系统聚类逐步判别法对皖北矿区突水水源的分析

以Ca2+、Mg2+、K++Na+、Cl-、SO₄2-、CO₃2-、HCO₃-、pH值与TDS的测试结果为指标,对皖北矿区四含、煤系、太灰、奥灰4个主要突水含水层系统分别进行聚类分析。在此基础上,筛选出能代表各含水层水化学特征的水样进行逐步判别分析,并从中选出了SO₄2-与TDS两种标型组分,建立了皖北矿区突水水源的判别模型,该模型具有较好的判别效果。      

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。     

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。      

蔚县矿区地下水水化学特征及岩溶水演变规律

蔚县矿区地处蔚县七里河泉岩溶水系统的中北部,主采煤层为中侏罗统下花园组1#、5#煤,煤炭资源的开采已破坏了矿区第四系砂砾石孔隙水、煤系砂砾岩裂隙水及下奥陶统灰岩岩溶裂隙水的赋存条件。本文重点对地下水水化学开展研究,分析地下水中的主要离子含量和水化学特征,初步探讨了20世纪80年代以来岩溶地下水化学组分的演变规律。研究结果表明:矿区第四系砂砾石孔隙水主要阴离子为HCO_3~-,含量相对较为稳定,阳离子变化幅度均较大;煤系砂砾岩裂隙水中主要离子为K~++Na~+与HCO_3~-,含量相对较为稳定;下奥陶统灰岩岩溶裂隙水中主要离子为K~++Na~+与HCO_3~-,K~++Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、Cl-、HCO_3~-变异系数相对较小,表明它们在岩溶水中的含量相对较为稳定。通过相关分析,下奥陶统灰岩岩溶裂隙水K~++Na~+与TDS成负相关,Ca~(2+)、Mg~(2+)与TDS成正相关,且相关系数高。第四系孔隙水化学组分与下奥陶统灰岩岩溶裂隙水岩溶水相差较大,且局部受到污染;裂隙水化学组分与岩溶水相差较小。矿区岩溶水现阶段与1984年相比,水化学类型趋于多样化,TDS整体有所升高,水质变差。     

微量元素在福建马坑铁矿崎濑泉形成条件识别中的应用

崎濑泉是福建马坑铁矿区附近流量最大的泉,与矿区的关系一直没有查清。本文通过对前人勘察资料研究和在不同部位采水样进行分析的基础上,运用聚类分析和指示岩溶水、碎屑岩地下水补给来源和径流过程的Sr /Ca与Rb /K值研究了福建马坑铁矿崎濑泉补给来源和径流途径。结果表明,取自崎濑泉泉口水样与及矿区水文钻孔的岩溶水水样相关系数达到0.98,而与取自矿区北部砂岩裂隙水的水样相关性则很差;灰岩水和砂岩水间的相关系数仅为0. 26;崎濑泉水的Sr / Ca、Rb /K值与岩溶水的都比较相近,而砂岩裂隙水的Rb /K值则明显地较崎濑泉水与岩溶水的高,说明崎濑泉水的来源应当是深部的岩溶水,与其上部的砂岩裂隙水并无密切关系;崎濑泉的形成是大气降水在矿区东北部天山凹附近的灰岩裸露区渗入岩溶含水层并向西径流,至矿区中西部沿F10断层附近的岩溶强径流带径流至崎濑村,受陈坑- 崎濑断层阻挡然后涌出地面,而并非前人所说的是先由大气降水补给砂岩裂隙含水层,然后再由砂岩裂隙含水层补给下部的岩溶含水层。      

南方岩溶金属矿区地下水非均质性及防治水意义:以福建马坑铁矿为例

岩溶水系统非均质性是制约南方岩溶金属矿区防治水工作的关键难题之一.通过充分挖掘勘察及采掘过程中积累的水文地质资料,查明断层、岩溶、火成岩带等地质结构非均质因素的分布特征;通过绘制马坑矿区岩溶水系统7个不同时期的流场图,分析了天然条件及疏干降水条件下矿区岩溶水系统的特点,得出断层及岩溶发育控制着岩溶水的强径流带,可作为超前探水及疏干降水的主要目标;而火成岩局部隔水带的隔水作用使矿区岩溶水表现出强烈的不统一性,利用局部隔水带对矿区岩溶水进行分期防治,可尽快解放该区矿体,增加矿区产量,对马坑矿区长期发展具有重要意义.      

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。      

淮北煤田太原组灰岩水年龄及同位素地球化学特征

为了解淮北煤田太原组灰岩水年龄、水化学特征及演化,采集了淮北煤田29个矿井地下水样品进行水常规、氢氧同位素及~(14)C测试。利用传统图示及统计方法探讨了地下水化学特征及演化,约束了地下水年龄及径流特征。结果表明:淮北煤田太原组灰岩水年龄在2900～21910 a之间变化,不同矿区之间灰岩水化学特征有明显差异。闸河矿区以较低的TDS浓度、最小的地下水年龄和最高的δD和δ~(18)O值为特征,为淮北煤田太原组灰岩水主要的补给区;临涣矿区孙疃矿、宿县矿区桃园矿具有较大的地下水年龄、较高的TDS浓度和低的δD和δ~(18)O值,为主要排泄区。TDS浓度等值线图和地下水年龄等值线图呈现一致的演化规律,淮北煤田东北部闸河矿区为主要补给区。太原组灰岩水径流特征主要受构造背景的控制,地下水补给条件及水岩相互作用程度决定了水体中TDS浓度和氢氧同位素富集特征。     

延河泉岩溶水系统Sr/Mg、Sr/Ca分布特征及其应用

山西省延河泉岩溶水系统是我国北方岩溶大泉之一。依据碱土金属比值Sr Mg、Sr Ca与矿化度关系,分析了延河泉岩溶水系统Sr Mg、Sr Ca分布规律及形成条件。从补给区到径流区、排泄区,Sr Mg、Sr Ca值逐渐增高;径流条件好,Sr Mg、Sr Ca值低;径流条件差,其值高;径流滞缓区最高。并且Sr Mg、Sr Ca值主要受径流条件控制,不受人为作用的影响。因此,Sr Mg、Sr Ca是比较理想的天然示踪剂。根据Sr Mg、Sr Ca值将延河泉岩溶水系统划分为三个子系统,即下河泉子系统(泉1、2、3、5),延河泉子系统(泉4、6),南部散泉子系统(泉7、8、9)。     

淮南张集矿水文地球化学特征及水源识别

为了研究淮南张集矿的地下水水化学特征及其水源,共收集45个样品的常规水化学资料(其中,第四系水12个、煤系水27个、灰岩水6个)。借助Piper图和Durov图划分了三个含水层的水质类型,并对主要组分的特征进行了分析。通过对比分析各含水层不同组分的箱线图,研究发现当[K++Na+]500mg/L、[Cl-]450mg/L、[TDS]1500mg/L时,能区分出煤系水;当[K++Na+]200mg/L、[HCO-3]250mg/L、[SO2-4]35mg/L、p H9时能区分出灰岩水,剩下的可能是第四系水。在此基础上建立的水源识别模型对第四系水、煤系水、灰岩水进行判别,正确率分别为:96.3%、100%、93.7%,有较好的水源识别效果。     

韩城矿区奥灰水化学特征及形成机制探讨

以岩石化学成分、水质分析、同位素组分以及水质动态长期监测等资料为基础，分析了矿区岩溶水介质的赋存与分布等水文地质背景，重点研究了水化学组分特征及其形成机制。结果表明：由矿区边部至中深部，水化学类型由重碳酸硫酸钙镁型向硫酸盐氯化钠钙型过渡，TDS随含水层埋深升高而水质变差，水化学组分主要由溶滤作用经去膏盐化和脱白云岩化过程形成，开采井群水质变劣的主因是矿区中深部高矿化水的混合作用所致。     

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。      

淮南煤田地下水水化学空间分布及其形成作用

为探究淮南煤田地下水的空间分布情况及各项水化学作用的强度,将淮南煤田划分为松散层较厚的北部区域与松散层较薄的南部区域,收集了两区域16个矿井主要突水含水层的水化学测试数据,综合采用离子组合法、Gibbs图、氯碱指数等方法研究了各含水层的地下水水化学特征。研究结果表明:地下水总溶解固体与松散层埋藏厚度呈正相关,其均值范围在951.92~2 667.79 mg/L。随着松散层厚度的增大,脱硫酸、浓缩结晶及阳离子交替吸附等水化学成分形成作用得到增强,使SO₄2-不断消耗形成HCO₃-,导致溶解度小的HCO₃-结合Ca2+、Mg2+析出,并最终形成以NaCl主导的高矿化度水体。该结论将为深部煤矿区水害防治、水资源利用等提供一定借鉴作用。      

保德煤矿奥陶纪灰岩水水化学特征及形成机理

奥陶纪灰岩（简称奥灰）水是保德煤矿煤层开采的主要威胁水源,且为主要供水水源之一。为研究保德煤矿奥灰水水化学特征,并分析其形成机理,对保德煤矿区奥灰水进行系统取样,综合运用相关性分析、离子比例系数、饱和指数反演、氯碱指数等方法进行分析。研究结果表明:奥灰水的水质类型从径流区到滞流区呈HCO₃-Na（Na·Ca）→HCO₃·Cl-Na·Ca（Ca·Mg）→Cl-Na（Na·Ca）的变化趋势,各离子质量浓度与TDS值呈线性关系,除HCO₃-外,其余离子质量浓度均与TDS值呈正相关;阳离子交替吸附、BSR反应、溶滤沉析作用是控制矿区地下水化学环境的主要作用。根据饱和指数（SI）计算及路径模拟结果证实,径流区方解石、白云石和石膏大量溶解,滞流区出现白云石沉淀,石膏始终处于不饱和状态,趋于发生溶解。该结论可为保德煤矿深部煤炭开采水害防治与矿井水利用提供依据。      

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。     

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。     

银川地区承压水水化学特征及控制因素

银川平原属中温带干旱区,蒸发强烈,潜水水质差,承压水是银川市地下水开采的主要水源。通过ArcMap空间分析、传统作图分析、氢氧同位素分析等方法,分析银川地区承压含水层水化学特征及各含水层水化学特征的差异,探讨了承压水水化学分布特征的控制因素。研究表明,潜水和承压水水化学分布特征在水平和垂直方向上均存在较大差异;第一和第二承压水水化学分布特征在水平方向上相似,在垂直方向上存在一定差异。水平方向上,两层承压水水化学特征存在一定分带性,而潜水无明显规律性。两层承压水在靠近西侧补给区溶解性总固体（TDS）较小,阴离子以HCO-3为主,阳离子以Mg2+和Ca2+为主,向东溶解性总固体逐渐增加,在银川断裂附近,阴离子变为以Cl-和SO2-4为主,阳离子以Na+为主。垂向上,由于银川断裂贯穿承压和潜水含水层,且潜水水位高于承压水位,第二承压水可能主要受到更深层地下水沿着断裂的混入作用,第一承压水可能同时受到更深层地下水和潜水的混入,使得在银川断裂附近,部分第二承压水TDS大于第一承压水,且具有更高含量的Na+和Cl-,及更低含量的Ca2+和HCO-3,也有部分第一承压水TDS大于第二承压水,该部分第一承压水中的个别水样TDS大于潜水。由此得出,银川断裂的发育及其对潜水及承压含水层的贯通作用是控制该区地下水水质的一个重要因素。如果承压水继续过量开采,承压水位持续下降,将进一步激发潜水和更深层地下水的混入,从而导致承压水质恶化。因此控制银川区承压水的过量开采,对于承压水资源的可持续利用至关重要。     

基于EOF和M-K的晋祠泉域岩溶地下水水化学时空变化特征分析

为研究晋祠泉域岩溶地下水水化学的时空变化规律,以2001-2014年该泉域内具代表性的岩溶水监测点水质资料为基础,以pH值、7大主要离子及TDS作为因子,运用经验正交函数（EOF）分析与Mann-Kendall（M-K）突变分析相结合的方法,对晋祠泉域14年的水化学场进行时空结构分离。结果表明:在空间分布特征上,pH值由北向南逐渐减小,汾河中段以南出现低值区;Ca2+、Mg2+、HCO3-、SO42-和TDS的空间变化趋势相似,整体上均是由北向南逐渐增加,等值线在古交一带较周围地区升高;K+ + Na+和Cl-含量在整个泉域普遍较低,但K+ + Na+在泉域边界处的王封和西寨一带含量升高,Cl-在古交以及西华苑处增高。在时间演化特征上,从2001-2014年pH值、Mg2+、K+ + Na+、HCO3-和Cl-含量基本在平均值上下波动;Ca2+和SO42-含量逐年降低,且分别在2008年和2009年之后呈明显的下降趋势;TDS在2005-2007年呈明显的下降趋势,在其它时段下降趋势不显著。      

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。