典型华北型煤矿区主要充水含水层水文地球化学特征及控制因素

地下水形成、演化过程中控制因素不同所造成的水化学组分的差异性是矿井涌水水源识别的基础,为揭示矿井主要充水含水层水化学作用及控制因素,以位于太行山东麓的典型华北型煤矿区——鹤壁矿区为研究对象,采用统计分析、Piper三线图、Gibbs图、离子相关性分析与主成分分析法对矿区122个地下水水化学资料进行了分析研究。结果表明鹤壁矿区主要充水含水层中地下水的化学组分主要受岩石的风化作用控制。奥灰水主要水化学类型为HCO_3-Ca·Mg型,水中Ca~(2+)、Mg~(2+)主要来自碳酸盐岩(方解石和白云石)的溶解。二灰水主要水化学类型为HCO_3·SO_4-Ca·Mg型或SO_4·HCO_3-Ca·Mg型,其中Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_3~-的主要来源于碳酸盐岩的溶解,SO_4~(2-)来自硫酸盐岩的溶解作用和黄铁矿的氧化作用。砂岩水主要水化学类型为HCO_3-Na型,Na~+、Cl~-与HCO_3~-主要来自盐岩的溶解和硅酸盐矿物的风化作用。八灰水既有HCO_3-Ca·Mg型和HCO_3·SO_4-Ca·Mg型,也有HCO_3-Na型,Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_~3-和SO_4~(2-)的来源与二灰水一致,Na~+和Cl~-可能来自盐岩的溶解作用以及砂岩水与八灰水的混合作用。     

广西防城区地下水水化学特征及离子来源分析

查明防城区地下水水化学特征及主要离子来源,对该地区地下水资源保护和开发利用具有重要意义。以防城区地下水为研究对象,通过分析水化学组分和氢氧同位素特征,研究地下水水化学特征,确定补给来源,识别其主要组分的物质来源。研究结果表明:研究区地下水水化学类型主要为HCO_3-Mg·Ca型、SO_4·Cl-Ca·Mg型和SO_4·Cl-Na型,阳离子以Ca~(2+)和Na~+为主,阴离子以HCO_3~-和SO_4~(2-)为主。同位素分析显示,研究区地下水以大气降水补给为主。Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_3~-主要来源于碳酸盐岩的溶解,而高位养殖、农业活动、工业排污等导致地下水中SO_4~(2-)、Na~+、K~+、Cl~-、NO_3~-含量增加。     

内蒙古程家营盆地地下水水文地球化学特征及其成因

通过水文地质调查、水样采集,结合地下水流动系统、吉布斯图、Piper三线图,对程家营盆地地下水水化学特征进行研究;结果表明,该区地下水呈弱碱性,水质较好,TDS、COD浓度较低,水化学类型为HCO_3-Ca;F~-、Mg~(2+)主要受物质来源和山泉水影响;受水-岩相互作用影响,地下水Na~+、Cl~-、HCO_3~-沿地下水径流方向逐渐升高;SO_4~(2-)、K~+表现出沿地下水径流方向逐渐降低趋势;河流沿岸阶地区域地下水径流速度慢、水位埋深浅,受蒸发浓缩作用影响较强形成高TDS地下水;Ca~(2+)离子随受水温和SO_4~(2-)离子浓度升高而降低。程家营盆地地下水水化学特征研究成果,对该区地下水资源的管理、保护以及可持续开发具有重要意义。     

漓江流域河流水体离子组成特征及来源

通过2016年9月至2017年6月在漓江流域采集水样,对其主要离子进行分析,发现了漓江流域水化学主要离子的控制机制、来源及时空变化特征。结果表明,漓江流域的pH值介于6.89～7.79之间,平均值为7.34,EC变化范围在70.6～385.5us·cm~(-1)之间,平均值为228us·cm~(-1),TDS的变化范围为49.42～203.19mg·L~(-1),平均值为112.35mg·L~(-1)。阴、阳离子的浓度顺序为HCO_3~-SO_4~-2NO_3~-Cl~-,Ca~(2+)Mg~(2+)Na~+K~+,水化学类型为HCO_3-Ca型水。Ca~(2+)、Mg~(2+)和HCO_3~-的变化特征相似,总体呈现中游高,上下游低的特点,Cl~-、Na~+、K~+在中下游的浓度比上游高,季节性差异方面旱季的离子浓度一般大于雨季。离子来源分析表明,Ca~(2+)、Mg~(2+)和HCO_3~-主要来源于碳酸盐岩的风化,Na~+、K~+和Cl~-除来自岩石的风化外,循环盐对它们也有少量的贡献,NO_3~-和SO_4~(2-)也主要来自岩石的风化溶解。     

福建泉港区浅层地下水水化学特征及水质综合评价

福建泉港区作为现代化港口城市,研究浅层地下水化学特征,进行地下水水质综合评价有利于水资源可持续利用。对福建省泉港区浅层地下水水化学特征等指标进行统计分析,运用数理统计方法对浅层地下水水化学特征和水质进行综合评价分析可知,该区水中Na~+、K~+、Mg~(2+)、Cl~-、NO_2~-、NO_3~-指标变异系数大于100%,是受外界影响的敏感因子,TDS、总硬度、Ca~(2+)等其他指标CV%较小,受外界影响较小。根据Durov图,该区水化学类型以Cl~-·HCO_3~-+Na~+·Ca~(2+)型为主。最后参照《地下水质量标准》做水质综合评价,结果表明该区水质整体较差,处于(Ⅳ、Ⅴ类水平)占86.4%,超标因子主要为NO_3~-、NO_2~-及部分重金属为主,超标因子与该地区的石化工业污水排放、农业生产、生活污水乱排有关。     

青岛市大沽河流域地下水水化学时空演化及影响因素分析

为探讨滨海流域地下水水化学成分的时空演化规律及影响因素,以青岛市大沽河流域为研究对象,运用数理统计、Piper三线图、Gibbs图解法、离子比例系数等方法对2001~2012年137个地下水样的水化学成分进行系统分析。研究结果表明:流域内地下水以碱土金属Ca~(2+)为优势阳离子,重碳酸根HCO_3~-为优势阴离子,主要离子含量年际变化不大,基本符合枯升丰降的原则,但区域差异较为明显;2001~2012年地下水化学类型由Ca~(2+)—Mg~(2+)—SO_4~(2-)—Cl~-、Ca~(2+)—Mg~(2+)—HCO_3~-—Cl~-型变为Ca~(2+)—Mg~(2+)—SO_4~(2-)—Cl~-、Ca~(2+)—Na~+—HCO_3~-—Cl~-、Na~+—Ca~(2+)—Cl~-—HCO_3~-混合型水;岩石风化作用是区内地下水化学组分的主要控制因素;农业活动中氮肥的过度施用、粪便及生活污水等人为来源的输入则为区内NO_3~-含量较高的主要影响因素。     

北京地区不同介质的土柱淋滤水质试验研究

为探讨冲洪积平原地带地下水水质劣变机理及过程,开展了不同的水土样品组合的16组淋滤试验,以期揭示不同源水在土柱入渗过程阴阳离子、硬度和TDS的变化规律以及地下水类型的演化特征。试验结果表明:淋出液中,阴离子浓度的变幅由大到小依次为HCO_3~-、NO_3~-、SO_4~(2-)、Cl~-和F~-,阳离子的变幅则依次为Na~++K~+、Ca~(2+)和Mg~(2+)。淋出液的硬度、TDS和水化学类型均呈现出有规律的变化,先期主要受控于源水,尔后则主要受土柱介质的影响。除了以垃圾作为淋滤介质的试验外,其他组合的试验都出现了初期TDS和硬度升高的过程,之后与源水趋于一致,揭示了淋滤中浸泡—水岩相互作用—吸附解析—淋洗等复杂过程。     

江汉平原西部浅层孔隙水水文地球化学特征

为了揭示地下水由江汉平原周缘向中心径流过程中的水质演化和复杂的水文地球化学作用,以江汉平原西部地区为例,通过数理统计、水化学、同位素地球化学、离子比值关系等方法,开展了江汉平原西部边缘地带浅层孔隙地下水的水文地球化学特征研究。结果表明:平原区孔隙水以HCO_3-Ca·Mg型为主,丘岗区(丘陵和岗地)主要是HCO_3-Ca·Mg型,少量为HCO_3·SO_4-Ca·Mg型,还出现了HCO_3·NO_3-Ca·Mg型水,总溶解固体(total dissolved solids,TDS)升高主要是由于碳酸盐岩的溶解;浅层孔隙水均来源于大气降水,蒸发作用对该地区孔隙水的影响较小;方解石、白云石和石膏的溶解主导研究区的水文地球化学过程,也是孔隙水中Ca~(2+)、Mg~(2+)的主要来源,Na~+和K~+的主要来源是阳离子交换吸附。     

毕节市北部岩溶地下水水文地球化学特征

我国西南地区赋存丰富的岩溶水资源,这些水资源是当地居民生产生活用水的主要来源。以贵州省毕节市北部海子街镇及其邻区岩溶地下水为研究对象,通过分析常规水化学组分和氢氧同位素,确定研究区岩溶水的补给特征,识别岩溶水主要组分的物质来源和判断发生的水岩相互作用过程。结果显示:研究区地下水水化学类型主要为HCO_3—Ca型、HCO_3·SO_4—Ca型和HCO_3—Ca·Mg型。阴离子以HCO_3~-和SO_4~(2-)为主,而阳离子以Ca~(2+)和Mg~(2+)为主,部分水样N_3O~-和SO2-4含量偏高。氢氧同位素分析显示,研究区地下水以当地大气降水补给为主。补给入渗的大气降水与碳酸盐岩、石膏和盐岩矿物发生反应致使岩溶水化学组分以HCO-3、SO_4~(2-)、Ca~(2+)和Mg~(2+)为主,而生活污水、农业药物和采矿活动导致地下水中NO_3~-和SO_4~(2-)含量增加。相应成果可为当地地下水资源的开发和管理提供科学依据。     

叶尔羌河流域地下水环境背景值研究

采用数理统计方法,对新疆叶尔羌河流域地下水水化学指标Na~+、Mg~(2+)、Cl~-、SO_4~(2-)、TH、TDS、F~-和NO_2~-的环境背景值进行分析计算。结果显示:地下水水化学指标多以正态和对数正态分布,不同的地质地貌、水文地质单元以及水动力条件等因素对研究区地下水水化学指标的空间分布起主要控制作用。Na~+、Mg~(2+)、Cl~-、SO_4~(2-)、TH、TDS和F~-天然环境背景值高,它们的过量富集主要受控于原生地质环境,而NO_2~-的天然背景值很低,它的过量富集主要受后期人类活动的影响。     

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。      

煤层下部太原组岩溶水化学组分特征及其成因分析

我国东部隐伏深埋条件下煤矿开采严重受下部岩溶水害威胁,分析其化学组分特征、查明其控制因素,是防治底板岩溶水害的重要前提。文章以安徽淮南顾北矿井A组煤层下部太原组灰岩岩溶水为研究对象,采用多元统计、水化学(piper三线图、离子比例系数)分析及以地下水系统理论相结合的方法,对巨厚松散层覆盖下的岩溶含水系统的水文地球化学组分特征及其控制因素进行探讨。结果表明:顾北矿井太原组岩溶水阳离子以Na~++K~+占主导,阴离子主要以Cl~-、HCO_3~-占主导,主要发生阳离子交替吸附作用、脱硫酸作用,且表现出"咸化"与"硬化"特征。地质构造、埋藏深度、不同水环境(氧化-还原)、温度变化以及径流路径上的水-岩反应不同程度地控制着岩溶水的形成作用和水化学分布类型。     

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。     

沂源地区不同类型岩土淋溶水与浸泡水的化学特征分析

为研究降水补给地下水过程中包气带岩土对水化学的影响,在沂源地区采集了不同地表岩土样品开展淋溶和浸泡试验。淋溶结果显示:易溶的Cl~-、SO_4~(2-)、CO_3~(2-)、NO_2~-、NO_3~-等阴离子率先溶解进入淋溶水中,之后K~+,Ca~(2+),Mg~(2+),Fe等含量逐渐增加,且淋溶初期p H值呈碱性,之后向中性过渡。浸泡结果显示:不同类型岩土样经过浸泡5min后,其水化学组分发生了显著变化;随浸泡时间增加,K~+、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_3~-及含盐量均出现不同程度增加,但Cl~-、SO_4~(2-)在不同类型岩土中含量变化则是不同的。由此推测,降水转入地下水过程中,透过地表浅层包气带时就已经淋溶了大量物质,水化学性质发生了重大变化。     

浅析黔东地区岩溶地下水水化学特征

黔东地区碳酸盐岩分布广泛,因其可溶性强,常发育成落水洞、溶洞、岩溶管道等岩溶形态。研究本区岩溶地下水的水化学特征有助于了解地下水的运移规律,具有重大的实际意义。统计分析岩溶地下水水化学特征认为,在丰水期,地下水中的主要组分Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO)3~-、SO_4~(2-)、和矿化度呈现下降的趋势,p H值呈现升高的趋势,地下水动态过程曲线呈尖齿状。在枯水期,主要离子呈现上升、p H值降低的趋势,其平面形态呈波状。从研究区岩溶地下水的化学组分的物质来源看,其主要矿物质成分为Ca~(2+)、Mg~(2+)和HCO_3~-。矿化度、硬度、钙镁离子浓度之间有明显的正相关关系。     

不同时间段青木关岩溶地下河水化学变化主导因素分析

利用多参数水质分析仪,对典型岩溶槽谷区重庆青木关岩溶地下河出口姜家泉的月尺度、农耕期和暴雨期3个不同时间段的水化学动态变化特征进行监测,通过主成分分析法,研究这3个不同时间段水化学变化主导因素的异同。结果表明:月尺度期间,电导率、pH值和Ca~(2+)、Mg~(2+)、K~+、Na~+、HCO_3~-受雨水稀释作用,使丰水期低于枯水期;水化学变化主要受5个主成分影响,累积方差贡献率为90.75%,但其主导因素是水-岩作用。农耕期,降雨携带残余的粪肥、氮磷钾肥汇入地下河,电导率和Cl~-、NO_3~-、K~+、Na~+浓度升高;水化学变化主要受3个主成分影响,累积方差贡献率为87.81%,但其主导因素是施肥活动。暴雨期间,各离子浓度变化经过平稳期、上升期、稳定期、特殊期4个阶段。上升期,降雨对地下河影响最大,导致水-岩作用增强,电导率和Ca~(2+)、HCO_3~-浓度上升;对地表土壤和化肥的冲刷淋溶作用显著,导致Al、Fe、Cl~-、K~+、Na~+和NO_3~-浓度明显上升。水化学变化主要受4个主成分影响,累积方差贡献率为80.09%,但其主导因素是水-岩作用、地表土壤和养分流失。     

安庆大别山区矿泉水化学特征及成因模式

安庆大别山区位于大别山造山带东侧,调查研究了该区饮用天然矿泉水6处(锶偏硅酸型2处,锶型1处,偏硅酸型3处),理疗天然矿泉水硅酸水3处。在分析矿泉水的水化学特征和环境同位素特征的基础上,进一步探讨其成因模式。冷泉(井)水(AH1、AH3、AH4、AH5、AH8和AH9)的主要离子为Ca~(2+)、Mg~(2+)、Na~+和HCO_3~-,水化学类型为HCO_3·Ca型、HCO_3-Ca·Na型或HCO_3-Ca·Mg型,TDS值为90～239 mg/L;温泉(AH2、AH6和AH7)的主要离子为Na~+和SO_4~(2-),水化学类型为SO_4-Na型或SO_4·HCO_3-Na型,TDS值为253～426 mg/L。利用δ~2H值和δ~(18)O值估算的冷泉水的补给区高程为217～346 m,平均温度为17.7℃;温泉水的补给区高程为457～668 m,平均温度为12.6℃。9处矿泉水均为大气降水补给,沿断裂带或裂隙带历经一定深度的循环,在山谷、河谷地带出露地表。温泉地下水的循环深度大、水-岩作用时间长,TDS值、特征化学组分含量均高于冷泉水。     

保定平原区潜水水化学演化特征及成因初探

研究区潜水水质总体较差,主要超标指标和组分为:(NO_3)~-、总硬度、Fe~(2+)、(NO_2)~-、TDS,其次为Cl~-、(SO_4)~(2-)。(NO_3)~-超标点大多出现在城镇居民区、农业生产区及地下水开采区,总硬度的升高主要是由水中Mg~(2+)含量的增加引起的,其含量与水中阴离子组分也有明显的正相关性,矿化度的增加则与水中(SO_4)~(2-)、Na~+的增加密切相关。与本区20世纪70—80年代水质情况对比,现在水质发生了显著的变化,总硬度、TDS、pH值基本上呈上升的趋势,高阳、雄县、安新局部地区矿化度、总硬度的增加显著,而水中各组分的增长幅度依次为:(SO_4)~(2-)Na~+(HCO_3)~-Cl~-Mg~(2+)Ca~(2+),水化学类型由70年代的HCO_3- Ca·Mg(Ca、Mg·Ca)型逐渐复杂多样化,地下水有碱化的趋势。主要从地下水开采方面初步探讨了本区水化学变化的原因。     

山东省邹城市东部地下水水化学特征及形成机制

为研究山东省邹城市东部缺水山区地下水水化学特征、水质状况和水化学过程,采集研究区各类型地下水样品32件,检测K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-、SO₄^2-、HCO₃^-、NO₃^-、F^-、TH和TDS等化学指标,综合利用图解法、相关性分析和主成分分析等方法探讨其地下水的水化学特征和形成机制。结果表明:(1)研究区裂隙水、孔隙水与岩溶水具有相似的水化学特征,裂隙水和孔隙水的水化学类型以HCO₃-Ca型为主,而岩溶水水化学类型为HCO3-Ca·Mg型;(2)孔隙水、裂隙水和岩溶水水化学形成机制主要以水-岩相互作用为主,其次还受到人类活动的影响。孔隙水受水-岩相互作用和人类活动影响的比例分别为77.7%和10.5%,而裂隙水受影响的比例分别为63.9%和11.3%。     

桂西大型岩溶地下河系统离子来源及碳稳定同位素信息——以坡心地下河流域为例

为探讨坡心地下河系统内地表和地下水体的水化学离子特征、来源及其控制因素,无机碳来源及其稳定性。运用水化学计量法和同位素法对采自坡心地下河流域的38个采样点的水化学和碳稳定同位素样品数据进行分析。结果表明,地下河干流沿程受到局部岩性和支流稀释作用的影响明显,各水化学离子均有所变化。化学离子比例分析发现:大气降水对部分泉水的Cl~-和Na~+影响较大;碳酸盐岩溶解类型主要以灰岩溶解为主,地表水和地下河天窗的Mg~(2+)/Ca~(2+)摩尔比值与HCO_3~-呈负相关,说明在宏观上灰岩溶解程度越强烈,HCO_3~-值就越高,并且H_2SO_4和HNO_3积极参与流域内碳酸盐岩风化。硅酸盐岩的风化对地表和地下水体的Ca~(2+)、Mg~(2+)、Na~+、K~+有一定的贡献。此外,人为采矿活动和农业活动对SO_4~(2-)和NO_3~-的产生有较大的影响。质量平衡正推模型结果显示:受到区域岩性和水文条件的影响,地表和地下河天窗水体主要受碳酸盐岩溶解影响,硅酸盐岩溶解和大气输入也有一定的贡献,三大来源的相对比例在空间上变化较大。水体内的可溶性无机碳(DIC)主要来源于碳酸盐岩的溶解和土壤内CO_2的贡献。地表水和地下水的DIC浓度和δ~(13)C_(DIC)值差别较大,DIC值与δ~(13)C_(DIC)呈反相关关系,这说明来自土壤CO_2贡献的DIC越多,其对碳酸盐岩矿物的溶解能力越强。根据本研究区的数据与前人在西江干流的上、中、下游进行对比,结果表明碳酸盐岩风化产生的DIC可以被西江干流的水生植物利用,从而形成稳定的碳汇。