西北某放射性废物处置预选区地下水水化学特征及地球化学模拟

在放射性废物处置库的选址过程中,地下水水化学特征是最重要的因素之一。为了查明西北某放射性废物处置预选区地下水水化学特征及其演化机制,对该区地下水水样进行了水质测试,综合运用Piper三线图法、相关性分析、饱和指数模拟和质量平衡反应模拟,全面分析了该预选区地下水水化学类型的空间分布和地下水水演化的主要水文化学过程。结果表明:研究区地下水在北部山区接受补给,并向南运移,地下水类型随径流由SO4.Cl—Na型转变为Cl.SO4—Na型。地下水在径流过程中主要经历了溶滤作用、蒸发浓缩作用和阳离子交换作用等水文化学过程,它们是控制该区地下水水化学组分演化的关键。     

某地下核设施场址地下水化学特征及其对水循环的指示意义

在核设施场址筛选和长期性能安全评价中,地下水化学特征是最重要的因素之一.本文采用数理统计、离子比例法、同位素分析法以及水文地球化学模拟等方法,对沿海某核设施场址水化学特征及主要控制因素、地下水补给来源与年龄等进行了分析,并构建了该场址地下水循环演化模式.研究表明：场址地下水中TDS较低,pH值多呈弱酸性;地下水化学类型主要为HCO₃-Na·Ca型和HCO₃-Ca·Na型;水化学组分主要受硅酸盐岩风化作用的控制;地下水主径流路径上以钠长石、钙长石的风化溶解为主;地下水来源于当地大气降水入渗补给,硐室深度范围内地下水¹⁴C表观年龄为2.08～3.60 ka.该场址地下水化学特征及水循环交替条件对于保障该核设施的安全性是有利的.     

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.      

保定市一亩泉漏斗区地下水水化学特征演变及驱动机制解析

笔者等在对比分析一亩泉漏斗区地下水开采前—开采中—压采全过程地下水水化学特征基础上,综合利用数理统计分析、离子比例分析、水文地球化学模拟技术,揭示了漏斗区地下水水化学特征演化规律,解析了水化学特征演变驱动机制。结果表明,研究区地下水水化学特征演化表现出阶段性,在开采初期至压采初期,水化学类型、TDS、总硬度保持稳定,水化学类型以HCO^-₃—Ca²⁺·Mg²⁺型为主;在漏斗恢复期地下水水化学类型种类增多,TDS和总硬度显著增大,表现出向盐化和硬化方向演化趋势;1960～2010年研究区地下水水化学成分主要受脱白云石化作用、阳离子交换作用控制,呈自然演化规律;2010年以后,在漏斗恢复背景下,包气带中水岩相互作用过程加剧,地下水水化学演变受溶滤作用和离子交换作用控制,人类活动对地下水水化学特征的影响逐渐显现。研究结果可为漏斗区地下水保护与修复提供科学依据。     

保定市一亩泉漏斗区地下水水化学特征演变及驱动机制解析

本文在对比分析一亩泉漏斗区地下水开采前—开采中—压采全过程地下水水化学特征基础上,综合利用数理统计分析、离子比例分析、水文地球化学模拟技术,揭示了漏斗区地下水水化学特征演化规律,解析了水化学特征演变驱动机制。结果表明,研究区地下水水化学特征演化表现出阶段性,在开采初期至压采初期,水化学类型、TDS、总硬度保持稳定,水化学类型以HCO-3—Ca2+·Mg2+型为主;在漏斗恢复期地下水水化学类型种类增多,TDS和总硬度显著增大,表现出向盐化和硬化方向演化趋势;1960~2010年研究区地下水水化学成分主要受脱白云石化作用、阳离子交换作用控制,呈自然演化规律;2010年以后,在漏斗恢复背景下,包气带中水岩相互作用过程加剧,地下水水化学演变受溶滤作用和离子交换作用控制,人类活动对地下水水化学特征的影响逐渐显现。研究结果可为漏斗区地下水保护与修复提供科学依据。     

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.      

雄安新区容城地热田地热流体化学特征

地热流体的水文地球化学特征及演化可以揭示地热水的深部循环机理,对地热资源的开发利用有着重要意义。基于容城地热田的地热地质条件,本文选取了容城地热田16个深部地热井水和2个保定山区浅层冷水井进行了水化学特征及同位素分析,计算了热储温度和热循环深度,最后进行了反向水文地球化学路径模拟分析地热流体在深部的水岩反应运移过程。结果表明研究区深部地热井水化学类型为HCO_3·Cl-Na型,保定山区水化学类型为HCO_3-Ca·Mg型,在容城地热田中几乎所有离子与Cl都不存在显著正相关关系,微量元素主要来源于相关矿物的溶解。容城地热田Na~+浓度很高,说明容城地热田的地下水径流较长,热循环深度大,HBO_2的含量较多,说明其地下热水径流较小,流速比较弱。D、~(18)O同位素基本在大气降水线附近,计算地热井的补给高程为665.17～165.17m,与保定山区海拔相近,表明了研究区地热水来源为山前补给和大气降水。研究区深部热储温度为57～98℃,热循环深度在1331～2483m之间。     

广东雷州半岛玄武岩地下水水文地球化学特征及演化模拟

应用水化学分析软件和水-岩作用模拟软件对雷州半岛的水文地球化学进行了分析和路径模拟。沿东、西2个地下水径流方向从一级台地补给区至二级台地、三级台地排泄区的模拟计算结果表明,地下水可能经历了一系列复杂的水-岩作用,包括石膏、高岭石、钙蒙脱石、伊利石、绿泥石、斜辉石(或透辉石)、针铁矿、赤铁矿的溶解或沉淀及CO2气体的溶解或逸出等地球化学反应。针铁矿、赤铁矿和透辉石的溶解或沉淀量在沿东面地下水径流方向上远小于沿西面方向;针铁矿和赤铁矿只在少量水点发生溶解进入地下水,在大多数水点处于饱和状态而从地下水中析出;CO2气体在大多数取样点发生溶解进入地下水中,其溶解量较大,且随着CO2在水中浓度的变大,其饱和指数也增大,达到饱和后从水中逸出。可见水-岩作用模拟结果有助于揭示研究区地下水化学环境的演化机制。     

山东省菏泽凸起地热田岩溶地热水水化学水平演化特征

在前人研究成果的基础上,选择A-A′和B-B′两条路径,采用Piper三线图解、Schoeller图解、Na－K－Mg平衡图解、饱和指数计算评价等方法,研究山东菏泽凸起地热田地热水沿路径上的循环演化特征。结果表明:沿A-A′、B-B′剖面岩溶冷水→岩溶热水,水化学类型由SO4.HCO3－Ca.Mg.Na或SO4.HCO3－Ca.Mg向SO4－Ca.Na或SO4－Ca演化,矿化度逐渐增大,HCO3-浓度逐渐减少,SO42-、Ca2+、K+浓度逐渐增大,反映出岩溶冷水向岩溶热水演化的补给特征;水化学三线图上岩溶冷水、热水处在不同的区域,显示岩溶冷水向岩溶热水演化补给;距补给区由近到远,水岩作用程度逐步提高,饱和指数逐渐增大,岩溶地热水溶滤作用增强。      

峰峰矿区东部地下水水文地球化学模拟

应用离子比例系数法分析了峰峰矿区东部地下水化学成分特征,结合含水层岩性条件,为水文地球化学模拟中“可能矿物相”的确定提供依据;采用PHREEQC软件对含水层中水-岩作用进行水文地球化学模拟,模拟计算出饱和指数,通过质量平衡模拟计算水-岩作用过程中主要矿物相的转化量。结果表明:方解石和白云石处于饱和状态,在适当的条件下会沉淀,而岩盐、石膏处于未饱和的状态,在适当的条件下将继续溶解。沿地下水流路径,从五矿奥灰水-一矿奥灰水-一矿副井水,地下水系统中白云石、岩盐、石膏溶解,方解石沉淀,且发生了阳离子交换作用。研究矿井水中水-岩相互作用,初步探讨废弃矿井水文地球化学演化机制,对分析矿井水文地球化学演化的影响因素有重要作用。      

因子分析法在深层地下热水水化学组分形成作用中的应用

地下热水水质是地下热水的重要特征之一,也是地下热水资源评价的主要内容,其为制定地下热水合理开发利用方案提供重要依据。研究地下热水水化学组分形成作用一直是国内外水文地球化学的研究重点。利用R型因子分析法对咸阳市区地下热水水样的水化学数据进行分析,分析研究可知:咸阳市区南部热水起源成因复杂,水化学成分多样HCO3·SO4-Na、Cl·SO4-Na型为主。北部热流体水化学类型主要为Cl-Na型,纵向上随深度增加基本不变化,其主要发生的水化学形成作用有溶滤作用和脱硫酸作用,次为阳离子交替吸附、脱碳酸作用和石膏的溶解作用。     

水文地球化学模拟研究的现状

水文地球化学模拟是研究地质生态，地下水污染的一种新的方法，是多学科综合研究的产物，通过各种不同的水文地球化学模型，可以定量模拟各种自然过程和人类活动影响下水－岩相互作用及地下水中污染质的运移过程，预测地下水污染的发生，发展趋势，指导地地下水的监测，保护及合理开采，是地下水管理中不可缺少的一部分。综述了有关水文地球化学模拟研究的现状，对水溶液组分平衡的地球化学模型，地下水溶质运移模型，耦合水化学模型     

水文地球化学反应-迁移-分异模型

为水资源水质评价和环境水化学研究奠定理论基础和科学依据 ,将理论化学与传统水文地球化学融合在一起 ,运用三相平衡原理 ,矿物溶解的偏平衡理论 ,建立了典型水文地质蓄水构造的水文地球化学反应 -迁移 -分异模型 ,研究了蓄水构造内不同区带的主要化学反应 -迁移 -分异特点 ,探讨了水文地球化学分带代表性矿物 ,化学指标和水化学类型分带特征。全面系统地论述了补给区—补给迳流区—迳流区—排泄区 ,地下水中物质成分的形成和演化规律 ,并提出矿物饱和指数的新意义。实例表明 ,该模型具有理论和应用价值。     

小昌马河流域地表水地下水同位素与水化学特征及转化关系

利用小昌马河流域上游大雪山老虎沟冰雪融水及下游昌马洪积扇区地下水的稳定同位素和水化学资料, 对流域稳定同位素和水化学的组分特征和季节变化进行了分析. 结果表明: 小昌马河流域内从上游冰雪融水区到下游昌马洪积扇地下水排泄区矿化度不断增高, 水化学类型由HCO₃-Mg-Ca过渡到HCO₃-SO₄-Ca-Mg; 上游冰雪融水与下游地下水δ¹⁸O的季节变化基本一致, 洪积扇区地下水来源于冰雪融水的补给. 水文地球化学模型模拟显示地下水形成过程中水岩作用以析出方解石, 吸收二氧化碳, 溶解石膏、 岩盐和绿泥石等为主要特征, 溶蚀的含盐矿物使地下水中氯化物、 硫酸根和钠离子含量升高, 地下水水质恶化. 同位素和水化学证据均揭示了小昌马河流域地表水-地下水的化学环境转化关系.     

广汉市平原区浅层地下水化学演化及其控制因素

为在广汉市城乡规划过程中提供地下水资源开发利用的基础信息,采用矿物风化系统分析、相关性分析、主成分分析和PhreeQC反向水文地球化学模拟等方法对广汉市平原区的浅层地下水的地下水水化学组分进行分析,确定了浅层地下水的水化学演化及控制因素,完成了地下水资源的质量及时空分布特征分析。分析表明：Gibbs图显示岩石风化主导该区地下水水化学特征,风化过程产生离子和次生矿物又经历水解作用,在矿物风化系统稳定场图中显示水样中铝硅酸盐矿物逐渐趋于溶解,碳酸盐矿物处于饱和状态;PhreeQC反向水文地球化学模拟结果显示在水流模拟路径上主要发生了钙蒙脱石、钾长石溶解和高岭石、石英、钠长石的沉淀,以及Ca-Na₂之间的阳离子交换吸附作用;离子相关性和主成分分析进一步的验证了溶滤作用、蒸发浓缩作用和阳离子交换吸附作用是引起浅层地下水水化学过程和矿物组成改变的主要原因。研究区地下水水质总体不会对人体健康造成不良影响。     

水化学特征在永泰地热资源调查中的指示意义

在福建永泰地下冷、热水水化学资料分析的基础上,总结该区地下水中HCO_3~-、SO_4~(2-)、Na~+、偏硅酸、F~-、Li、Ge等在热水中的含量显著高于其在地下冷水中的含量,并得出地下水温与F~-、Li、Ge等水文地球化学元素存在正相关,相关性较强,可作为该区地下热水水化学特征的标型主分,对今后该区地下热水资源调查评价具有指示意义。     

青海西宁城南新区杜家庄地热田地下水的地球化学特征

依据青海省西宁市城南新区杜家庄地热田DR2005地热井地下热水的水化学资料,采用兰格利厄—路德维金图解法、同位素水文学方法、地球化学温标法等,对杜家庄地热田地下热水的补给机制、地下热水年龄、地热资源潜力等关键问题进行分析。分析结果表明杜家庄地热田地下热水源于大气降水入渗补给,但仍有现代冷水补给,地热田下部还存在着远高于DR2005地热井开采段温度的热储。依据研究区地热地质条件具可比性的地热生产井水化学动态观测资料推断,随着DR2005地热井开采时间的延续,地下热水水质将向淡化的方向发展。研究结果为杜家庄地热田的开发利用提供水文地球化学依据。     

焦作矿区地下水水化学特征及其地球化学模拟

为了研究焦作矿区地下水水化学演化机制,查明岩溶水的主要补给来源,为矿井突水防范提供科学依据,对研究区域地下水系统取样分析。综合应用Piper三角图示法、岩性影响分析、相关性分析、总溶解固体分析和水文地球化学过程的定量模拟技术,系统地研究地下水水化学的空间分布规律和演化趋势;建立了地下水质量平衡模型,以提供岩溶地下水化学成分演化机理的定量信息;揭示了Ca2+-Na+、Mg2+-Na+阳离子交换作用、风化溶滤作用、蒸发浓缩作用、白云石的非全等溶解是地下水质演化的主要水文化学过程,为推断矿区地下水的补给来源提供了理论依据。     

华北平原地下水年龄校正

地下水14C年龄一般指地下水和土壤CO2隔绝至今的年代.地下水测年在地下水水文学中占有特殊的位置,地下水测年可以用来确定补给区,估算地下水流速度、流量、补给速率、水力传导系数和有效孔L隙度,而且年龄数据还可以用来完善地下水流模型.本研究选择华北平原为重点研究区,利用地下水中的同位素和化学组分的测试结果,应用水文地球化学及同位素水文学等相关知识,通过六种传统模型和反向质量平衡模型(NETPATH)对华北平原地下水年龄进行校正.根据年龄校正结果,分析了深层地下水的年龄变化特点,确定了水流路径上发生的水文地球化     

贵州水银洞地热水水化学特征与成因

以贵州水银洞地区地热水为研究对象,作piper三线图、聚类谱系图、散点图等对该区地热水水化学特征进行分析,并利用氢氧同位素对热水补给来源、循环深度分析,结合PHREEQC进行水文地球化学模拟对热水成因进行研究.结果 表明,地热水属于低中矿化度的弱碱性水,阳离子以Ca2+、Na+为主,阴离子以SO42--、HCO3-为主,水化学类型以HCO3-·SO42-Ca2+为主,少量HCO3-·SO42-Na+型.氢氧同位素特征及Na-K-Mg三线图表明,热水主要来源于大气降水,水岩程度较低,补给高程1657～2232m,循环深度1295～1790m,热储温度56.82～74.16℃.用PHREEQC进行水文地球化学模拟得到4个模型,均显示地热水形成过程中消耗CO2、O2,黄铁矿被氧化,大量方解石、白云石溶解,并发生Na-Ca阳离子交换作用.大气降水于灰家堡背斜西侧40 km外出露的茅口组地层补给到含水层中,冷水穿过时氧化煤系地层及构造蚀变带中硫化物生成SO42-离子,并在运移过程中受到深大断裂输送的大地热流加热,热水储集在构造蚀变体中与围岩发生反应.硅酸盐矿物溶滤出Na+离子,方解石、白云石被溶解得Ca2+、Mg2+及HCO3-离子,同时在热水中发生Na-Ca阳离子交换作用.良好的储盖条件、发育的构造及热流使研究区形成以Ca2+、Na+、SO42-、HCO3-离子为主的地热水.