多元统计法在河水主要离子含量变化特征及来源分析中的运用——以梧州水文站控制断面为例

文章利用2011年4月到2012年3月对梧州水文站控制断面进行的定期采样数据,分析了该断面河水中主要阴、阳离子的化学组成,并运用多元统计分析方法研究和探讨了河水化学组成变化特征。结果表明,梧州水文站控制断面河水水化学类型以Ca2+ + HCO3-型为主,Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、SO42-、NO3- 主要来源于岩石的风化,K+ 、Cl-来自于人类活动的输入;河水中离子化学组成受水—岩作用和土壤表面离子交换作用影响,对河水溶质的贡献率分别为69.34％、17.10％。     

典型岩溶槽谷区地下水化学特征及地球化学敏感性分析

利用2012年4月—2013年3月的水化学数据研究了重庆老龙洞地下河流域地下水系统地球化学敏感性。结果表明,研究区表层岩溶泉和地下河水化学阳离子分别以Ca2+、Mg2+和Ca2+、Na+为主,阴离子以HCO3-、SO42-为主;表层岩溶泉雨季Mg2+/ Ca2+摩尔比和地下河雨季Na+/ Ca2+摩尔比旱季大于雨季,表层岩溶泉和地下河雨季 HCO3-/SO42- 摩尔比分别为3.428～6.524、3.122～5.966,旱季HCO3-/SO42-摩尔比分别为5.693～8.664、3.428～6.524,表现出低SO42-、高HCO3-的特征,主要受农业活动影响的表层岩溶泉主量元素地球化学敏感性依次为HCO3-> SO42->Ca2+> NO3-> Mg2+> Na+> K+>Cl-,而受农业活动、工业活动、城镇建设活动等多种因子共同影响下的地下河主量元素地球化学敏感性有所变化,依次为HCO3->Na+> Ca2+> K+> Cl-> Mg2+> NO3-> SO42-,随着人类影响的加剧,离子敏感指数将会有增加的趋势。      

贵州乌江水系的水文地球化学研究

乌江水系河流的水化学组成代表了典型碳酸盐岩地区河流的相应化学组成,显示了与世界主要河流不同的水文化学特征: 河水含有较高的溶质浓度,河水水化学组成以Ca2+ 和HCO3- 为主,其次为Mg2+和SO42- , Na+ + K+ 和Cl- + Si分别只占阳离子和阴离子组成的5%～10%。这表明乌江流域河水中水化学组成主要来源于碳酸盐风化,硅酸盐、蒸发盐风化对水中溶质的贡献很小,农业活动、开矿和工业污染对水体化学组成有一定影响。      

廊坊市地下水化学特征变化研究

为揭示廊坊市地下水水化学特征的形成机理,收集并检测了39个地下水样本。采用相关性分析法、水化学方法和离子比系数法研究了其水化学特性、影响因素和变化原理。研究结果表明:影响浅层地下水盐渍化的主要化学离子为SO42-、NO3-、Cl-和K+。SO42-、NO3-和Cl-的含量差异很大,其他指标相对稳定。γNa/γCl的比值表明在径流形成过程中Na+从土壤含水层中释放出来;水中的Ca2+与土壤中的Na+之间存在交换,导致γNaγCl;γNa/(γNa+γCl)的比值表明,随着地下水深度的增加,阳离子交换水平增强,导致主要阳离子从Na+转变为Ca2+;γHCO3+γSO4/γCa+γMg的比值表明浅层地下水主要来自大气降水,阳离子交换对深层地下水的影响更为明显。廊坊市浅层地下水类型主要为HCO3·SO4-Ca,其分类较复杂,而深层地下水主要为HCO3-Na,地下水的类别较简单。     

长江水系河水化学侵蚀的水化学和碳同位素证据

对长江干流及其主要支流河水的水化学、溶解无机碳(DIC)含量及其碳同位素组成进行了分析.河水的阳离子以Ca2+、Mg2+为主,占阳离子质量总量的75%以上;阴离子以HCO3-、SO42-为主,占阴离子质量总量的90%以上,表明河水的水化学组成主要受流域碳酸盐矿物的风化侵蚀控制.     

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。     

班公湖流域水化学特征及主控因素分析

通过班公湖流域水资源调查、数据采集与分析,运用数理统计、水化学分析方法综合研究流域水化学特征及主控因素.结果表明：水化学类型河水以HCO3-Ca型水为主、湖水以Cl·SO4-Na·Mg型水为主、地下水以HCO3-Ca·Mg型水为主.河水和地下水形成过程中主要受碳酸盐岩和硅酸盐岩控制,湖水主要受蒸发结晶作用控制.湖水中Na+、Cl-、K+来源于降雨、蒸发岩溶解以及其他含钾钠矿物溶解;河水以及地下水中的Na+、Cl-、K+主要来源于蒸发岩溶解;各水体中的Ca2+、Mg2+、SO42-来源于碳酸盐岩矿物和石膏溶解,其中河水和地下水中的Ca2+、Mg2+主要来源于碳酸盐岩矿物溶解.地下水中的Na+、K+与含水层或土壤中的Ca2+、Mg2+发生离子交换作用.     

青藏高原东部长江河流溶质载荷主要离子地球化学研究

作者于2000年和2002年对青藏高原东部长江河流溶质载荷进行了较为系统的野外取样工作,并对主要离子地球化学特征进行了分析研究。数据分析表明,长江水系TZ 高于世界河流1250μEq的平均值,主要介于2000~3000μEq之间,其次为1000~2000μEq。总体上,高原东部长江水系TZ 可以与世界上其它造山带相比较。高原东部长江水系主要阴离子的相对丰度和分布表现出HCO3->Si Cl- SO42-,河水富含HCO3-;阳离子主要表现为Ca2 >Mg2 Na K ,表明河水富含Ca离子特征。河水中富含HCO3-和Ca2 ,说明高原东部长江水系流域盆地中碳酸盐岩(主要是灰岩)应是河流中主要离子的风化源岩。     

北京城近郊区地下水人为影响和水-岩作用指示性指标研究

城市地区地下水受人类活动和天然水岩相互作用双重影响,特别是人为输入物质使地下水的化学成份与天然水化学场相比发生了较大变化。本文对北京城近郊区地下水中的K Na 、Ca2 、Mg2 、HCO3-、Cl-、SO42-、NO3-等常规组分利用方差对比分析法和比例系数法进行了物源研究。研究结果显示:NO3-和Cl-主要源于人为输入,而HCO3-则主要源于水-岩相互作用,并根据来源将这七种组分分为四类:NO3-和Cl-主要为人为输入指示性指标,SO42-和K Na 为次要人为输入指示性指标,HCO3-为主要水-岩作用指示性指标,Ca2 和Mg2 为次要水-岩作用指示性指标。最后利用Cl-浓度的变化对研究区人为污染特征进行了分析。     

湖南新田富锶地下水水化学特征与成因分析

研究湖南新田富锶地下水水化学特征及成因,为富锶地下水的可持续利用与开发提供理论依据。对研究区21个下降泉、30个机井富锶地下水样品的水化学类型、化学成分含量特征、成分间相关性以及离子比值的研究。结果表明：下降泉水化学类型全部为HCO3-Ca型,机井水化学类型以HCO3-Ca、HCO3-Ca·Mg型为主。相关分析表明,下降泉和机井中SO42-与Ca2+、Mg2+均表现显著相关或极显著相关,HCO3-与Ca2+、SO42-与NO3-在下降泉与机井中的相关性具有差异,下降泉、机井Sr与Ca2+、Mg2+、HCO3-均表现为极显著相关。Gibbs图表明下降泉和机井的水化学组成主要受水-岩相互作用的控制,下降泉、机井c(Ca2+)/c(Mg2+)、c(HCO3-)/c(SO42-+Cl-)、c(Na+)/c(Cl-)、c(Cl-)/c(Ca2+)系数比值具有差异。结果表明富Sr地下水的形成受碳酸盐岩成分影响显著,赋存条件的差异导致富锶地下水在下降泉、机井中的水化学特征、相关性以及离子系数比值的差异。     

湘西峒河流域水化学特征及无机碳通量计算

为了掌握亚热带季风气候岩溶地区流域水化学变化特征及量化流域内岩石化学风化过程对吸收大气CO2的贡献,文章选取湘西峒河流域作为研究对象,于2016年7—8月对研究区干流和7个子流域进行了水样采集与分析。结果表明:河水pH平均值为8.31,总体呈偏碱性。EC与TDS的变化范围较大,这主要与流域内岩性的分布有关。水中离子以Ca2+、HCO-3为主,水化学类型为HCO3—Ca型,岩性控制水化学的组成。HCO-3、Ca2+和Mg2+主要来源于碳酸盐岩的风化,其余离子来源多受人为活动影响。峒河流域干流的主要离子中,HCO-3、Ca2+和Mg2+浓度从上游至下游总体下降,反映了河流从碳酸盐岩区流向碎屑岩为主地层的过程。NO-3、K+、Na+、F-、Cl-和SO2-4呈增长趋势,说明峒河受人为污染影响较大,反映出人为活动的密集程度。通过子流域的划分可知流域上游主要受灰岩以及白云岩控制,中游以灰岩控制为主,下游受砂岩、泥岩及碎屑岩控制为主。收集流域最终出口吉首观测站一个水文年的数据并运用水化学—径流法估算出峒河流域无机碳通量为60 477.33 tCO2/a,碳汇强度为71.15 tCO2/（km2·a）。     

新安江流域上游地区地下水化学特征及水文地球化学作用研究

新安江流域上游地区地下水水化学成分复杂,水与含水介质间发生的各种溶解、沉淀、吸附等水-岩相互作用在地下水复杂成分形成和演化过程中发挥重要功能。文章采用数理统计、主成分分析和聚类分析、Gibbs模型、硅酸平衡、主要离子比例系数等方法,研究了新安江流域上游地区地下水水化学特征和水文地球化学作用,分析了水化学组分来源。结果表明:研究区地下水阳离子以Ca2+、Na+为主,阴离子以HCO-3为主,还存在少量Cl-、SO2-4,地下水主要水化学类型为HCO3-Ca型、HCO3-Na·Ca型、HCO3-Ca·Mg型;地下水水化学组分主要来自碳酸盐矿物和硅酸盐矿物的风化溶解,其次来源于蒸发岩的风化溶解。地下水的溶滤作用、阳离子交替吸附作用以及人类生产生活等活动共同影响地下水水化学特征。     

青海省北川河流域孔隙水水化学特征及源贡献解析

根据2020年采集的53个青海省北川河孔隙水样品,利用ArcGIS10. 7、SPSS20. 0、Origin2022等软件,基于APCS-MLR模型研究了北川河流域孔隙水水化学特征及并定量分析来源贡献率,结果表明：（1）研究区孔隙水pH介于7. 0～8. 0,呈中性～弱碱性。沿水流方向,Ca2+和HCO-3质量浓度逐渐降低,Na+、Cl-和SO2-4质量浓度逐渐升高,水化学类型逐渐由HCO-3-Ca2+和HCO-3·SO2-4-Ca2+转化为HCO-3·SO2-4-·Cl--Na+·Ca2+和HCO-3·SO2-4·Cl--Na+型,与上游相比,TDS及Na+、Ca2+、Cl-、SO2-4等主要离子质量浓度均明显增高,下游水质变差。（2）北川河流域孔隙水水化学特征总体受矿物溶滤作用的控制,硅酸盐岩、碳酸盐岩矿物溶解是地下水化学组分的主要来源,同时阳离子交换作用强烈,上游到下游,蒸发浓缩作用显著增加,人类活动增加,对孔隙水水化学特征有一定影响。（3）北川河流域上游孔隙水主要受天然状态下的水文地球化学进程控制,APCS-MLR模型表明,碳酸盐岩矿物溶滤,岩盐钾盐溶解和离子交换,蒸发浓缩的贡献率分别为35. 93%,29. 68%,26. 54%。下游孔隙水中硅酸盐岩溶解、蒸发浓缩作用、工业活动,农业活动,碳酸盐岩矿物溶解的贡献率分别为41. 27%、27. 73%、22. 91%,应加强下游流域水源保护工作。     

唐古拉山发源的河水主要元素与锶同位素来源及环境意义

发源于唐古拉山山脉的河流在青藏高原地区具有流域面积大、径流距离长以及流量大等特点,与喜马拉雅山地区河流共同组成全球河源区最高的水流系统。它们的物理与化学侵蚀在很大程度上代表了在全球气候变化的条件下,大陆的侵蚀作用所发生的变化,即大陆与海洋的物质运移和平衡。发源于唐古拉山北坡的长江源头主要支流楚玛尔河与沱沱河的物理化学特点是溶解的化学成分含量较高,一般为10.66～410.81mmol/L,主要阳离子为Na+、Ca2+和Mg2+,占阳离子总量的97%以上。Ca2+/Na+、Mg2+/Na+、K+/Na+的比值较低,87Sr/86Sr值为(0.708954±0.000020)～(0.711860±0.000011),表明唐古拉山北坡的河水成分以蒸发岩类溶解为主。发源于唐古拉山南坡的怒江源头以及雅鲁藏布江及其支流等的主要阳离子为Ca2+、Mg2+、Na+,占阳离子总量的97%以上。Ca2+/Na+、Mg2+/Na+、K+/Na+的比值较高,87Sr/86Sr值为(0.705534±0.000016)～(0.722856±0.000014),表现为以碳酸盐岩和硅酸盐岩的溶解为主。长江河源区河水中主要化学成分来自蒸发岩,其中Na+和Cl-在河流水化学成分中占比例最大,经计算,唐古拉山北坡长江源头地区的物理侵蚀率为77kg/(km.2a),蒸发岩的化学侵蚀率为49～72.7t/(km.2a),碳酸盐岩的化学侵蚀率为15～20t/(km.2a),硅酸盐岩的化学侵蚀率为2～5t/(km.2a);南坡物理侵蚀率为34kg/(km.2a),碳酸盐岩的化学侵蚀率为25～30t/(km.2a),硅酸盐岩的化学侵蚀率为7～10t/(km.2a)。这些特征反映出北坡高寒干旱环境下河流蒸发岩的化学侵蚀作用较强,南坡碳酸盐岩和硅酸盐岩的化学侵蚀作用大于北坡。     

南水北调中线水源地河水地球化学特征与流域侵蚀

丹江口水库及其上游流域是南水北调中线工程的水源地,本文讨论了水源地河流水化学与锶同位素(87Sr/86Sr)组成变化特征,目的在于了解水源地流域河流地表水溶质的物质来源以及岩石风化侵蚀过程和人为活动的影响。流域内河流水化学组成以Ca2+、HCO3-为主,Mg2+和SO42-次之,反映了碳酸盐岩风化溶解起控制作用的典型特征。水化学分析表明水源地河水受到工农业活动等人为因素的影响;河流87Sr/86Sr同位素地球化学研究表明,流域岩石风化输入至少存在三个不同端员(硅酸岩、石灰岩和白云岩)之间的混合。水源地流域内硅酸岩和碳酸岩的风化侵蚀速率分别为38.6和4.4 t/km2.a,总岩石风化侵蚀速率高于全球河流平均值。     

塔里木盆地哈得逊油田石炭系地层水化学特征及成因

塔里木盆地哈得逊油田石炭系地层水化学分析结果表明,地层水是以阴阳离子分别为Cl-和(Na++K+)为主的CaCl2型水,具有高矿化度特征(112～291 g/L)。地层水的钠氯系数均值为0.78,脱硫酸系数均值为0.23,Schoeller碱交换指数(IBE)均值为128。地层水化学参数在平面上相对变化不大,在剖面上随深度的增加,HCO3-、SO42-含量具有减小的趋势,而其他离子变化相对较小,表明研究区内的地层水形成于深部封闭环境条件下。地层水化学分析表明,该区地层水经历了强烈的阳离子交替吸附和水岩相互作用。(铁)白云石化作用导致了Ca2+的富集和Mg2+的亏损,形成了现今的地层水离子分布特征。石炭系地层水在构造反转油气藏调整时期一直处于相对封闭的流体动力环境中,这种环境有利于油气的聚集与保存。     

用水化学动力学方法分析评价苏锡常地区孔隙Ⅱ承压水超采状态下补给条件的意义

基于孔隙承压水属性,研究了苏锡常地区孔隙Ⅱ承压水超采状态下最大水位埋深期（1994年、1998年）地下水动态（水位、水质）监测资料与水文地质条件。论述水位动态虽能直观反映开采状态下水资源衰竭与水位变化特征,但对补给条件及水动力机制不清楚,则会给超采状态下水文地质条件认识及评价带来视觉上的偏颇。采用水化学动力参数则能很好地反映不同水源补给空间的变化规律,用其常量水化学组分（K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、HCO-3、CO2-3、SO2-4）计算的离子强度（I）、主要离子活度（aHCO-3、aNa+     

数理统计方法在区域浅层地下水水文地球化学研究中的应用

通过对四川盆地大量浅层风化带裂隙水水化学数据的描述性分析、相关分析、因子分析,结合盆地地质-水文地质条件,分析和研究了浅层风化带裂隙水化学成分分布特征及形成作用。结果表明:区内浅层风化带裂隙水中主要阴阳离子为HCO₃^-和Ca²⁺,HCO₃^-、Ca²⁺、Mg²⁺在地下水中含量相对稳定,尤其是HCO₃^-绝对含量较大,相对含量差别不大;Na⁺+K⁺、SO₄^2-、Cl^-在地下水中含量变化较大,是随环境因素变化的敏感因子;水化学成分特征的形成受大气降水和含水系统中岩石矿物成分的影响;总溶解固体值TDS＜1 g/L的淡水在区内大面积分布,TDS值总体呈现出由盆地边缘向盆地中心的递增关系,表明溶滤作用由盆地周围向盆地中心的递增特点,但局部地区TDS值受大气降雨的影响。     

Analysis on hydrochemical characteristics of groundwater in strongly exploited area in Hutuo River Plain

The Hutuo River alluvial-proluvial fan is located in North China Plain, and groundwater is the main source of water supply for agriculture and domestic water. Shijiazhuang depression funnels due to the long-term excessive exploitation are the bottleneck of the regional economic development. Analyzing the chemical characteristics of groundwater under the condition of strong human activities, can provide a scientific basis for further study of strong groundwater mining area environmental change. 143 groups of shallow groundwater samples are collected during the period of 2007-2008. In this paper, the hydrochemical characteristics of groundwater in the Hutuo River Plain area are analyzed systematically, using hydrogeochemical theory, combined with statistical methods and hydrochemical methods. Results are shown as follows: HCO_3~- and Ca~(2+) are major anion and cation. The variation coefficients of K~+, Ca~(2+), Mg~(2+) and HCO_3~- between 0.25 and 0.52, which means small and stable relatively. The variation coefficient of are Na~+, NO_3~-, Cl-, SO2-4 were large(0.89-1.01). They are sensitive and vulnerable to environmental change affect. Due to the impact of human activities, from the top to the edge of the alluvial-proluvial fan, the hydrochemical types of groundwater change from single to multiple, followed by HCO_3~-Ca·Mg, HCO_3·SO_4-Ca·Mg, HCO_3·SO_4·Cl-Ca·Mg, HCO_3·Cl-Ca·Mg and other types.