贵阳市岩溶地下水水化学演化机制:水化学和锶同位素证据

岩溶地下水的水化学特征及其水岩作用过程研究对岩溶地下水合理开发利用和污染防治具有重要意义.综合利用水化学分析、主要离子比值、锶含量和87Sr/86Sr比值分析和反向水文地球化学模拟,深入分析了贵阳市地下水和地表水不同季节的水化学特征变化和水文地球化学演化过程.水化学特征分析表明,贵阳市地下水以HCO₃·SO₄-Ca型和HCO₃-Ca·Mg型为主,水化学组成在季节和空间分布上存在一定的规律性变化,地表水与地下水的直接混合对地下水化学组成有一定的影响.锶同位素比值和水文地球化学反向模拟表明,地下水水化学组分主要受岩石风化作用的控制,以方解石和白云石为主的碳酸盐的溶解－沉淀作用以及硫酸盐和岩盐的溶解是控制研究区地下水水化学特征的重要过程,并受上覆孔隙含水层硅酸盐矿物水解的影响.      

贵阳市三桥地区岩溶地下水水化学特征及其演化规律

贵阳市三桥地区岩溶地下水是贵阳市重要的生活及工农业用水水源,而贵州省岩溶系统发育异常复杂,对于岩溶水水化学及其演化特征尤其是水-岩相互作用方面的研究尚未见报道,为了保障该地区供水水质安全,以贵阳市三桥地区岩溶地下水为研究对象,通过系统的样品采集与氢氧同位素分析和水文地球化学模拟,针对岩溶地下水水化学组分的空间分布、演化特征及水-岩作用过程进行了系统的研究.研究表明:岩溶地下水水化学类型主要为HCO₃·SO₄-Ca·Mg型、HCO₃·SO₄-Ca型、HCO₃-Ca型和HCO₃-Ca·Mg型;研究区岩溶水主要来源于大气降水补给;研究区水化学特征主要受方解石、白云石、岩盐和石膏的溶解作用以及阳离子交替吸附作用控制.      

第二松花江流域地表水与地下水相互关系

通过野外采样和室内分析,采用稳定氢氧同位素和水化学相结合的方法,研究了第二松花江地表水和地下水的相互关系。地表水和地下水中稳定氢氧同位素（δD,δ18O）空间差异明显,上游水体中同位素最贫化,下游最富集。水化学类型从长白山源区的Na-HCO₃型,演化成Ca-Mg-HCO₃型;而在人类活动的影响下,向Ca（Mg）-Cl（SO₄）演化。运用端元法定量计算了地表水与地下水的相互转换比例,上游山区深层地下水接受江水和浅层地下水的补给,浅层地下水补给比例占50%左右;下游平原区浅层地下水补给江水,补给比例占20%左右。研究结果可为综合利用地表水和地下水、促进水资源的可持续利用提供理论基础。     

新疆玛纳斯河流域平原区地下水水文地球化学特征研究

地下水是玛纳斯河流域主要的供水水源,为宏观掌握该区地下水化学特征,了解区域地下水主要形成过程,运用舒卡列夫分类法、数学统计法、吉布斯图、离子比及同位素的方法,在分析玛纳斯河流域平原区典型剖面的地下水水化学常量组分、吉布斯图、离子比和同位素特征的基础上,进行了研究区水文地球化学特征研究。结果表明:研究区潜水和承压水水力联系紧密;从上游、中游到下游,潜水、承压水的δ18O、δD值逐渐增大。地下水形成主要受蒸发浓缩、大气降水及碳酸盐岩和硫酸盐岩的溶滤作用。     

南伊沟水体水化学及氢氧同位素特征分析

南伊沟是林芝地区重要水源涵养区,研究南伊沟水体水化学和氢氧同位素特征,揭示“三水转化”规律,对提高林芝地区水体水文地球化学研究程度,支撑当地林水关系研究,服务高原地区水生态保护具有重要意义。运用水化学和氢氧同位素分析方法,分析了地区水化学特征、水岩作用情况和水循环特征。结果表明: 南伊沟水体为极低矿化度淡水,地表水水化学类型为HCO₃-Ca·Mg型和SO₄·HCO₃-Ca·Mg型,地下水水化学类型为HCO₃-Ca·Na型; 地表水和地下水的水化学离子成分主要受岩石风化控制,离子来源主要受碳酸盐岩溶解和硅酸盐岩风化影响,地表水中Na⁺、K⁺、Cl^-主要来源于盐岩溶解,同时还受降雨影响,地表水和地下水中Ca²⁺、Mg²⁺主要来源于碳酸盐岩矿物溶解; 地下水和地表水水岩作用较弱,对比上游雅鲁藏布江和拉萨河地表水,大部分δ¹⁸O、δD值具有明显的高度效应和大陆效应; 南伊沟枯水年内强烈的不平衡蒸发作用是导致地区大气降雨线斜率和截距偏小的主要原因之一。     

新疆博阿断裂附近地表水和地下水的水化学和同位素特征及水质评价

新疆地区属于西北干旱地区,水资源紧缺,为了研究其地下水的水文地球化学特征及水质情况,在博阿断裂附近采集与收集温泉水、地表水和冷泉水共15个样品,进行了水化学和氢氧同位素特征分析,并进行了水质评价。结果表明,研究区地表水的水化学类型主要为SO₄-Na、Cl·SO₄-Na和HCO₃·SO₄-Ca·Na型。温泉水的水化学类型为SO₄·HCO₃-Na/HCO₃·SO₄-Na和HCO₃·Cl-Na型。冷泉水的水化学类型为SO₄·HCO₃-Mg·Ca、HCO₃-Ca、HCO₃-Mg·Ca和SO₄·HCO₃-Ca型。研究区冷泉水中Mg²⁺、Ca²⁺、HCO₃^-的主要来源是白云石、方解石和石...     

喀什平原区地下水氢氧稳定同位素分布特征及意义

为系统研究喀什平原区第四系孔隙水补、径、排条件,搞清地下水资源量和供水潜力,在充分了解水文地质条件基础上,采用对比分析方法,分析喀什平原区地下水稳定同位素(D、~(18)O)特征。研究表明,区内地下水补给主要来自大气降水,部分较低的D、~(18)O同位素组成来自山区贫重同位素冰雪融水及基岩裂隙水的补给。山前冲洪积平原潜水和冲积细土平原承压水分属不同地下水流系统。南部盖孜河地下水多来源于西昆仑高山区,细土平原区部分地下水来源于南部中低山丘陵区。研究区北部克孜勒河地下水来源于西南天山。     

张掖盆地水文地质特征与稳定同位素研究

论述了张掖盆地地下水赋存分布特征与地下水补给、径流、排泄条件,利用水化学、同位素调查的方法,重点对张掖甘州平原区地下水水化学类型及其演化过程进行了研究。结果表明：张掖盆地由源于南部祁连山和北部龙首山的水系沉积物组成,其冲洪积平原规模、含水层富水性、导水性与地下水水化学特征等方面存在差异;同时地下水稳定同住素特征分析印证了水文地质条件的差异。祁连山前沉积物与龙首山前沉积物中地下水有着不同的补给来源和径流路径。浅层地下水和龙首山前深层承压水主要补给源为大气降水和山区河流入渗补给,祁连山前深层承压地下水系统可能有冰雪融水补给。     

洮河流域水化学特征及其时空变化研究

以洮河流域河水为研究对象,通过对2018年每隔1月洮河干流及支流博拉河和广通河采样点的河水进行水化学研究,揭示了洮河流域河水的水化学组成,探讨了其水化学性质时空变化。结果表明：洮河流域水质偏碱性,干流上游pH值小于下游,并在枯水期都比丰水期为大;矿化度呈枯水期比丰水期小,河水属于中等矿化度水和适度硬水;总硬度、电导率呈枯水期比丰水期大;HCO₃^-、Ca²⁺、Na⁺、Cl^-、SO₄^2-、CO₃^2-含量呈枯水期比丰水期大;干流上游HCO₃^-、Ca²⁺、CO₃^2-含量大于下游,干流上游Mg²⁺、K⁺、Na⁺、Cl^-、SO₄^2-、MnO₄<...     

柳江盆地地表水与地下水转化关系的氢氧稳定同位素和水化学证据

地表水与地下水相互作用是水循环研究的重要组成部分,是研究区域水资源量的基础。通过实地水文地质调查和采样,在对水体氢氧稳定同位素和水化学组成测定的基础上,分析了盆地内枯水期河水和地下水的水化学和氢氧同位素组成特征及空间变化规律,旨在揭示河水与地下水的相互转化关系。研究表明:盆地内地下水主要为HCO3-Ca和HCO3-Ca·Mg类型低矿化度水,各区域地下水具有统一联系性,经历了相同或相似的水化学形成作用;河水水化学类型与地下水相同,且水化学成分来源一致。地下水和河水氢氧同位素组成相接近,最终来源主要为大气降水补给。其中河水在径流过程中受蒸发浓缩作用影响,重同位素略富集。受地形地貌、地质及水文地质条件影响,盆地内地下水与河水之间的补给—排泄相互作用关系具有明显的分段性,相互转化频繁。大石河上游区域和东宫河流域总体上表现为河水受两侧地下水补给;大石河下游区域,表现为河水补给两侧地下水。     

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。     

Inverse geochemical modeling of groundwater salinization in Azraq Basin,Jordan

The aim is to define the mechanism of chemical reactions that are responsible for the salinization of the Azraq basin along groundwater flow path, using inverse modeling technique by PHREEQC Interactive 2.8 for Windows. The chemical analysis of representative groundwater samples was used to predict the causes of salinization of groundwater. In addition, the saturation indices analysis was used to characterize the geochemical processes that led to the dissolution of mineral constituents within the groundwater aquifer system. According to the modeling results, it was noted that the groundwater at the recharge area was undersaturated with respect to calcite, dolomite, gypsum, anhydrite, and halite. Thus, the water dissolved these minerals during water rock interaction, and therefore, the concentration of Ca, Mg, Na, and SO₄ increased along the groundwater flow path. Furthermore, the groundwater at the discharge area was oversaturated with respect to calcite and dolomite. This meant that the water would precipitate these minerals along the flow path, while the water was undersaturated with respect to gypsum and halite throughout the simulated path; this showed the dissolution processes that take place during water-rock interaction. Therefore, the salinity of the groundwater increased significantly along the groundwater flow paths.     

高放废物处置库甘肃北山野马泉预选区地下水化学特征及水-岩作用模拟

在高放废物处置库场地选择和性能评价中,地下水化学特征是最重要的因素之一。文中以野外水文地球化学调查资料为基础,应用水文地球综合分析方法和地下水地球化学模拟技术,探讨中国高放废物处置库甘肃北山野马泉预选区地下水化学特征、时空分布规律及水岩作用机理。主要结论是:野马泉地区地下水以咸水为主, 具有高矿化的特征,水化学类型以Cl·SO4 Na和SO4·Cl Na型为主,pH值大多在7~8 之间;地下水化学成分显示出明显的分带特征;地下水对石盐和石膏欠饱和,对黄铁矿以及铝硅酸盐过饱和;方解石、钠长石在补给区地下水中呈不饱和状态,在排泄区地下水中呈饱和状态。由水岩作用模拟可知,沿水流路径地下水溶解岩石中的钠长石、黑云母、石盐等矿物,溶解二氧化碳,沉淀析出方解石、伊利石和萤石等矿物;发生明显地下水蒸发作用、二氧化碳溶解作用和Ca2+/ Na+离子交换作用, 说明溶滤、沉淀、离子交换和蒸发浓缩作用是区内地下水化学行为的控制因素。     

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.     

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。      

Chemical evolution of groundwater in the Wilcox aquifer of the northern Gulf Coastal Plain,USA

The Wilcox aquifer is a major groundwater resource in the northern Gulf Coastal Plain (lower Mississippi Valley) of the USA, yet the processes controlling water chemistry in this clastic aquifer have received relatively little attention. The current study combines analyses of solutes and stable isotopes in groundwater, petrography of core samples, and geochemical modeling to identify plausible reactions along a regional flow path ～300 km long. The hydrochemical facies evolves from Ca-HCO₃ upgradient to Na-HCO₃ downgradient, with a sequential zonation of terminal electron-accepting processes from Fe(III) reduction through SO₄ ^2? reduction to methanogenesis. In particular, decreasing SO₄ ^2? and increasing δ³⁴S of SO₄ ^2? along the flow path, as well as observations of authigenic pyrite in core samples, provide evidence of SO₄ ^2? reduction. Values of δ¹³C in groundwater suggest that dissolved inorganic carbon is contributed both by oxidation of sedimentary organic matter and calcite dissolution. Inverse modeling identified multiple plausible sets of reactions between sampled wells, which typically involved cation exchange, pyrite precipitation, CH₂O oxidation, and dissolution of amorphous Fe(OH)₃, calcite, or siderite. These reactions are consistent with processes identified in previous studies of Atlantic Coastal Plain aquifers. Contrasts in groundwater chemistry between the Wilcox and the underlying McNairy and overlying Claiborne aquifers indicate that confining units are relatively effective in limiting cross-formational flow, but localized cross-formational mixing could occur via fault zones. Consequently, increased pumping in the vicinity of fault zones could facilitate upward movement of saline water into the Wilcox.     

河北平原深层碱性淡水形成的水文地球化学模拟——以保定、沧州地区为例

以揭示河北平原深层碱性淡水化学形成机制为主要研究目的, 选择河北平原深层碱性淡水发育的保定、沧州地区为典型研究区, 应用水文地球综合分析方法和地下水地球化学模拟技术, 探讨了深层碱性淡水水化学性质、分布规律及形成的自然环境; 依据质量守恒原理建立深层地下水质量平衡反应模型, 研究了从山前至滨海整个水流路径上所发生的水文地球化学作用及水、岩间的质量交换, 从而揭示了深层地下水化学演化规律的内涵及深层碱性淡水水化学形成机制.主要结论是深碱性淡水是由山前补给区HCO₃-Ca·Mg水逐步演化而来, 从山前至中部平原, 在地下水环境由开放转为封闭的过程中, 方解石、白云石溶解和沉淀, 钠长石、石膏、岩盐和菱铁矿的溶解, Ca-Na阳离子交换是控制其形成和演化的主要水文地球化学作用.      

矿区流域不同水体同位素时空特征及水循环指示意义

为了探究平朔矿区所在流域不同水体同位素的时空变化规律, 揭示采煤活动下区域水循环规律, 于2020年8月和12月对流域内地表水、地下水和矿井水进行采样, 测试样品的D和18O同位素组成, 并利用贝叶斯混合模型MixSIAR计算了矿井水不同来源的贡献率。结果表明: ①地表水和矿井水δD和δ18O夏季较冬季高; 地下水δD和δ18O季节差异不明显。地表水氢氧同位素值沿程呈增加趋势, 但局部受到矿井水的补给, 出现贫化; 地下水氢氧同位素值沿径流方向呈逐渐增加趋势。②采煤区氢氧同位素值较非采煤区明显增加。受季节效应影响, 在空间分布上8月浅层地下水氢氧同位素高值区域较12月明显增多。③ δ18O与δD关系图表明, 地表水在接受大气降水的补给之后受到了蒸发分馏作用的影响; 浅层地下水的补给源较复杂, 深层地下水由于采煤形成的导水裂隙带受到了浅层地下水和地表水的补给; 矿井水受地表水、浅层地下水和深层地下水的补给。④ MixSIAR模型揭示出深层地下水是矿井水的主要补给来源, 占61.60%~67.20%, 且补给比例冬季大于夏季; 浅层地下水对矿井水的补给存在明显季节差异。     

Groundwater circulation and hydrogeochemical evolution in Nomhon of Qaidam Basin,northwest China

In this study, analysis of hydrogeological conditions, as well as hydrochemistry and isotopic tools were used to get an insight into the processes controlling mineralization, recharge conditions, and flow pattern of groundwater in a typical arid alluvial-lacustrine plain in Qaidam Basin, northwest China. Analysis of the dissolved constituents reveals that groundwater evolves from fresh water (TDS =300–1000 mg/l) to saline water (TDS ≥5000 mg/l) along the flow paths, with the water type transiting from HCO ₃?Cl–Na ?Mg to HCO ₃?Cl–Na, and eventually to Cl–Na. Groundwater chemical evolution is mainly controlled by water–rock interaction and the evaporation–crystallization process. Deuterium and oxygen-18 isotopes in groundwater samples indicate that the recharge of groundwater is happened by meteoric water and glacier melt-water in the Kunlun Mountains, and in three different recharge conditions. Groundwater ages, estimated by the radiogenic (³H and ¹⁴C) isotope data, range from present to Holocene (～28 ka). Based on groundwater residence time, hydrogeochemical characteristics, field investigation, and geological structure distribution, a conceptual groundwater flow pattern affected by uplift structure is proposed, indicating that shallow phreatic water is blocked by the uplift structure and the flow direction is turned to the northwest, while high pressure artesian water is formed in the confined aquifers at the axis of the uplift structure.     

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。