰富的矿物质组分。西温庄隆起作为岩溶热矿水温度、TDS以及锶浓度的高值区, 是盆地内热矿水的汇水区, 同时也是区域热矿水条件最好的区域。TDS和Sr浓度升高趋势反映了地下水从补给区到盆地内排泄区明显的溶滤作用, 并且发生了由低TDS的HCO₃-Ca ·Mg型地下冷水往高TDS的SO₄-Ca ·Mg型岩溶热矿水的发展。     

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。