示踪试验在岩溶大泉修复中的应用——以丽江黑龙潭为例

为查明云南丽江黑龙潭泉域九子海洼地补给区地下水与周边泉水的连通关系,提供泉水修复的科学依据,采用人工化学示踪方法,选取碘化钾作为示踪剂,开展了一次大型地下水示踪试验。根据试验数据计算地下水渗流速度,并分析黑龙潭泉域地下水系统结构特征。结果表明:九子海洼地补给区地下水与黑龙潭泉群和古城泉群具有显著的连通关系,与清溪泉群和白浪花泉群不存在连通关系,九子海至黑龙潭和古城的地下水渗流速度分别为405.86~1 077.84 m·d-1、349.96~629.09 m·d-1。九子海洼地为黑龙潭泉域地下水系统的主要补给区,同时也可作为黑龙潭泉水修复的有效注水点,接受补给后,主要通过深层岩溶管道向南运移至黑龙潭—古城方向,其中黑龙潭泉群为系统的排泄天窗。      

环境同位素在北京平谷盆地山前侧向补给研究中的应用

利用地下水水化学和同位素测试分析成果,结合区域地质、水文地质条件研究了平谷北山山区侧向补给情况和中桥水源地地区第四系松散孔隙水和下伏岩溶水关系。结果表明：研究区第四系松散孔隙水和基岩岩溶地下水均来源于大气降水,地下水化学类型均为HCO-3-Ca2+?Mg2+ 型;平谷北山山前基岩岩溶水侧向补给平原区第四系松散孔隙水和下伏岩溶地下水;通过D值估算得到中桥水源地第四系浅层地下水的山区岩溶水侧向补给和垂向降水入渗补给比例为57：43;中桥水源地基岩岩溶水接受山区岩溶水侧向补给和第四系孔隙水垂向越流补给比例为87：13。研究成果为平谷地区地下水资源量评价和地下水动力场数值模型的建设提供了关键参数,为区域地下水的合理开采和有序回补涵养提供了科学依据。     

环境同位素在北京平谷盆地山前侧向补给研究中的应用

利用地下水水化学和同位素测试分析成果,结合区域地质、水文地质条件研究了平谷北山山区侧向补给情况和中桥水源地地区第四系松散孔隙水和下伏岩溶水关系。结果表明：研究区第四系松散孔隙水和基岩岩溶地下水均来源于大气降水,地下水化学类型均为HCO₃^-—Ca²⁺·Mg²⁺型;平谷北山山前基岩岩溶水侧向补给平原区第四系松散孔隙水和下伏岩溶地下水;通过D值估算得到中桥水源地第四系浅层地下水的山区岩溶水侧向补给和垂向降水入渗补给比例为57∶43;中桥水源地基岩岩溶水接受山区岩溶水侧向补给和第四系孔隙水垂向越流补给比例为87∶13。研究成果为平谷地区地下水资源量评价和地下水动力场数值模型的建设提供了关键参数,为区域地下水的合理开采和有序回补涵养提供了科学依据。     

北山预选区公婆泉形成的地质、水文地质条件分析

公婆泉是我国高放废物处置库场址北山预选区众多泉中少有的淡水泉,该泉水的成因问题与处置库场址选择具有一定的关系。通过前人资料的分析,结合水文地质调查工作,探讨了该泉的成因,认为该泉是一个受潜水补给的下降泉。泉水的补给来源是位于该泉西南部的驼马滩盆地古近系一新近系下覆基岩古风化壳地下水,其水质良好、水量丰富,流向北东,经公婆泉丘陵一带后,在沟谷侵蚀含水层处溢出,形成公婆泉。     

黑河干流浅层地下水与地表水相互转化的水化学特征

通过分析黑河干流地表水与地下水的水化学特征,识别沿黑河干流不同地带地下水与地表水的相互转化关系.研究结果表明:(1)在祁连山区,地下水与地表水的转化以地下水向河流排泄为主.(2)南部盆地,在山前戈壁带,出山河水入渗转化为地下水;溢出带地下水以泉的形式转化为地表水;进入细土平原后,汛期河水补给地下水,非汛期地下水补给河水;在农灌区引河水通过田间入渗补给地下水.(3)北部盆地,在金塔灌区,地下水主要接受引水灌溉入渗补给;在金塔灌区到额济纳旗,河流入渗转化为地下水.     

云南维西县仙人洞泉和龙滩泉成因分析

主要根据仙人洞泉和龙滩泉的地质和水文地质调查资料,分析了研究区内岩溶发育特征,并应用水化学分析和同位素测试方法,研究分析了仙人洞泉和龙滩泉形成原因。认为研究区仙人洞泉和龙滩泉水化学及同位素特征相似,二者与金沙江水水化学组成差异较大,二者均以分水岭附近的石炭系地层为主要补给区,但仙人洞泉还接受更远地段地下水的补给,地下水沿岩溶裂隙和管道系统径流。     

广西灵水岩溶大泉水文地质条件

灵水泉为广西典型的构造型岩溶大泉,其泉域分布面积大,泉水具有出口多、流量大、动态较稳定等特点。近些年来,灵水泉出口流量呈现减少的趋势,而且水质也出现了轻微污染,引起当地政府的高度重视。为查明灵水泉含水介质特征与补给特性,综合采用地面调查、物探、钻探和地下水示踪等方法研究灵水泉岩溶管道分布特征,并圈定了灵水泉补给范围。研究成果表明: 灵水泉上游岩溶管道结构为网络状,管道规模不大,呈带状集中分布; 北部一带为该泉主要补给区,典型集中径流带长约8 km,宽200~700 m。根据同位素的高程效应,计算得出灵水泉补给高程为496 m,与圈出的补给范围高程相近,印证了调查结果。本研究可为制定灵水地下水资源的开发利用和保护方案提供依据。     

高放废物处置库甘肃北山预选区地下水的形成

在高放废物处置库场地选择和性能评价中,水文地质特征是最重要的因素之一,地下水的形成则是水文地质研究中的首要问题。在水文地质、地下水化学、同位素、CFC、地下水动态等资料综合分析的基础上,探讨了高放废物处置库甘肃北山预选区地下水的形成问题。研究结果表明,北山地区地下水以赋存于变质岩、岩浆岩、碎屑岩、碳酸岩节理、裂隙中的基岩裂隙潜水为主,地下水化学成分具有明显的水平分带性特征,地下水动态类型主要为入渗—蒸发—径流型,结合地下水同位素和CFC 特征,认为区内地下水主要由当地大气降水入渗补给形成。浅部地下水主要由现代区内降水补给形成,而深部地下水则可能由地质历史时期降水补给形成。     

高放废物处置库甘肃北山野马泉预选区地下水化学特征及水-岩作用模拟

在高放废物处置库场地选择和性能评价中,地下水化学特征是最重要的因素之一。文中以野外水文地球化学调查资料为基础,应用水文地球综合分析方法和地下水地球化学模拟技术,探讨中国高放废物处置库甘肃北山野马泉预选区地下水化学特征、时空分布规律及水岩作用机理。主要结论是:野马泉地区地下水以咸水为主, 具有高矿化的特征,水化学类型以Cl·SO4 Na和SO4·Cl Na型为主,pH值大多在7~8 之间;地下水化学成分显示出明显的分带特征;地下水对石盐和石膏欠饱和,对黄铁矿以及铝硅酸盐过饱和;方解石、钠长石在补给区地下水中呈不饱和状态,在排泄区地下水中呈饱和状态。由水岩作用模拟可知,沿水流路径地下水溶解岩石中的钠长石、黑云母、石盐等矿物,溶解二氧化碳,沉淀析出方解石、伊利石和萤石等矿物;发生明显地下水蒸发作用、二氧化碳溶解作用和Ca2+/ Na+离子交换作用, 说明溶滤、沉淀、离子交换和蒸发浓缩作用是区内地下水化学行为的控制因素。     

丽江黑龙潭地下水系统温度场特征研究

研究旨在通过地下水温度场的特征来推导岩溶泉域的地下水活动,并验证岩溶地下水系统划分的合理性,文章以黑龙潭岩溶泉域为例,采用对比分析等手段,对泉域地下水温度的时空变化特征进行研究,并探讨各变化特征的指示意义。结果表明：在空间分布上,泉域内地下水温与高程呈反比关系;在时间分布上,降雨作为引起地下水温度变化的主导因子,汛期补给区入渗增加后引起地下水温升高,同时大量的补给加快了地下水径流速度,致使排泄区地下水温降低。此外,还根据不同岩溶系统地下水温度场的差异性特征及其指示意义,验证了黑龙潭泉域系统划分具有合理性。     

四川康定市二道桥地区地下热水稳定同位素特征及热储温度计算

为研究四川省康定市二道桥地区地下热水稳定同位素特征和热储温度,对二道桥地区5个温泉(井)即二道桥温泉(SC107、SC107-2)、康巴人家温泉(SC107-3)、自流热水井(SC107-4)、自喷热水井(SC107-5)进行调查和分析。研究区温泉的分布及出露主要受雅拉沟断裂和雅拉河谷控制。温泉水温33.2～46℃,为中低温温泉,pH为6～6.5。水样的氢氧稳定同位素特征表明研究区地下热水的补给来源为大气降水。利用氢氧稳定同位素高程效应及温度效应估算区内地下热水补给区高程为3 000～4 500 m,补给区温度为-3.5～-0.3℃,表明地下热水有一部分补给源自附近山区的冰雪融水。Na-K-Mg三角图显示研究区热水均为未成熟水,不宜用阳离子地热温标计算热储温度。应用SiO₂地热温标、多矿物饱和指数法以及用固定铝方法对部分温泉多矿物平衡图进行修正,得出研究区地下热水的热储温度为65～75℃。研究区温泉在东部跑马山以及西部农戈山附近接受大气降水补给,降水沿着大雪山—农戈山断裂和跑马山断裂下渗,地下水经历深循环,在此过程中获得大地热流加热,最终在雅拉河谷雅拉沟断裂附近出...     

西藏东部阿旺地下热水化学特征及其成因初探

本文基于西藏阿旺乡的地热地质背景, 综合应用野外调查、水文地球化学、环境同位素方法, 初步探究了区内出露地下热水的发育特征及其成因机制。结果表明, 地下热水化学类型为HCO₃-Na型, 这与地下热水在径流过程中与围岩发生溶滤作用和阳离子交互作用有关。氢氧同位素分析显示地下热水补给来源为大气降水, 并伴随有轻微的氧漂移现象, 表明水岩作用较强烈, 热储温度较高。采用同位素方法估算补给高程在4600~4800 m左右, 推测地下热水的补给区为阿旺乡西北部山区。Na-K-Mg三角图判别法和矿物饱和度指数表明地下热水为未成熟水, 其在上升过程中受到了浅表冷水的混合, 冷水混入比为60% ~70%, 采用地球化学温标计算得到的深部热储温度为170~200 ℃, 地下热水循环深度为4500~5300 m。阿旺地区地下热水成因模式为:大气降水自补给区入渗进入深循环, 经大地热流加热形成热水, 热水在地下循环过程中沿断层破碎带上升受到浅循环冷水混合后出露地表形成温泉。     

Structural geology controls on groundwater flow: Lembang Fault case study, West Java, Indonesia

Field evidence has shown that Lembang Fault (West Java, Indonesia) can act as a groundwater flow barrier. There are outcrops along the footwall comprising consolidated brecciated rock with very low permeability, springs and hot springs occurring along down-thrown hanging-wall rock adjacent to the fault, and a high permeability layer of old and young Tangkuban Parahu eruptive materials (hanging wall) juxtaposed against the low permeability of the older volcanic layer of Bukit Tunggul unit (footwall). Two different environmental tracers were utilized in the study: electrical conductivity measurement and stable isotope analysis. Hydraulic head was measured at some wells along the fault and water electrical conductivity measurements were carried out in a small catchment, the upper part of Cikapundung River basin, which is located just north of Bandung City. Water samples for stable isotope composition analysis were taken from 19 observation wells distributed randomly inside the basin. All analysis data lead to the recognition that Lembang Fault blocks the groundwater flow. No indication was found for water being recharged at higher elevation in the northern part of Bandung Basin, which means the recharged water in Mount Tangkuban Parahu area does not reach Bandung Plain.     

裂隙岩溶含水系统溢流泉演化过程的数值模拟

本文利用非连续裂隙网络介质模型,耦合水动力条件和碳酸盐溶蚀动力条件,建立岩溶含水系统演化的数学模型,并用数值法进行模拟分析。在已建数值模型基础上,构造了两组实例模型(降水入渗补给的裂隙岩溶含水系统和河流补给的裂隙岩溶含水系统)来研究裂隙岩溶系统中溢流泉早期演化过程。模拟发现,裂隙岩溶含水系统演化过程中,裂隙不断被溶蚀拓宽,致使系统中潜水位不断下降,许多小泉被疏干;同时不同裂隙之间存在溶蚀差异,在潜水位及优势通道附近的裂隙溶蚀速度快,而其它位置则相对慢得多,差异溶蚀促使系统形成优势溶管,优势溶管逐渐袭夺水流,形成大泉。另外对比两模型发现,降水入渗为主要补给源的裂隙岩溶含水系统,泉管道从汇向源发育;而河流入渗为主要补给源的裂隙岩溶含水系统,泉管道则由源向汇发育。      

Br/Cl ratio,Zn and radon constraints on the origin and fate of geothermal fluids in the coastal region of southeastern China

Low-to-medium temperature geothermal fluids in the granite regions of southeastern China are an important renewable energy resource, but they are also a source of contamination containing highly toxic elements such as fluoride and arsenic. This study analyzed the origin of the geothermal fluids in a regional-scale hydrogeological unit in the city of Xiamen, China, based on isotope and hydrochemical analyses. The Br/Cl ratios suggested that the inland geothermal fluid is merely recharged by rainwater from the mountain edge, while the coastal geothermal fluid is originally recharged by the seawater and later mixed with rain-derived groundwater. The geothermal water featured high SiO₂ and detectable Zn concentrations. The former reflects the significant water–granite interaction along the flow path, and the latter indicates the active hydraulic connection between surface waters, shallow aquifers and deep geothermal fluids. High radon content was detected near the deep conductive fault adjacent to a geothermal well, demonstrating that the fault damage zone acts as a major conduit for upward transport of the deep geothermal fluid. As a result, the fault damage zones developed in the granite are necessary for the formation of geothermal water, which leads to the uneven distribution of geothermal water in the subsurface. High-temperature geothermal water can be found in those regions with fairly sparse fault damage zones. In contrast, in the region with high-density fault activities, the active communication between shallow cool water and deep geothermal fluids can decrease the water temperature.

     

高放废物地质处置库北山预选区地下水的形成和分布

本文论述北山地区不同类型地下水的形成和赋存规律。松散岩类孔隙水主要分布于沟谷和洼地，主要为潜水。沟谷潜水的形成以基岩裂隙水的侧向补给及洪流渗漏补给为主，洼地潜水可由沟谷潜水、断裂带或基岩裂隙水、古洪积扇潜水侧向补给，也可由地表洪流渗入补给；碎屑岩类孔隙-裂隙水主要分布在由自垩系或第三系砂砾石构成的山间沉积盆地中，以承压水为主，洪水下渗和盆地周围基岩裂隙水的侧向径流是此类地下水的主要补给来源；基岩裂隙水主要赋存于变质岩、岩浆岩、碎屑岩、碳酸盐岩节理、裂隙中，以潜水为主。降水垂直渗入、侧向补给或洪流渗漏补给为其主要来源。     

济南泉域边界条件、水循环特征及水环境问题

济南泉域是市区泉水的汇流及蓄水范围,在其北部城区中心地带出露趵突泉、黑虎泉、五龙潭和珍珠泉四大泉群。为更好地保护和利用济南泉域内岩溶地下水,文章对济南泉域的边界条件、岩溶主径流通道、地下水循环特征及水质变化几个敏感问题进行探讨。利用泉群流量相关分析、流场特征分析、回灌补源分析及自备井调查等手段,重新界定了济南泉域的东边界,将其北部透水段向东扩展至原边界以东约4 km。通过对钻孔岩溶分层统计及缓冲区分析,在山前地带沿党家庄－十六里河－千佛山断裂泉城公园方向地下埋深100~150 m发现一条补给四大泉群的岩溶地下水集中径流带。研究发现,五龙潭和珍珠泉以深循环为主,补给主要来自岩溶地下水,而趵突泉和黑虎泉同时受深循环和浅循环影响较大,趵突泉主要补给来自西部和南部岩溶地下水和地表水,除此以外黑虎泉在东南方向上还有一定量的岩溶地下水补给。目前岩溶水水质变差,南部岩溶裸露区,尤其水库河道周边地带,生态环境亟待治理。      

承德市中关饮用天然矿泉水评价

承德市中关饮用天然矿泉水赋存于侏罗系张家口组地层中，在导水断层作用下，上升补给浅层地下水。该泉水资源丰富，水质良好。经省、部级鉴定，属低钠、低矿化度锶矿泉水。     

Mixing of shallow and deep groundwater as indicated by the chemistry and age of karstic springs

Large karstic springs in east-central Florida, USA were studied using multi-tracer and geochemical modeling techniques to better understand groundwater flow paths and mixing of shallow and deep groundwater. Spring water types included Ca–HCO₃ (six), Na–Cl (four), and mixed (one). The evolution of water chemistry for Ca–HCO₃ spring waters was modeled by reactions of rainwater with soil organic matter, calcite, and dolomite under oxic conditions. The Na–Cl and mixed-type springs were modeled by reactions of either rainwater or Upper Floridan aquifer water with soil organic matter, calcite, and dolomite under oxic conditions and mixed with varying proportions of saline Lower Floridan aquifer water, which represented 4–53% of the total spring discharge. Multiple-tracer data—chlorofluorocarbon CFC-113, tritium (³H), helium-3 (³He_trit), sulfur hexafluoride (SF₆)—for four Ca–HCO₃ spring waters were consistent with binary mixing curves representing water recharged during 1980 or 1990 mixing with an older (recharged before 1940) tracer-free component. Young-water mixing fractions ranged from 0.3 to 0.7. Tracer concentration data for two Na–Cl spring waters appear to be consistent with binary mixtures of 1990 water with older water recharged in 1965 or 1975. Nitrate-N concentrations are inversely related to apparent ages of spring waters, which indicated that elevated nitrate-N concentrations were likely contributed from recent recharge.The online version of the original article can be found at