旅游活动输入岩溶地下河系统的水化学指纹记录

地下河系统是岩溶地质景观的重要组成部分,利用特殊岩溶地形地貌建立的国家重大科技基础设施成为科研和旅游的胜地。为了解旅游活动对岩溶地下河系统水化学的影响,文章分析了大小井地下河系统入口和出口在不同旅游时段的水化学特征。结果表明：受旅游人数影响,污水水化学变化较大;大小井水化学类型为Ca-HCO3型,水岩相互作用产生的Ca2+、Mg2+和${\rm{HCO}}_3^{-}$从入口到出口逐渐增加,而人类活动输入的K+、Na+、Cl−、${\rm{NO}}_3^{-}$和${\rm{SO}}_4^{2-}$则表现出差异性特征。小井地下河系统因受沿途城镇生活排放污水和农业活动影响,水化学波动较大,出口K+、Na+、Cl−和${\rm{NO}}_3^{-}$升高;大井地下河虽受旅游活动输入影响,但K+、Na+、Cl−、${\rm{NO}}_3^{-}$和${\rm{SO}}_4^{2-}$随着地下径流长度增加而降低。HFE−D和Gibbs模型以及离子比例系数分析显示,地下河系统受到了城镇生活排放、旅游和农业等人类活动输入的影响,这一现象应引起足够的重视。     

降雪及旅游活动对金佛山表层岩溶泉水化学的影响

金佛山是世界自然遗产,冬季到景区赏雪的游客众多。为探究降雪过程及旅游活动对金佛山表层岩溶泉的影响,本文对2014年12月一次大规模降雪前后的水房泉水化学变化进行高频自动取样监测,获取高分辨率的水化学变化曲线,与大气降水、土壤水及污水的理化特征进行比较,并采用主成分分析法剖析影响泉水化学的主要因素。结果表明泉水理化学指标在降雪的不同阶段表现出显著的动态变化:在积雪初期（2014-12-10至2014-12-14）大部分水化学指标基本稳定;此后至积雪大面积融化前（2014-12-15至2014-12-28）旅游排污量增大,泉水的水温、流量、浊度、盐度以及各项离子含量呈上升趋势,而pH、溶解氧则呈下降趋势,水化学指标变幅大;积雪融化期间,融水补给使泉水溶解氧和浊度上升,其他水化学指标先下降后上升。主成分分析显示旅游活动的污水输入是引起泉水水质变化的首要因素,主成分贡献率达59%;积雪融化的稀释作用能一定程度缓解流域地下水污染状况,是第二影响因素,贡献率31%。      

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。     

应用分形理论方法开展岩溶地下水水化学特征研究的可行性

岩溶及地下水的准确预报或探测是一个亟待解决的难题,开展岩溶及地下水作用机理研究对该问题的解决具有重要意义。深入开展岩溶地下水的水化学特征研究有助于更好地认识岩溶地下水径流循环条件和地质环境。本论文基于岩溶地下水的水文地球化学简化模型,开展典型地区岩溶隧道地下水化学成分的变化规律分析及岩溶地下水的水化学动力学参数研究。在此基础上,借用分析化学中的络合反应理论,将常规水化学成分的离子进行配对,改变观察尺度,探索各离子对的占比关系,以离子对累计百分含量变化为研究指标,论证水化学成分变化的自相似性和标度不变性,从而提出应用分形理论方法开展岩溶地下水化学特征研究的可行性。     

毕节市北部岩溶地下水水化学特征及影响因素的多元统计分析

本文利用层次聚类分析和因子分析两种多元统计方法探讨了贵州省毕节市岩溶地下水水化学组分特征及影响因素。结果表明:研究区地下水组分浓度变化范围较大,具有明显的空间变异性,其受到地理因素、水岩作用过程、土壤等自然因素、人类活动的影响。这四个影响因素能够解释地下水水化学组分82%的特征,其中,水岩作用过程和人类活动是主要影响因素。地下水中HCO3-、SO42-、Ca2+和Mg2+主要来源于碳酸盐岩矿物的溶解,同时也受到人类采煤活动的影响;Cl-、K+、Na+和NO3-则主要受到人类活动,特别是农业化肥、粪肥、农药施用和生活污水排放等因素的影响。本研究有助于深化对西南岩溶地下水水化学特征的理解,有助于有效预测岩溶地下水污染物来源,且对岩溶区水资源的合理开发利用具有积极的指导意义。     

岩溶区典型工业型城市地下水水化学特征及成因机制

文章以广西柳州市岩溶地下水为研究对象,在岩溶水文地质调查和样品采集测试的基础上,采用数理统计法、水化学方法（Piper图、Gibbs图、离子比值系数,矿物饱和指数计算）、因子分析法和模糊综合评价法,分析工业型城市岩溶地下水水化学特征及形成机制,开展岩溶地下水质量评价。结果表明,研究区岩溶地下水为中-弱碱性水,Ca²⁺、Mg²⁺、HCO₃⁻、SO₄²⁻是主要的阴阳离子,水化学类型以HCO₃-Ca型和HCO₃-Ca·Mg型为主,且城区的SO₄²⁻型水的比例远高于非城区。区内岩溶地下水水化学组分及演化主要受水－岩作用、工业污染、城镇生活污染和农业活动等主控因素的影响,贡献率分别为31.52%、25.15%、18.12%和10.74%。其中,城区的水化学组分受人类活动的影响程度大于非城区的。矿物饱和指数表明,区内方解石和绝大多数白云石为饱和状态,而石膏和盐岩均为溶解状态。不同功能区的水化学敏感指标有差异,工业区以重金属为主,农业区以三氮为主,生活区以K⁺、Na⁺、Cl⁻、SO₄²⁻为主。研究区整体水质较好,Ⅰ－Ⅲ类水的比例高达约87.39%;但不同区域的水质差异较大,其中城区的水质较差,超标因子主要为Al、Mn、Pb、Fe、Hg;非城区的水质较好,超标因子主要为三氮。研究成果可以为工业型城市岩溶地下水污染防治提供科学依据。     

湘西北地区岩溶地下水水化学与氘氧同位素特征分析

湘西北地区岩溶地下水水化学研究是地下水资源合理开发与利用的保证,文章在全面采集区内地下水水样进行水化学和同位素分析的基础上,利用氘氧同位素和综合水文地球化学研究方法对该区地下水的来源与组分成因进行探讨。结果表明：（1）研究区内岩溶水化学特征整体上三个区之间差异不大,但各区之间地下水组分的来源与成因仍有较大的不同,其主要来源于碳酸盐岩矿物的溶滤,并伴有不同程度的石膏等其他矿物溶滤,在龙山地区（I区）以方解石/白云石、石膏溶滤为主;永顺—凤凰地区（Ⅱ区）内,酉水流域地下水主要以白云岩溶滤为主;武水流域地下水中钙镁离子浓度受灰岩、白云岩溶滤作用共同影响。石门地区（Ⅲ区）主要离子来源于灰岩溶滤,地下水中钠钾离子、氯离子有多种来源;（2）研究区内氘氧同位素体现出明显的大陆效应和高程效应,泉相对井和暗河地下水系统具有相对封闭性,氘盈余则反映泉相对于暗河是一种快循环、短停留时间的系统。     

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.      

济南岩溶地下水化学成分的形成

本文研究济南岩溶排泄区地下水化学成分的形成。先用Cl-和NO3-浓度作为示踪剂分析补给区的大气降水输入,鉴别出西郊和平安店排泄区地下水没有被明显污染,市区和东郊排泄区地下水受到明显污染,污染主要来自当地浅层地下水或近地面土层。之后,利用西郊排泄区的测试数据进行了横向径流带的水-岩作用定量分析,与示踪剂研究结果一致,市区和东郊排泄区地下水被明显污染,同时提出地下水在径流过程中发生脱白云石化过程的趋势线。     

玉符河外源回灌对岩溶地下水影响研究

为缓解济南市的泉水保护与城市供水矛盾,玉符河先后实施了多期地表水回灌补源地下水工程,对维持泉水持续喷涌下城市正常取用地下水起到了重要作用。外源水水质与当地岩溶水差异明显,长期回灌将对岩溶水产生一定影响。针对这一问题,以2021—2022年玉符河的回灌补源为例,利用同位素试验和水化学综合分析等多种手段相结合的方式,研究玉符河流域岩溶水受外源水补给的影响,分析影响区内地下水水化学特征及其组分的变化趋势。结果表明：玉符河回灌对岩溶水有一定的补给作用,根据其补给的程度将研究区分成三个区带,在河岸东侧Ⅰ区范围内河流入渗补给占50%以上,是主要的影响区;城区泉群位于Ⅲ区内,水质受玉符河补源影响有限,但水位会有一定的抬升。自玉符河至Ⅲ区,水化学类型由SO₄·Cl-Na·Mg型逐渐向HCO₃-Ca·Mg型过渡,由于兴济河的调水补源,泉群地下水类型又转变为HCO₃·SO₄-Ca·Mg型。影响区内岩溶水各离子含量变化主要是河水与岩溶水的物理混合引起,同时伴随着水岩平衡的改变。补源经过一个水文年后,各离子逐步接近原来含量水平。研究成果为科学实施玉符河回灌补源提供了依据,对促进保泉与供水的有机统一具有一定意义。     

晋陕峡谷地区北段岩溶地下水流特征分析

晋陕峡谷地区北段岩溶地下水流系统比较复杂,尽管在该地区开展了不少地下水资源的勘查工作,但仍然存在不少有争议的问题.本次研究利用水文地球化学方法对研究区内的清水河地区、准格尔地区、偏关-龙口地区和天桥地区的岩溶地下水系统特征以及黄河水对岩溶地下水系统的影响进行了分析,对区内岩溶地下水流系统取得较为清晰的认识.     

联合稳定同位素与水化学方法确定地下水污染源

地下水污染是废水参与地球水循环的结果,稳定同位素在全球水循环中的应用原理同样适用于研究地下水的地表污染源.通过与水化学方法结合,确定地下水的地表污染来源,计算了污水的混入比例,为今后地下水污染的治理提供了可靠的依据.     

典型岩溶泉主要化学成分来源及地球化学敏感性研究

为定量研究岩溶区突出的地球化学敏感性和脆弱性,引入地球化学敏感指数概念,以重庆金佛山水房泉为例,利用2016年1月至12月观测的水化学数据,对水房泉的主要化学成分来源及地球化学敏感性进行研究。结果表明,水房泉水化学类型为Ca-HCO3型和Ca-HCO3·Cl型;岩溶作用与人类活动综合影响下, HCO3- 、Cl- 和Ca2+成为研究区主要阴阳离子,Cl-主要来源于人类旅游活动造成的污染物,SO42- 主要来源于硫酸型酸雨沉降;岩溶作用的季节变化使得HCO3-、Ca2+成为敏感指数最高的阴阳离子;水房泉的宏量元素地球化学敏感性指数在旅游活动影响下,除NO3- 外均有不同程度的升高,其敏感性指数依次为HCO3- > Ca2+ >Na+ > SO42- > Cl- > NO3- =K+ >Mg2+ 。受人类活动影响,岩溶泉水化学表现的更为敏感,减少并净化人类活动污染物、增强游客环保意识等措施对岩溶泉的保护至关重要。      

平凉南部山区岩溶裂隙水分析

运用构造控水、水化学同位素、地下水动态等方法,对平凉南部岩溶裂隙水进行了深入的分析与讨论。该区储水空间以岩溶裂隙为主,岩溶水的空间分布明显断裂构造控制。裸露岩溶地下水以大气降水起源为主,浅埋型岩溶水多表现为混合水的特征。地下水动态呈现气候型,水岩相互作用形式溶滤-混合型,呈低矿化淡水。根据以上特征,划分了3个相对独立的岩溶水系统。     

岩溶城镇区人类活动对地下水水质的影响

以重庆市南山老龙洞地下河流域为研究单元,通过主成分分析和实地调查,研究该区域人类活动对岩溶地下水水质的影响,并探讨污染物的来源。结果表明,受城镇区人类活动影响,老龙洞地下河流域地下水 NO3--N和PO43--P污然最为严重,按 GB5749-2006规定,研究区的地下水已不可作为饮用水源。老龙洞地下河水NO3--N含量逐年在减少,而PO43--P却在增加,赵家院子泉水PO43--P增长也十分迅速,老龙洞地下河流域地下水受城镇化影响越来越明显。老龙洞地下河水受城镇人类活动、工业活动、农业活动的共同影响,污染比泉水严重。老龙洞地下河中NO3-和SO42-含量的减少,说明采取一些积极的措施,地下水的污染是可以得到治理的。     

大同煤田岩溶地下水的水文地质特征分析

根据大同煤田岩溶地下水化学特征资料、钻孔揭露岩溶发育的资料、以及矿井出水资料，结合岩溶地下水区域水文地质条件、岩溶地下水的水温与同位素特征，对大同煤田岩溶地下水的富水层位与找水方向作了进一步的探讨与分析。     

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。     

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。     

一种岩溶地下水污染风险的源径标值评价方法

以往,国内外提出的关于岩溶地下水污染风险评价方法与防控措施,都是基于地下水脆弱性评价的理论方法,是在对岩溶地区进行流域范围内大面积的脆弱性评价基础上,进行岩溶水污染危险性分区,然后以危险性分区为依据,提出岩溶水污染风险防控措施.这种风险评价与防控方法,是针对大区域大范围的岩溶水的.评价出的结果或提出的防控措施,对于具体的岩溶水源地针对性差.本文针对中国南方岩溶地区降雨时期集中、水循环快、分布不均、易受污染等特点,综合考虑水源地(污染目标)、污染源、污染途径、污染造成的损失值等因素,首次提出了岩溶水污染风险的"源-径-标-值"(SPTV)评价方法,从控制污染源、切断污染途径、保护岩溶水源等角度提出污染防控措施,针对性、可操作性都很强,克服了已有方法的缺点,具有较好的推广应用前景.