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。     

太原市西山岩溶水系统水文地球化学特征分析

岩溶含水系统的水化学特征能够反映地下水补径排关系、含水介质特征及水岩相互作用等。本文通过分析太原市西山岩溶含水系统地下水中TDS、Sr2+ 、HCO-3 、SO2-4 的分布特征、相互关系及指示意义,得出以下结论: 从补给区到径流排泄区, TDS 随着径流途径、径流时间及循环深度的增加而逐渐增加。Sr2+ 、Mg2+ 、Ca2+ 浓度沿着地下水径流方向具有同步增加的趋势,但Sr- Mg 的变化斜率小于Sr- Ca ,这主要是碳酸盐岩中白云石与方解石含量及溶解度不同造成, CaO与MgO比值越大,相对溶解度越大。沿地下水径流方向,水化学类型由HCO3 型过渡为HCO3· SO4 型、SO4· HCO3 型、SO4 型, SO2-4 离子浓度逐步增加,总体来看,Ca2+ 、Mg2+ 离子总含量与HCO-3 、SO2-4 离子总含量达到平衡,说明在西山岩溶区,水中离子的主要来源除碳酸盐外,硫酸盐的溶解也是一个重要途径,且受煤系地层及煤矿开采活动的影响强烈。      

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。      

典型岩溶槽谷区地下水化学特征及地球化学敏感性分析

利用2012年4月—2013年3月的水化学数据研究了重庆老龙洞地下河流域地下水系统地球化学敏感性。结果表明,研究区表层岩溶泉和地下河水化学阳离子分别以Ca2+、Mg2+和Ca2+、Na+为主,阴离子以HCO3-、SO42-为主;表层岩溶泉雨季Mg2+/ Ca2+摩尔比和地下河雨季Na+/ Ca2+摩尔比旱季大于雨季,表层岩溶泉和地下河雨季 HCO3-/SO42- 摩尔比分别为3.428～6.524、3.122～5.966,旱季HCO3-/SO42-摩尔比分别为5.693～8.664、3.428～6.524,表现出低SO42-、高HCO3-的特征,主要受农业活动影响的表层岩溶泉主量元素地球化学敏感性依次为HCO3-> SO42->Ca2+> NO3-> Mg2+> Na+> K+>Cl-,而受农业活动、工业活动、城镇建设活动等多种因子共同影响下的地下河主量元素地球化学敏感性有所变化,依次为HCO3->Na+> Ca2+> K+> Cl-> Mg2+> NO3-> SO42-,随着人类影响的加剧,离子敏感指数将会有增加的趋势。      

湖南新田锶矿泉水文地球化学分带特征分析

以湖南新田县大型富锶矿泉为研究对象,通过采样、水化学组分分析,运用ArcGIS、AquaChem软件揭示富锶地下水水化学组分、水化学类型及水平和垂向分带特征。结果表明:下降泉中锶元素含量具有很好的分带特征,但机井中锶的分带性较差,TDS与锶元素含量变化基本一致。下降泉、机井中离子的变异系数具有较好的一致性,Ca2+、HCO3 - 含量较为稳定,而Sr2+、Mg2+、Na+、SO4 2-、Cl-质量浓度变化较大,下降泉和机井的水动力环境均有较大变化,或含水岩组的差异性较明显。下降泉、机井中主要离子毫克当量数所占百分比排次相同,但其垂向变化范围较大,机井水化学组分受含水岩组和人类活动等因素影响较大,水化学类型也由下降泉单一的HCO3-Ca型水演变为HCO3-Ca型、HCO3-Ca·Mg型、HCO3-Na·Mg·Ca型等复杂水化学类型,表现出垂向上正向的地球化学分带特征。锶元素在垂向上的分带呈现出异常,在50~80 m深度达到最大值。      

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。      

川东观音峡背斜地区地下水水化学分类研究

地下水化学特征合理的分类有利于更好地认识区域水文地质条件。本文通过采用spss聚类分析软件对观音峡背斜区地下水水化学特征进行分类研究。当并类距离取2时,将研究区所取水样分为5类,研究区地下水化学特征主要表现：岩溶水化学类型主要为HCO3＆#183;SO4- Ca或SO4＆#183;HCO3-Ca型水,碎屑岩裂隙水化学类型则主要为HCO3＆#183;SO4-Ca＆#183;Mg型水。     

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。     

蒲阳河流域地下水水化学及同位素特征

保定西部山前地区位于太行山及华北平原交界带,为缓解极端气候灾害对生产生活的影响,维持地下水资源的可持续开发利用,开展相关的地下水水化学及同位素特征研究。研究区地下水化学类型以HCO3—Ca·Mg、HCO3·SO4—Ca·Mg及SO4·HCO3—Ca·Mg为主,区内地下水主要来源于大气降水,流域内地表水补给地下水;地下水中化学成分为Ca2＋、Mg2＋、HCO-3、SO2-4,主要来源于岩石风化作用,同时受到人类活动的影响,地下水中硝酸盐含量明显升高;由于受到褶皱构造的控制,流域的上游及平原区均出现年龄大于60年的地下水,多数岩溶水年龄较复杂,从现代水到大于60年的水均有分布。研究成果为流域内水资源的合理开发利用提供建议,区内岩溶地下水的开发将在一定程度上缓解极端天气的影响。     

廊坊市地下水化学特征变化研究

为揭示廊坊市地下水水化学特征的形成机理,收集并检测了39个地下水样本。采用相关性分析法、水化学方法和离子比系数法研究了其水化学特性、影响因素和变化原理。研究结果表明:影响浅层地下水盐渍化的主要化学离子为SO42-、NO3-、Cl-和K+。SO42-、NO3-和Cl-的含量差异很大,其他指标相对稳定。γNa/γCl的比值表明在径流形成过程中Na+从土壤含水层中释放出来;水中的Ca2+与土壤中的Na+之间存在交换,导致γNaγCl;γNa/(γNa+γCl)的比值表明,随着地下水深度的增加,阳离子交换水平增强,导致主要阳离子从Na+转变为Ca2+;γHCO3+γSO4/γCa+γMg的比值表明浅层地下水主要来自大气降水,阳离子交换对深层地下水的影响更为明显。廊坊市浅层地下水类型主要为HCO3·SO4-Ca,其分类较复杂,而深层地下水主要为HCO3-Na,地下水的类别较简单。     

金沙江河谷巧家段地下水化学特征

金沙江河谷巧家段地形切割强烈,最大相对高差可达2 719 m,水文地质条件差异大,河谷区内泉水出露众多。对河谷区内38组泉水水化学组分进行分析的结果表明:地下水化学类型较简单,主要为HCO3- Ca、HCO3- Ca?Mg、HCO3- Mg?Ca型;地下水溶解性总固体(TDS)浓度变化较大,总体上TDS浓度自河谷斜坡补给-径流区至谷底排泄区,具有逐步增高的趋势;孔隙水TDS浓度明显高于岩溶水;地下水宏量组分HCO3-、Ca2+、Mg2+、SO42-与TDS具有正相关关系。据水化学组分变化分析谷底第四系地层中出露大泉的形成条件,其为孔隙水与岩溶水相混合形成。      

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      

重庆地区岩溶地下河水溶解无机碳及其稳定同位素特征

稳定碳同位素是指示岩溶动力系统碳来源及转化的重要指标。为揭示重庆地区岩溶地下水中溶解无机碳基本特征和碳来源,本文对该地区63条岩溶地下河水样进行了水化学和碳同位素分析。研究结果表明,重庆地区地下河水溶解无机碳主要表现形式为HCO3-,雨季由于稀释作用其浓度低于旱季。重庆岩溶地下河水δ13C-DIC（V-PDB）旱季变化范围为-15.34 ‰～-5.89 ‰,雨季变化范围为-17.40 ‰～-4.23 ‰。根据δ13C同位素质量平衡方法,计算得到重庆地下河旱季碳酸盐岩溶蚀对DIC贡献为45.1 % ～79.7 %,雨季平均为34.6 %～82.1 % 。计算结果表明,在人类活动不断增强的情况下,岩溶水体DIC通量中碳酸盐岩溶解来源的DIC和其参与岩溶地下水δ13C值的形成并不一定是岩溶作用理论方程中所计算的50 %,而是有一定的变化范围。因此在计算岩溶作用碳汇时,建议通过δ13C值扣除碳酸盐岩溶蚀形成DIC的通量后再来推算岩溶作用形成的碳汇量。      

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。      

荥巩矿区岩溶地下水系统的水文地球化学特征及其指示意义

本文在分析荥巩矿区水文地质条件的基础上,重点对岩溶地下水系统的水化学特征进行分析。结果表明:岩溶水水化学类型自补给区到排泄区,从单一的HCO3型向复杂的HCO3.SO4型和SO4.HCO3型转变,TDS和Sr2+/Ca2+值均增加。地下水氢氧稳定同位素分析结果表明,本区岩溶地下水主要接受大气降水的入渗补给。根据同位素计算的补给高程推断岩溶水补给范围和划分的流动系统与地面调查结果及水化学研究成果一致:矿区处于区域流动系统排泄带,中寒武统张夏组—中奥陶统灰岩在矿区南部出露的范围接受降水补给,以侧向径流的方式进入矿区充水含水层。     

溶洞穴滴水元素季节变化及其气候指示意义研究—以贵州省麻黄洞为例

为揭示岩溶洞穴滴水元素季节变化特征及其对外界气候环境变化的响应关系,对贵州绥阳双河洞系支洞麻黄洞内3处滴水的Mg、Ca、Sr元素进行了为期13个月的监测。结果显示:(1)3个滴水点M1、M2和M3的水化学类型主要为HCO3·Ca型,岩溶水对于方解石与白云石等矿物的溶解处于饱和状态;(2)上覆土壤和岩层厚度逐渐增加,导致水-土-岩作用时间也随之增加;(3)Ca^2+、Mg^2+、Sr^2+浓度变化总体上呈逐级递增的特点,各离子浓度在高温多雨季节波动幅度大,低温少雨季节变化平稳;(4)Mg/Ca、Sr/Ca均表现出雨季低、旱季高的特征,反映该地区外界干湿条件的变化;(5)由模型模拟显示,3个滴水点皆以PCP/ICD作用为主,M1对降雨响应不敏感,M2滴率与离子浓度呈雨季高、旱季低的变化规律,M3位于洞穴最深、顶板最厚处,滴率与离子浓度无显著季节变化特征。结合各滴水点洞穴环境变化规律,推断M2更能准确响应外界气候环境变化。