基于水化学、同位素特征的济南岩溶地下水补给来源研究

文章利用水化学、2H、18O同位素、87Sr/86Sr比值、13C和14C同位素对济南岩溶地下水补给来源、地热水补给来源进行研究。结果表明,岩溶冷水水化学类型以HCO3-Ca、HCO3·SO4-Ca型为主、地热水以SO4-Ca型为主。在旱季,间接补给区对泉群地下水补给比率在66.00%~73.58%之间,直接补给区仅占到26.42%~34.00%,旱季泉水的主要来源为间接补给区岩溶地下水。地热水受到了更新世以来的降水补给,是不同时期降水补给所形成的混合地下水,接受补给区域应为高程较高的张夏或者炒米店-三山子组地层,补给高程在350~550 m之间。     

济南四大泉群附近补给路径及补给比例研究

济南地区岩溶大泉是集供水、旅游、生态等功能于一体的重要自然资源,但随着经济社会的快速发展,人类活动影响不断增强,各岩溶大泉受到水质劣化、流量衰减的威胁。为了明确济南四大泉群附近主要补给路径,更加科学合理的保护泉水资源,文章采用流速流向定量分析、地下水流场分析、水化学同位素分析、聚类分析、三端元混合比计算等研究方法,分析了济南四大泉群主要补给路径,定量计算了各泉群补给路径贡献比例。研究表明,四大泉群的主要补给路径可划分为西部、南部、东南部补给路径,每个泉群受到不同补给路径的混合补给作用,其中趵突泉、黑虎泉、五龙潭、珍珠泉泉群的主要补给来源分别为南部补给路径（流量占比40.21%）、东南部补给路径（流量占比47.42%）、西部补给路径（流量占比47.13%）、南部补给路径（流量占比51.04%）,研究工作可为我国北方岩溶大泉成因机制和生态保护提供参考。     

济南泉域岩溶水水化学特征及其成因

济南泉域水质逐年变差,查明其污染来源和影响因素,对岩溶水资源开发利用及生态环境保护具有十分重要的意义,而对包含补给径流区的全区岩溶水系统分析尚未见报道.综合运用水化学(Piper三线图、离子比例系数、相关分析)和多元统计(因子分析、聚类分析)方法分析地下水水化学特征,探讨了不同区域水质影响因素及影响强度.因子分析反映了灰岩水岩作用、工业和生活污染、白云岩水岩作用、农牧业和生活污染对水化学组分的影响,贡献率依次为33.1%、28.4%、12.0%和11.8%.分析结果表明:研究区岩溶水水质受水岩作用和人类活动的双重影响;南部补给区、西郊及其以西排泄区水质优良,主要受碳酸盐岩溶解的影响;直接补给径流区部分岩溶水受农牧业和农村生活污染的影响,NO₃-含量较高;东郊排泄区、城区及近郊开采区受工业及城镇生活污染的影响,水质较差,少数地段SO₄2-、NO₃-、TDS和总硬度超标.      

济南泉域岩溶水系统水化学演化及成因分析

济南泉域岩溶水是济南市工农业生产和城乡生活的重要供水水源。随着经济社会发展和城市化进程加速,济南泉域水环境发生了较大变化,水质逐年变差,查明其水质演化特征和影响因素,对泉域岩溶水资源开发利用和保护具有十分重要的意义。本研究在分析泉域地下水和地表水主要离子化学特征和时空变化的基础上,综合采用相关分析、Piper三线图、Gibbs模型、离子比例关系等水化学方法和¹⁵N(NO₃^-)、¹⁸O(NO₃^-)双同位素方法,识别水体中主要离子成因。结果表明,研究区内主要阴、阳离子浓度从大到小依次为HCO₃^->SO₄^2->Cl^->NO₃-N(硝酸盐含量以N计)、Ca²⁺>Na⁺>Mg²⁺>K⁺。受碳酸盐岩控制,丰水期和枯水...     

岩溶矿区水文地球化学特征及其水源指示意义

云南毛坪铅锌矿区属于复杂型岩溶裂隙充水大水矿床,亟需查明其充水水源、径流途径以开展地下水防治工程设计与优化。基于水化学、氢氧同位素方法对矿区充水水源进行系统研究与辨识,并对矿区水文地质概念模型作了初步分析。矿区石炭系地下水表现为低水温、低TDS、高NO-3、富集重同位素,而矿区泥盆系地下水由北往南水温、TDS逐渐升高,NO-3浓度降低,微量组分浓度升高,且尤为富集轻同位素。研究结果表明以上组分均对矿区充水水源辨识有直接指示意义:石炭系主要受东侧献鸡一带岩溶洼地区补给,自东往西向矿区径流,并经由断层构造向矿区泥盆系北部补给,同时与泥盆系南部深层水源混合后排泄于矿区疏干漏斗中心。     

镜铁山(桦树沟矿区)地下水演化特征及成因分析

研究矿区周围的水文地球化学特征有利于及时发现矿区开采对环境的影响程度,达到有效并及时处理由矿区开采所造成的环境问题的目的.本研究以镜铁山(桦树沟矿区)目标区域为研究对象,运用piper三线图和Gibbs图,辅助该地区降水蒸发线,分析地下水水文地球化学特征,揭示地下水化学成分控制因素.结果表明,该地区地下水化学由SO4·...     

内蒙古额济纳平原地下水氢氧稳定同位素和水化学特征及其演化规律

【研究目的】为研究内蒙古额济纳平原地下水水化学特征及其演化规律,于2020年8月采集水样87组,氢氧同位素样品69组。【研究方法】综合运用数理统计、离子比例分析、水文地球化学模拟等方法,分析额济纳平原第四系地下水及北部白垩系地下水水文地球化学特征,探讨水文地球化学演化规律。【研究结果】结果表明：(1)该区地下水水化学类型以SO₄-Na型为主。地下水中阴离子以SO₄^2-为主,其次为Cl^-;阳离子以Na⁺为主,Ca²⁺与Mg²⁺浓度差异不大。(2)研究区地下水SO₄^2-、Cl^-、TDS、总硬度、Na⁺和Mg²⁺浓度具有第四系承压水>第四系潜水>白垩系承压水的特点。(3)第四系潜水离子组分主要受溶滤作用、混合作用控制,局部地区受蒸发作用影响显著;第四系承压水离子组分主要受溶滤作用和阳离子交换作用控制;平原北部白垩系承压水...     

水化学揭示的弱透水层孔隙水演化特征及其古气候指示意义

地下水开采、弱透水层释水, 以及污染物迁移转化、高危废物深埋选址等水文地质和工程地质活动中, 弱透水层的作用越来越受到重视.了解弱透水层孔隙水的演化特征是认识弱透水层作用的首要问题.采用机械压榨法提取了曹妃甸地区某钻孔0~100 m粘性土孔隙水, 对孔隙水化学特征进行了分析.结果显示钻孔粘性土孔隙水呈碱性, 总溶解固体为7.26~26.89 g/L, 从浅到深逐渐减小; 陆相沉积层Cl/Br比趋向无穷大, 而海相沉积层仅为279~289.分析得出弱透水层孔隙水基本为岩层沉积水, 陆相和海相沉积层孔隙水分别显示出淡水和海水起源特征, 没有后期海水入侵影响迹象; Cl-、Na+变化趋势主要受蒸发浓缩作用影响, SO₄2-受硫酸盐的还原作用和石膏的溶解作用共同控制, Ca2+、Na+、K+还受到沉积过程中阳离子交换与吸附作用影响; 由δ18O重建晚更新世古气温为5.21~5.81 ℃, 浅部40 m以内计算的气温偏高是由于全新世气候变暖、孔隙水向下扩散迁移混合的影响.      

济南岩体周边裂隙岩溶水水化学特征与离子来源研究

济南岩体是山东省中部典型的中生代地质体,其周边裂隙岩溶水发育,查明济南岩体周边裂隙岩溶水水化学特征及主要离子来源,对裂隙岩溶水的开发利用具有重要意义。以济南岩体周边裂隙岩溶水为研究对象,通过研究地层岩性、裂隙岩溶发育特征、主要离子含量及变化特征、水化学类型等,利用Pearson相关性分析、Gibbs图解、主要离子比例分析、Mg/Ca摩尔比分析等方法推断离子来源。研究发现：区内裂隙岩溶水中Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺、SO₄^2-、Cl^-、TDS含量,从岩体南、东、西3侧至齐河—天桥一带,再到桃园—鸭旺口一带,为逐渐增加的趋势,HCO₃^-变化趋势与之相反;水化学类型有5种,存在由岩体南侧HCO₃-Ca型,至东、西2侧的HCO₃-Ca·Mg型,到齐河—天桥一带的SO₄-Ca型,再到桃园—鸭旺口一带的SO₄·Cl—Na·Ca型不断溶滤的...     

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.      

济南泉域排泄区岩溶地下水水化学特征

文章通过分析研究济南泉域排泄区地下水水化学成分特征及形成过程,结合岩溶地下水的补径排条件,揭示了不同位置、不同深度循环的水质存在差异的原因。为保护泉水、优化泉域内地下水的开采方案提供了依据。     

硫氧同位素示踪污染物来源在济南岩溶水中的应用

近年来,济南岩溶水硫酸盐浓度逐年升高,为了对硫酸盐污染区域实施有效的防治措施,保障饮用水安全,识别硫酸盐的污染来源极其重要.在系统分析研究区水文地质条件的基础上,根据实际的采样测试数据,采用硫、氧(S、O)双同位素示踪技术,分析识别了济南趵突泉泉域硫酸盐的主要污染来源,并通过IsoSource质量守恒模型,估算了硫酸盐各污染来源的贡献率.结果表明:泉域内硫酸盐主要污染来源有大气沉降、污水和土壤;大气沉降来源贡献率最大,均值达到53.9%;其次是污水来源,均值为31%;土壤来源贡献率最小,均值为15.1%.该研究为北方岩溶区地下水硫酸盐来源的定量研究提供了一种新方法,为济南趵突泉泉域硫酸盐污染防治提供了科学依据.     

济南市岩溶泉域地下水化学特征与水环境演化

分析山东省济南市趵突泉泉域的岩溶地下水水化学特征与水环境,揭示各化学指标的区域分布特征、时间变化特征以及相互转化关系,总结出济南地区地下水环境现状与演化规律。结果表明:济南市岩溶地下水水化学类型自东南向西北沿流场方向为:HCO3?SO4-Ca→HCO3?SO4-Ca?Mg→HCO3-Ca→HCO3-Ca?Mg;地下水NO〖_3^-〗-N浓度总体呈增高趋势,总硬度和TDS浓度较高,农业种植区大量使用化肥农药和企业污染物的排放,是引起济南市岩溶地下水水环境问题的主要原因。      

苏北阜宁县地下水水化学特征及成因分析

为了查明苏北阜宁县潜水和承压水的水化学成因和补给特征,文章采集区域内地表水、潜水、承压水(第Ⅱ、第Ⅲ、第Ⅳ承压水)的水样,结合数理统计分析、Piper三线图、Gibbs模型和水化学特征系数等手段,分析了不同水体的氢氧同位素关系和矿化度分布、主要阴阳离子关系、水化学特征。结果表明:① 阜宁县地下水总体为弱碱性,潜水和承压水中阳离子质量浓度都呈现Na+>Ca2+>Mg2+>K+,潜水中阴离子质量浓度呈现HCO-3>Cl->SO2-4>NO-3,第Ⅱ、第Ⅲ、第Ⅳ承压水中阴离子质量浓度皆呈现出HCO-3>SO2-4>Cl->NO-3;潜水的总溶解固体(TDS)比第Ⅱ、第Ⅲ、第Ⅳ承压水偏高,局部区域的潜水为微咸水和咸水,第Ⅱ、第Ⅲ、第Ⅳ承压水的水质明显优于潜水。② 地下水的补给与大气降水相关,潜水为现代降水补给,第Ⅱ、第Ⅲ、第Ⅳ承压水源于晚更新世或者更早时期的降水补给。③ 地下水水化学特性受降水影响较小,主要受到水岩作用、阳离子交换作用控制,其中第Ⅱ、第Ⅲ、第Ⅳ承压水的盐分主要来源于硅酸盐岩风化,人类活动对地下水化学组分影响相对较弱。     

济南趵突泉泉域岩溶水硝酸盐污染特征及其来源识别

为有效防治硝酸盐污染,保障区域饮用水安全,识别硝酸盐的污染来源,在系统分析济南趵突泉水文地质条件的基础上,进行岩溶水取样调查,采用N、O双同位素技术,识别其泉域内硝酸盐的主要污染来源,并利用IsoSource模型定量计算各污染来源的贡献率。结果表明：趵突泉泉域岩溶水中硝酸盐主要污染来源有动物粪便与污水、土壤有机氮、化肥中的NH$_4^{+}$;其中动物粪便与污水来源贡献率最大,均值达到51.07%,其次是土壤有机氮和化肥,均值分别为25.21%、23.71%。     

济南泉域岩溶地下水有机污染特征研究

对济南泉域岩溶地下水系统水质进行了系统的采样分析.结果表明,泉域岩溶水已普遍受有机物污染,有机污染物检出率高达93%.检出有机物多于5项的样品多分布于大中型企业附近.在所有检出的有机物中,有机氯农药类、卤代烃类检出率最高,分别达到60%、57.8%.尽管岩溶水有机污染较普遍,但有机物含量较低,仅局部地段存在有机物超标现象.泉域岩溶水有机污染特征受控于工业企业分布及地下水流场,在济南侵入岩体南缘附近形成了近长方形的岩溶水有机污染区,面积达156 km2.污染区南部地带是济南市工业集中区,灰岩浅埋,防污性能差,另外由于地下水径流方向与侵入岩体南缘线近垂直,进入灰岩含水层的有机污染物随地下水径流向北运移,造成埋藏于火成岩体之下的埋藏型岩溶水也受到污染.     

涞源北盆地地下水氢氧同位素特征及北海泉形成模式

拒马源泉群作为拒马河的源头,受到了较多专家和学者的关注。但这些研究多集中在地下水的水化学、水位动态、泉流量等特征上,对地下水氢氧同位素特征的分析几乎没有,且对北海泉的成因解释多为粗略的定性概述。为了说明涞源北盆地地下水的氢氧同位素特征,详细揭示北海泉的形成模式,首次系统地采集了不同含水岩组的地下水样品,测定了水样的氢氧同位素组分。结果表明:样品点δD和δ18O值均落在区域大气降水线上或附近,大气降水是研究区地下水的主要补给来源;白云岩、灰岩含水岩组高程效应较明显,径流途径长,松散含水层径流途径短,受蒸发作用较强;白云岩、灰岩含水岩组和松散含水层氘盈余d值分别为6.0‰～11.6‰、4.2‰～11.2‰、3.8‰～8.0‰,较大气降水大部分偏小,表明岩溶水和松散孔隙水经历了不同的流动过程;白云岩、灰岩含水岩组从补给区向排泄区各自流动过程中,在小西庄、香炉屯村附近断裂带发生沟通混合,然后在向盆地中心径流过程中受断层阻水上升,上升过程中又接受了松散孔隙水的补给,最后在松散岩层中出露成泉,形成北海泉。在孔隙水混入前,两者的平均补给比例大约为48.4%～57.6%和42.4%～51.6%。     

新疆伊犁河流域河水同位素与水化学特征及成因

本文以新疆伊犁河流域（伊犁河、特克斯河、巩乃斯河及喀什河）河水为研究对象,对其氢氧稳定同位素与水化学特征及成因进行了分析探讨。研究结果表明：伊犁河干流水化学类型以SO4·HCO3-Ca·Na型为主,长期农业生产致使其矿化度最高;特克斯河、喀什河次之,以低矿化度HCO3·SO4-Ca型水为主;巩乃斯河沿程由HCO3·SO4-Ca型水逐渐转变为SO4·Cl-Na·Ca型水,受地形、地下水补给影响,矿化度沿程变化幅度流域内同比较大。伊犁河水离子主要来源于蒸发岩的风化溶解,支流（特克斯河、巩乃斯河、喀什河）河水离子主要来源于蒸发岩和碳酸盐岩的风化溶解。伊犁河流域河水δD、δ18O值偏负,具有明显的内陆特征,空间表现出由南向北逐渐贫化、由东向西逐渐富集的特征。本文建立流域河水线（RWL）为：δD=7.14δ18O+6.16（R2=0.93）,表明河水氢氧同位素组成受到一定程度蒸发作用影响。值得注意的是,伊犁河和特克斯河水体中δD、δ18O组成表现出反高程效应,当高程增加100m时,δD和δ18O值分别增加0.6‰和5.2‰,其主要原因是纬度效应掩盖了高程效应。氘盈余值d-excess（d-excess=δD-8δ18O）与δ18O关系指示出,喀什河补给来源异于其他河流,可能接受氢氧同位素较贫化的冰雪融水补给。     

昆明市黑龙潭岩溶泉氢氧稳定同位素分析

黑龙潭位于昆明市北缘的五老山山麓,沿黑龙潭东支断裂带出露地表,该区分布三个岩溶泉,分别是:清水潭、浑水潭、小水潭,文章运用氢氧稳定同位素方法对它们进行连续的观测研究。通过对大气降水和泉水氢氧稳定同位素特征进行分析,揭示研究区岩溶泉水的来源及泉域含水层特征。得出以下结论:（1）通过大气降水δ18O -δD 关系建立当地大气降水线,大气降水线和泉水的稳定同位素分析表明泉水来源于大气降水,而且主要来源于夏季降水。（2）高斯混合模型分析结果表明,清水潭的补给不仅来源于野猫山地区,还包括径流过程中的入渗补给,而且入渗补给量并不小。浑水潭旱雨两季补给类型有所区别。小水潭除受北部二叠系灰岩含水层补给之外,很有可能也受东北部玄武岩山地的孔洞裂隙水补给。