典型华北型煤矿区主要充水含水层水文地球化学特征及控制因素

地下水形成、演化过程中控制因素不同所造成的水化学组分的差异性是矿井涌水水源识别的基础,为揭示矿井主要充水含水层水化学作用及控制因素,以位于太行山东麓的典型华北型煤矿区——鹤壁矿区为研究对象,采用统计分析、Piper三线图、Gibbs图、离子相关性分析与主成分分析法对矿区122个地下水水化学资料进行了分析研究。结果表明鹤壁矿区主要充水含水层中地下水的化学组分主要受岩石的风化作用控制。奥灰水主要水化学类型为HCO_3-Ca·Mg型,水中Ca~(2+)、Mg~(2+)主要来自碳酸盐岩(方解石和白云石)的溶解。二灰水主要水化学类型为HCO_3·SO_4-Ca·Mg型或SO_4·HCO_3-Ca·Mg型,其中Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_3~-的主要来源于碳酸盐岩的溶解,SO_4~(2-)来自硫酸盐岩的溶解作用和黄铁矿的氧化作用。砂岩水主要水化学类型为HCO_3-Na型,Na~+、Cl~-与HCO_3~-主要来自盐岩的溶解和硅酸盐矿物的风化作用。八灰水既有HCO_3-Ca·Mg型和HCO_3·SO_4-Ca·Mg型,也有HCO_3-Na型,Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_~3-和SO_4~(2-)的来源与二灰水一致,Na~+和Cl~-可能来自盐岩的溶解作用以及砂岩水与八灰水的混合作用。     

珲春盆地地下水水化学特征分析

为查明珲春盆地地下水化学特征,对珲春盆地地下水进行了取样测试,对测试结果采用Aquchm、SPSS和MAPGIS等软件进行了水化学特征分析。结果表明珲春盆地地下水中TFe、Mn~(2+)和NO_3~-超标比较严重,总体珲春河南区比珲春河北区水质差。地下水化学类型以HCO_3-CaMg为主,部分地区为C1HCO_2、ClSO_4CO_3、SO_4C1HCO_3等型水。地下水中TDS、Ca~(2+)、Cl~-、Mg~(2+)、SO_4~(2-)和NO_3~-(以N记)相关性较高,地下水化学演化过程主要是溶滤作用。     

干旱地区水循环过程中的地下水化学特征研究——以蒙古国前巴音钼矿水源地为例

地下水的水化学类型在径流过程中会不断变化,并在径流与赋存的不同状态下体现出不同特征,体现出不同的地下水运移规律。本文以蒙古国前巴音钼矿水源地为例,选取水源地范围内的19个钻孔水样进行分析,取得了主要阴阳离子、TDS和水化学类型等数据。通过对地下水化学的空间分布特征、TDS值的变化和主要阴阳离子的演化规律进行研究发现:研究区水源地地下水补给来源为大气降水,沟谷东部地区的水循环强度高于西南部地区,外围地区最弱,地下水的水平径流较弱小于垂向;受水循环强度影响沟谷东部形成地矿化度的HCO_3型水,西南部形成HCO_3·Cl·SO_4、HCO_3·SO_4·Cl、HCO_3·SO_4型水,沟谷外围地区形成SO_4·HCO_3·Cl、Cl·SO_4·HCO_3、SO_4·HCO_3、Cl·SO_4型水,干旱地区水循环强度和补径排条件的差异会形成不同的水化学类。     

广西防城区地下水水化学特征及离子来源分析

查明防城区地下水水化学特征及主要离子来源,对该地区地下水资源保护和开发利用具有重要意义。以防城区地下水为研究对象,通过分析水化学组分和氢氧同位素特征,研究地下水水化学特征,确定补给来源,识别其主要组分的物质来源。研究结果表明:研究区地下水水化学类型主要为HCO_3-Mg·Ca型、SO_4·Cl-Ca·Mg型和SO_4·Cl-Na型,阳离子以Ca~(2+)和Na~+为主,阴离子以HCO_3~-和SO_4~(2-)为主。同位素分析显示,研究区地下水以大气降水补给为主。Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_3~-主要来源于碳酸盐岩的溶解,而高位养殖、农业活动、工业排污等导致地下水中SO_4~(2-)、Na~+、K~+、Cl~-、NO_3~-含量增加。     

天山哈密榆树沟流域夏季洪水期河水水化学特征及其成因

利用2013年7-8月在哈密榆树沟水文站采集的河水样品,对主要的化学离子、p H值、电导率EC、总可溶性固体TDS进行了系统的分析,阐明了研究区离子的来源及成因.分析结果表明:榆树沟流域夏洪期径流水体呈弱碱性;HCO_3~-、Ca~(2+)分别为最主要的阴、阳离子,Ca~(2+)质量浓度占阳离子总数的69.45%,HCO_3~-质量浓度占阴离子总数的84.18%;水化学类型为HCO_3~--Ca~(2+);径流中所含的水化学物质一定程度上受水量的稀释作用控制;通过Gibbs图、阴阳离子三角图示法以及主要离子比值法的综合分析得出,水化学离子主要来源于H_2CO_3风化碳酸盐岩,同时还伴有少量的H_2SO_4风化碳酸盐岩,岩石风化主要以方解石矿物的溶解作用为主.     

青岛市大沽河流域地下水水化学时空演化及影响因素分析

为探讨滨海流域地下水水化学成分的时空演化规律及影响因素,以青岛市大沽河流域为研究对象,运用数理统计、Piper三线图、Gibbs图解法、离子比例系数等方法对2001~2012年137个地下水样的水化学成分进行系统分析。研究结果表明:流域内地下水以碱土金属Ca~(2+)为优势阳离子,重碳酸根HCO_3~-为优势阴离子,主要离子含量年际变化不大,基本符合枯升丰降的原则,但区域差异较为明显;2001~2012年地下水化学类型由Ca~(2+)—Mg~(2+)—SO_4~(2-)—Cl~-、Ca~(2+)—Mg~(2+)—HCO_3~-—Cl~-型变为Ca~(2+)—Mg~(2+)—SO_4~(2-)—Cl~-、Ca~(2+)—Na~+—HCO_3~-—Cl~-、Na~+—Ca~(2+)—Cl~-—HCO_3~-混合型水;岩石风化作用是区内地下水化学组分的主要控制因素;农业活动中氮肥的过度施用、粪便及生活污水等人为来源的输入则为区内NO_3~-含量较高的主要影响因素。     

江汉平原西部浅层孔隙水水文地球化学特征

为了揭示地下水由江汉平原周缘向中心径流过程中的水质演化和复杂的水文地球化学作用,以江汉平原西部地区为例,通过数理统计、水化学、同位素地球化学、离子比值关系等方法,开展了江汉平原西部边缘地带浅层孔隙地下水的水文地球化学特征研究。结果表明:平原区孔隙水以HCO_3-Ca·Mg型为主,丘岗区(丘陵和岗地)主要是HCO_3-Ca·Mg型,少量为HCO_3·SO_4-Ca·Mg型,还出现了HCO_3·NO_3-Ca·Mg型水,总溶解固体(total dissolved solids,TDS)升高主要是由于碳酸盐岩的溶解;浅层孔隙水均来源于大气降水,蒸发作用对该地区孔隙水的影响较小;方解石、白云石和石膏的溶解主导研究区的水文地球化学过程,也是孔隙水中Ca~(2+)、Mg~(2+)的主要来源,Na~+和K~+的主要来源是阳离子交换吸附。     

蔚县矿区地下水水化学特征及岩溶水演变规律

蔚县矿区地处蔚县七里河泉岩溶水系统的中北部,主采煤层为中侏罗统下花园组1#、5#煤,煤炭资源的开采已破坏了矿区第四系砂砾石孔隙水、煤系砂砾岩裂隙水及下奥陶统灰岩岩溶裂隙水的赋存条件。本文重点对地下水水化学开展研究,分析地下水中的主要离子含量和水化学特征,初步探讨了20世纪80年代以来岩溶地下水化学组分的演变规律。研究结果表明:矿区第四系砂砾石孔隙水主要阴离子为HCO_3~-,含量相对较为稳定,阳离子变化幅度均较大;煤系砂砾岩裂隙水中主要离子为K~++Na~+与HCO_3~-,含量相对较为稳定;下奥陶统灰岩岩溶裂隙水中主要离子为K~++Na~+与HCO_3~-,K~++Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、Cl-、HCO_3~-变异系数相对较小,表明它们在岩溶水中的含量相对较为稳定。通过相关分析,下奥陶统灰岩岩溶裂隙水K~++Na~+与TDS成负相关,Ca~(2+)、Mg~(2+)与TDS成正相关,且相关系数高。第四系孔隙水化学组分与下奥陶统灰岩岩溶裂隙水岩溶水相差较大,且局部受到污染;裂隙水化学组分与岩溶水相差较小。矿区岩溶水现阶段与1984年相比,水化学类型趋于多样化,TDS整体有所升高,水质变差。     

叶尔羌河流域地下水环境背景值研究

采用数理统计方法,对新疆叶尔羌河流域地下水水化学指标Na~+、Mg~(2+)、Cl~-、SO_4~(2-)、TH、TDS、F~-和NO_2~-的环境背景值进行分析计算。结果显示:地下水水化学指标多以正态和对数正态分布,不同的地质地貌、水文地质单元以及水动力条件等因素对研究区地下水水化学指标的空间分布起主要控制作用。Na~+、Mg~(2+)、Cl~-、SO_4~(2-)、TH、TDS和F~-天然环境背景值高,它们的过量富集主要受控于原生地质环境,而NO_2~-的天然背景值很低,它的过量富集主要受后期人类活动的影响。     

漓江流域河流水体离子组成特征及来源

通过2016年9月至2017年6月在漓江流域采集水样,对其主要离子进行分析,发现了漓江流域水化学主要离子的控制机制、来源及时空变化特征。结果表明,漓江流域的pH值介于6.89～7.79之间,平均值为7.34,EC变化范围在70.6～385.5us·cm~(-1)之间,平均值为228us·cm~(-1),TDS的变化范围为49.42～203.19mg·L~(-1),平均值为112.35mg·L~(-1)。阴、阳离子的浓度顺序为HCO_3~-SO_4~-2NO_3~-Cl~-,Ca~(2+)Mg~(2+)Na~+K~+,水化学类型为HCO_3-Ca型水。Ca~(2+)、Mg~(2+)和HCO_3~-的变化特征相似,总体呈现中游高,上下游低的特点,Cl~-、Na~+、K~+在中下游的浓度比上游高,季节性差异方面旱季的离子浓度一般大于雨季。离子来源分析表明,Ca~(2+)、Mg~(2+)和HCO_3~-主要来源于碳酸盐岩的风化,Na~+、K~+和Cl~-除来自岩石的风化外,循环盐对它们也有少量的贡献,NO_3~-和SO_4~(2-)也主要来自岩石的风化溶解。     

北京地区不同介质的土柱淋滤水质试验研究

为探讨冲洪积平原地带地下水水质劣变机理及过程,开展了不同的水土样品组合的16组淋滤试验,以期揭示不同源水在土柱入渗过程阴阳离子、硬度和TDS的变化规律以及地下水类型的演化特征。试验结果表明:淋出液中,阴离子浓度的变幅由大到小依次为HCO_3~-、NO_3~-、SO_4~(2-)、Cl~-和F~-,阳离子的变幅则依次为Na~++K~+、Ca~(2+)和Mg~(2+)。淋出液的硬度、TDS和水化学类型均呈现出有规律的变化,先期主要受控于源水,尔后则主要受土柱介质的影响。除了以垃圾作为淋滤介质的试验外,其他组合的试验都出现了初期TDS和硬度升高的过程,之后与源水趋于一致,揭示了淋滤中浸泡—水岩相互作用—吸附解析—淋洗等复杂过程。     

坪桥工业矿废渣影响下的典型裸露型岩溶水文地球化学特征与控制因素研究

岩溶水是贵州省生产、生活及城市发展的重要资源保障。贵州省丰富的锰矿开采对岩溶水水质安全构成了较大威胁。本文以坪桥工业园区工业废渣堆场为主要研究对象。在历史资料收集的基础上,通过野外现场水文地质和在水文地球化学调查、环境分析、环境监测以及环境地球化学分析的基础上,利用水化学分析技术,结合Piper三线图分析、离子组合比、Gibbs图分析和环境模型等方法,对坪桥工业园区的水文地球化学组分和污染特征进行了分析研究,研究结果表明:(1)工业矿废渣对左侧地下河的影响较大,SO_4~(2-)是地下水TDS的主要贡献者,是水体中的主要阴离子之一;(2)在碳酸盐地质背景下,受工业矿废渣的影响,水体化学类型呈多元化,区域内多数水体的水化学类型由最初的HCO_3~--Ca~(2+)型演化为SO_4~(2-)-Mg~(2+)、Ca~(2+)型;(3)研究区水体的水化学组成、变化及起源机制具有一致性,主要受岩石矿物风化溶解的控制,但地下水和部分地下河出口水的SO_4~(2-)、Ca~(2+)和Mg~(2+)可能有其他来源。     

阜阳颍东浅层地下水化学特征与空间分布规律研究

本研究在阜阳颍东区随机采取了30个浅层地下水水样进行水化学分析,使用统计分析方法和Piper图示法分析了地下水水化学类型和统计特征,采用克里格(Kriging)方法对地下水化学的空间分布进行插值,并分析了地下水化学的空间分布规律。结果显示,研究区浅层地下水pH值为7.84~8.83,平均值为8.23,属弱碱性水。SO_4~(2-)、K~+和NO_3~-的变异系数较大,对环境因素变化较为敏感,其他指标变异系数相对较小,在浅层地下水中相对较为稳定。工业区与居民区附近浅层地下水水质较接近,主要水化学类型为HCO_3-Ca和HCO_3-Ca+Mg型;农业区水化学类型主要为HCO_3-Na+K和HCO_3-Ca+Mg型。区内浅层地下水化学的空间分布规律并不完全与地下水径流一致,除了受地下水径流和岩石性质影响外,还受人类活动、土地利用类型和大气降水的补给条件等影响。     

敦煌盆地地下水水化学特征及水质评价

通过对敦煌盆地38个地下水样品的采集和测试,运用描述性统计法和因子分析法对地下水的化学特征及其成因进行了分析。在此基础上,利用美国农业部(USDA)评价方法和Wilcox图解法对地下水质进行了评价。研究结果表明:敦煌盆地浅层地下水中主要阳离子为Ca~(2+)、Na~+、Mg~(2+),主要阴离子从补给区→径流区→排泄区由HCO_3~-→SO_4~(2-)→Cl~-转换;深层地下水中阳离子以Na~+、Mg~(2+)为主,阴离子主要为Cl~-、SO_4~(2-)、HCO_3~-,且三者含量较为接近;影响盆地内地下水化学特征的主要因素为蒸发浓缩作用和矿物的溶解作用;水质评价结果显示,可作为农作物灌溉用水的水样约占总水样的26.3%,分布在党河洪积扇扇顶补给区、扇中与扇缘径流区和盆地东南部细土平原径流区。     

毕节市北部岩溶地下水水文地球化学特征

我国西南地区赋存丰富的岩溶水资源,这些水资源是当地居民生产生活用水的主要来源。以贵州省毕节市北部海子街镇及其邻区岩溶地下水为研究对象,通过分析常规水化学组分和氢氧同位素,确定研究区岩溶水的补给特征,识别岩溶水主要组分的物质来源和判断发生的水岩相互作用过程。结果显示:研究区地下水水化学类型主要为HCO_3—Ca型、HCO_3·SO_4—Ca型和HCO_3—Ca·Mg型。阴离子以HCO_3~-和SO_4~(2-)为主,而阳离子以Ca~(2+)和Mg~(2+)为主,部分水样N_3O~-和SO2-4含量偏高。氢氧同位素分析显示,研究区地下水以当地大气降水补给为主。补给入渗的大气降水与碳酸盐岩、石膏和盐岩矿物发生反应致使岩溶水化学组分以HCO-3、SO_4~(2-)、Ca~(2+)和Mg~(2+)为主,而生活污水、农业药物和采矿活动导致地下水中NO_3~-和SO_4~(2-)含量增加。相应成果可为当地地下水资源的开发和管理提供科学依据。     

秦皇岛牛心山高氟地下水分布特征及成因

柳江盆地北部牛心山地区存在高氟地下水,严重影响居民身体健康。本文选取牛心山地区为研究区,对其浅层地下水运用Piper三线图、Gibbs图、氯碱指数图和离子比例图等方法进行水化学特征及其形成作用分析研究,从矿物溶解与沉淀、离子交换作用角度探讨了地下水中氟的来源和富集机理。结果显示:研究区地下水离子以Ca~(2+)、Na~+和HCO_3~-为主,水体偏碱性,F-浓度超标点位于火成岩侵入边缘地带,水化学类型为Ca-(Na)-HCO_3、Ca-(SO_4)-HCO_3和Ca-(Cl)-SO_4型,高浓度的F-赋存在Ca-(Na)-HCO_3型水中,地下水水化学组分主要受岩石风化作用的影响;水文地球化学过程和地质因素控制地下水化学特征和氟化物的来源、分布;方解石、石膏溶解于地下水作为Ca~(2+)来源影响萤石的溶解与沉淀,阳离子交换作用改变地下水中指定阳离子浓度间接影响F-浓度,同时碱性环境中吸附在黏土矿物上F-被OH-取代,溶解平衡和离子交换是地下水径流中F-浓度变化的主要控制因素。     

保定平原区潜水水化学演化特征及成因初探

研究区潜水水质总体较差,主要超标指标和组分为:(NO_3)~-、总硬度、Fe~(2+)、(NO_2)~-、TDS,其次为Cl~-、(SO_4)~(2-)。(NO_3)~-超标点大多出现在城镇居民区、农业生产区及地下水开采区,总硬度的升高主要是由水中Mg~(2+)含量的增加引起的,其含量与水中阴离子组分也有明显的正相关性,矿化度的增加则与水中(SO_4)~(2-)、Na~+的增加密切相关。与本区20世纪70—80年代水质情况对比,现在水质发生了显著的变化,总硬度、TDS、pH值基本上呈上升的趋势,高阳、雄县、安新局部地区矿化度、总硬度的增加显著,而水中各组分的增长幅度依次为:(SO_4)~(2-)Na~+(HCO_3)~-Cl~-Mg~(2+)Ca~(2+),水化学类型由70年代的HCO_3- Ca·Mg(Ca、Mg·Ca)型逐渐复杂多样化,地下水有碱化的趋势。主要从地下水开采方面初步探讨了本区水化学变化的原因。     

阆中市思依镇地下水水化学特征分析

阆中市思依镇地处四川红层缺水地区,居民饮用水水源主要为浅层地下水,分析总结地下水水化学特征对地区供水具有重要意义。运用Piper三线图、Durov图、Scholler图等水化学分析图解,因子分析、聚类分析统计学方法确定研究区地下水水化学类型、地下水主要离子组分的分布特征,总结研究区地下水水化学特征。研究表明,研究区水化学类型主要为HCO_3-Ca型、HCO_3+SO_4-Ca型、HCO_3-Ca+Mg型三类,占水样总量的94.34%;地下水多为硬水,地下水主要阳离子为Ca~(2+),主要阴离子为HCO_3-+CO_3~(2-);区内地下水化学形成过程中溶滤作用为主导作用。     

豫北平原浅层地下水化学特征与成因机制

地下水的化学特征与成因机制对地下水演化、地下水资源的合理开采及质量评价具有重要意义。为查明豫北平原浅层地下水的水质特征及控制因素,采集了不同类型的浅层地下水和地表水样品,分别测试了水样阴、阳离子和氢氧同位素组成。结果表明:(1)地下水中总溶解性固体物质(total dissolved solids,简称TDS)质量浓度范围为316～6 948 mg/L,微咸和咸地下水呈条带状分布在沁河冲洪积平原中部,在三阳镇-修武县一带,水化学类型复杂,以HCO_3·SO_4-Na·Mg·Ca型和SO_4-Na·Mg型水为主。北部山前冲洪积扇和沁河北岸地下水为淡水,为HCO_3-Ca·Mg型水。(2)δ~2H-δ~(18)O关系说明地下水起源于大气降水,水化学组分受水岩相互作用控制,在补给区以碳酸盐岩溶滤作用为主,径流区发生硅酸盐岩的风化溶解以及阳离子交换作用,排泄区以蒸发浓缩、石膏溶解和阳离子交换作用为主。(3)地质和气候环境是造成地下水咸化的主要成因,且受到工农业污水渗漏的影响。研究成果可以为该区地下水资源的合理开采和有效管理提供依据。     

兖州煤田奥陶系灰岩地下水水化学特征及其形成机理

鲁西南兖州煤田的奥陶系灰岩地下水对煤田深部煤炭开采具有潜在的水害威胁,且为研究区的主要供水水源之一,其水化学特征及形成机理分析,可为该区深部煤炭开采水害防治和地下水资源利用提供依据。经过目的层水样的采集与测试可知,地下水水化学类型以SO_4-Ca-Mg型为主,SO_4~(2-)含量为537~2 296 mg/L,Ca~(2+)和Mg~(2+)的平均含量分别为455.7 mg/L和116.6 mg/L,TDS的范围为961~3 555 mg/L,pH值为6.9~8.0。Ca~(2+)和SO_4~(2-)随TDS的增加而增加,呈良好线性关系,推断TDS的增加主要来自Ca~(2+)和SO_4~(2-)的贡献。由饱和指数(SI)可知,地下水中的白云石和方解石均处于过饱和状态,而绝大部分的水样的石膏饱和指数均小于0,处于不饱和状态。石膏的饱和指数与地下水中TDS呈正相关关系。这些结果表明,在该含水层中地下水运移过程中不断发生水岩相互作用,主要包括石膏溶解、白云石和方解石沉淀或溶解、离子交换等反应。