娘子关泉域岩溶地下水位变化特征及成因

利用多年观测资料,结合地下水补、径、排条件,分析娘子关岩溶地下水动态变化特征及成因。结果表明:（1）娘子关泉群流量在1980-2004年前总体表现为下降状态,2004年之后趋于稳定并略有回升;（2）岩溶地下水位动态空间上表现为地下水补给区比径流区变化大,时间上则分为两个不同时间段:1980-2004年表现为持续下降状态,2005-2014年表现为波动缓慢下降,部分地区水位小幅回升;龙庄岩溶地下水1998年1月到2004年1月水位下降22.9 m,平均年变幅3.82 m,2005年5月到2014年5月水位升高1.5 m,年均变化-0.17 m。      

娘子关泉域岩溶水脆弱性模糊综合评价

地下水脆弱性评价是区域地下水资源管理和保护的重要手段之一,针对娘子关泉域岩溶水的特殊性,基于欧洲脆弱性评价方法,选择包气带厚度、入渗补给量、包气带岩性、岩溶含水层的导水性能(泉水响应)四个因子,采用模糊综合评价法评价地下水脆弱性,并且绘制地下水脆弱性分区图。评价结果表明,极易污染区主要分布在娘子关泉群出露的地区,即泉源处;极难污染区主要分布在盂县—阳泉—平定—昔阳—和顺一带以西地区,寿阳县大部分地区。评价结果在合理制定保护娘子关泉域方面具有一定的参考价值。     

娘子关泉域岩溶水硫酸盐污染的地球化学模拟分析

通过分析娘子关泉域岩溶水的水文地球化学特征, 发现沿流动路径上硫酸根质量浓度逐渐降低, 矿化度逐渐降低, Ca2+, Mg2+与SO₄2-比值逐渐升高等特征.运用水岩作用的地球化学模拟软件模拟得出, 广泛出露分布的中陶统灰岩因含石膏而使地下水在补给—径流区和地下浅部即含有高硫酸根, 沿流动路径上在汇流区—排泄区地下水不断有侧向补给及与深部水的混合, 而表现出硫酸根质量浓度逐渐降低; 同时个别特高硫酸根的井水为石炭—二叠系中水污染中奥陶统含水层造成的.相对而言, 深部下奥陶统含水层的水质较好.      

娘子关泉域径流-排泄区岩溶水污染特征及成因分析

娘子关泉域径流-排泄区主要分布于山西省阳泉市,泉域内岩溶水是阳泉市重要的供水水源。分析评价了泉域径流-排泄区水质变化,结果显示岩溶水污染严重,主要污染物为SO2-4、总硬度、TDS。岩溶水中SO2-4的浓度来源对判别总硬度和TDS的污染源具有指示性意义,应用硫同位素(34S)计算表明采煤是岩溶水水质污染的重要原因。与2003年水质对比,地表水和岩溶水中SO2-4来自煤系硫的比重都有所增加,尤其以岩溶水排泄区的增长速率最大。     

娘子关泉群岩溶水系统西部子系统径流特征研究

根据娘子关泉群系统西部控水构造、含水层段、水动力场等水文地质条件，重新划定了娘子关岩溶水系统西部边界(兴道-大方山-郭家沟-线构造带)，则东山区成为娘子关的一个补给径流区。在此基础上，对西部子系统岩溶水径流特征提出了新的见解。     

娘子关泉域岩溶水SO42-、δ34S特征及其环境意义

在分析区域地质、水文地质条件及水化学同位素的基础上,研究了山西娘子关泉域岩溶水的SO42-、硫同位素分布特征。研究表明:（1）泉域西北、西南地区岩溶水的SO42-主要来源于石膏的溶解;（2）泉域中部汇流区岩溶水的SO42-含量高而δ34S值低,其中的SO42-主要来源于煤系矿坑水,这是因为温河、桃河及南川河沿岸的岩溶水接受了被矿坑水污染的河水的渗漏补给以及部分地区受到钻孔串层污染;（3）娘子关泉群中城西泉水中的SO42-主要来源于煤系矿坑水,而五龙泉和集泉站水中的SO42-主要来源于石膏的溶解;（4）泉域东北部及东部河流沿岸以外的地区,岩溶水中的SO42-主要来源于大气降水、石膏溶解,并受到所处地层岩性的影响。      

煤矿开采对娘子关泉域岩溶地下水水质的影响分析

娘子关泉域内煤系地层分布面积近4 500 km2,占泉域总面积的60%以上,由于煤矿长期、大规模的开采对泉域岩溶地下水水质造成了较大的影响。分析煤矿采煤期间和闭坑后两种情况下矿坑水对岩溶水水质的影响及其污染途径。认为:煤矿开采期间,煤层及周围地层中有硫铁矿发生氧化及水解反应,矿坑水中硫酸根离子、总硬度、矿化度含量均比天然地下水高,煤矿关闭后会在矿坑内形成老窖水,造成严重污水环境问题,对此应足够重视,治理污染,保护娘子关泉域地下水。     

娘子关泉域岩溶地下水开发利用现状及保护管理建议探析

通过对娘子关泉域岩溶水开发利用现状及存在的主要问题的分析,提出应通过娘子关泉水流量保护目标、水质保护目标和岩溶水凿井开采总量控制目标,制定岩溶水资源保护与管理规范性文件、严格控制岩溶地下水的开采措施、提高污水回用率实现污水资源化和开展煤矿老窑水水污染调查与防治技术研究等保护管理措施,合理开发利用地下水资源,实现水资源可持续利用。     

娘子关泉域西部边界研究

娘子关泉是我国北方最大的泉,通过对遥感图像的解译分析,重新划定了泉域的边界,从构造条件、水力条件,水化学条件、岩溶发育特征等方面论证了娘子关泉域西部边界为透水边界;并计算出东山岩溶水系统对娘子关泉的补给量为１．２８ｍ＾３／ｓ。     

哈尼梯田麻栗寨河流域雨季大气降水氢氧同位素特征及影响因素

以红河哈尼梯田文化景观遗产核心区麻栗寨河流域的雨季大气降水为研究对象,对2014年雨季典型月7月的氢氧同位素组成进行了分析,拟合出大气瞬时降水线方程,并与邻近地区及全国、全球降水线方程进行对比,分析温度、湿度、降水量等气象参数和海拔对氢氧稳定同位素的影响,并初步判断该区的水汽来源。结果表明：（1）研究区雨季大气降水δ¹⁸O值变化范围大,与邻近的昆明、贵阳、成都地区相比,贫化明显;（2）大气降水线方程为δD=7.59δ¹⁸O+3.31,其斜率和截距较小,说明研究区雨季降水量大且蒸发强烈、降水的水汽来源非单一化,除受印度洋、孟加拉湾的变热性热带海洋气团的影响,还受研究区地表水体的二次蒸发影响;（3）研究区降水稳定同位素特征显示不但存在明显的降水量效应,也存在温度效应和海拔效应,但各因素是综合作用的,主导因素不明显。     

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%。     

趵突泉泉域岩溶水典型污染组分变化特征及污染途径

济南趵突泉水闻名天下,自20世纪50年代以来岩溶地下水水质发生较大变化。利用收集与实测的近60年的水化学数据,选取矿化度、NO3-、SO42-、Cl-典型水化学指标,结合水文地质条件及人类活动影响,对山前三个典型富水地段岩溶地下水化学变化特征进行研究,并揭示泉域西部、中部、东部三个富水地段岩溶水水质污染途径。结果表明,1986年以前,三富水地段水质变化特征相似,均呈小幅增长趋势,而1986年以后差异显著。其中,西部富水地段除90年代以外,岩溶水中典型污染组分含量总体涨幅较小,地下水主要污染途径为点源—表流阶段入渗型;中部富水地段岩溶水中典型污染组分呈稳步增长趋势,地下水主要污染途径为面源—降雨间歇入渗型;东部富水地段岩溶水中常规离子组分涨幅最大,地下水主要污染途径为点源—开采越流入渗型。研究结果对泉域三个富水地段岩溶地下水保护具有重要指导意义。      

应用卫星影像分析娘子关泉域构造的控水作用

山西寿阳地区煤炭资源极为丰富，但多年来该区没有找到适合于煤炭工业生产需要的理想水源。本次在综合前人资料的基础上，主要利用ＴＭ影像对娘子关泉域进行了系统解释，重新划定了泉域边界，初步建立了完整的娘子关泉域遥感构造格架，分析了泉域对地下水的控制作用，总结了地下水动力场发育规律，提出了窄道－寿阳－阳泉、昔阳－平定、盂县－巨城三条强径流带，对泉域，特别是寿阳地区水资源勘查具有重要意义。     

三姑泉域岩溶水边界划分研究

本文依据三姑泉域岩溶水边界独特的地质场、水动力场、水位动态及水文网特征等．划分、分析其边界范围和性质。正确的边界划分及其性质的确定，不仅是评价泉域岩溶水资源量的基础．也是加强水资源管理和防治水资源污染的前提。     

地下水矿物饱和度的水文地球化学模拟分析--以娘子关泉域岩溶水为例

通过分析娘子关泉域岩溶水的水文地质条件、岩溶发育规律以及水文地球化学特征，发现在该泉域内不应出现方解石、白云石、石膏等矿物溶解饱和状态。运用地球化学模拟软件PHREEQC模拟该区可能的化学条件（地下水中二氧化碳分压）及相应条件下的矿物溶解状态，同时结合野外溶解实验推断所处条件范围。这一研究推测出地下水与其溶解矿物所处极限状态应为饱和状态，而实际常常应处于非饱和状态，若计算为过饱和状态，则应可能是分析数据错误所致。     

北方岩溶地区水资源科学调配——以娘子关泉域为例

长期以来,在水资源评价及开发中,将地表水和地下水分割开来、使资源量计算重复,开发相互干扰。我国北方岩溶泉域大多是地表水-岩溶地下水联合系统,各种水资源有其不同的性状,其间又有密切的联系。本文以娘子关泉域为例,将地表水-浅层地下水-深层岩溶水-泉水作为统一的水资源系统,在研究其间转化关系的基础上,建立联合调度及管理模型,根据多种水文年组合,提出了长系列优化调度方案。      

重庆岩溶地下水氢氧稳定同位素地球化学特征

重庆地区分布有380条岩溶地下河,是重庆市重要的水资源。为掌握岩溶地下河水稳定同位素地球化学特征及其环境意义,研究了重庆市不同地区51条地下河水体的稳定同位素地球化学特征。研究表明,重庆市岩溶地下河旱、雨季δ18O、δD值均沿大气降水线分布,表明地下河水均起源于大气降水。受雨季降水云团运动规律(环流效应)和区域地形的影响,地下河水δ18O、δD 值雨季表现出渝东北地区(渝西地区,渝东地区)<渝东南地区的明显区域分布规律(“<”表示偏负于),旱季由于地下河水在含水层中运动较慢,δ18O、δD值的区域性规律不明显,且由于具有较雨季长的滞留时间,导致其d-excess值明显小于雨季。利用岩溶地下水δ18O值和区域高程建立了二者之间的二元回归模型,揭示了重庆岩溶地下河水旱季δ18O值随高度的变化率为-0.34‰/100 m,雨季为-0.31‰/100 m,这对于区域水循环研究具有重要意义。     

山西柳林泉域岩溶地下水溶解无机碳特征及控制因素

稳定碳同位素可指示岩溶动力系统无机碳循环过程及流域水文地球化形成演化。为揭示山西柳林泉域岩溶地下水循环演化规律及控制因素。本研究对泉域补给区、径流区、排泄区、深埋区29个岩溶地下水的主要离子组分和碳同位素进行测试分析。研究结果表明,流域内岩溶地下水的δ13CDIC,VPDB(DIC—溶解无机碳)具有较大的变化范围,最大值为-8.19‰,最小值为-13.35‰,平均值为-10.09‰。从补给区、到径流区、到排泄区,到深埋区δ13CDIC,VPDB值呈不断增重的变化规律。补给区来源于土壤CO2的比例最高,范围为46.22%~58.04%,平均值为51.13%,其次是径流区,范围为36.22%~58.37%,平均值为42.05%,排泄区和深埋区最小,范围分别为37.61%~41.52%和35.61%~42.26%,平均值分别为39.38%和38.28%。从补给区到径流区、到排泄区、到深埋区,随着径流途径增大和硫酸参与溶蚀的比例增加,DIC(溶解无机碳)中来源于土壤CO2的比例减小,碳酸盐岩来源的碳的比例增加。     

地表水渗漏对娘子关岩溶泉泉水水质的影响

娘子关泉水作为阳泉市主要的供水水源,受特定地质结构与人为污染等因素的影响,水质呈现逐年恶化的趋势,部分组分含量目前已处于超标或临界超标状态。在分析泉域岩溶水系统地质结构基础上,通过泉域内各主要河流渗漏量实测与水化学测定,采用物理混合方法评价河流渗漏途径对娘子关泉水水质的污染影响程度。     

山西省辛安泉岩溶水系统特征及泉流量预测模型

在对山西省辛安泉岩溶水系统及泉流量进行分析、研究基础上,建立系统泉流量的多元回归模型、趋势—周期—随机模型、门限自回归模型和灰色系统模型,预测泉流量,并通过拟合及预测结果,对各种模型功效做出评估。