中国东北松嫩平原地下水水化学特征与演变规律

在全球气候变化和高强度人类活动的影响下,松嫩平原地下水环境日益恶化,已成为制约生态环境建设和经济社会发展的重要因素。选取具有典型代表意义的洮儿河流域作为研究区,对地下水进行系统取样分析,综合运用描述性统计、相关性分析、离子比例系数和Piper三角图示法,全面系统地研究地下水水化学的时空变异特征与演变规律,揭示了风化溶滤、蒸发浓缩、阳离子交换和人为混合是控制地下水质演变的主要水文化学过程,从而为流域乃至松嫩平原盐渍土区水资源可持续开发利用和管理提供科学依据。     

近50年来我国北方典型区域地下水演化特征

文章在总结中国北方地下水最新调查成果的基础上,选择西北内陆盆地、华北平原和松嫩平原为典型区,对近50年来区域地下水系统的演变特征及其影响因素进行探讨。研究发现: 我国北方盆地和平原地下水系统演化具有渐变性和突变性特征,但在不同地区存在着差异,区域地下水系统已经变得脆弱,地下水资源可持续利用向不利的方向发展。地下水补给演变表现为山前平原地带的补给能力减弱,河道补给减弱或消失,中下游农业区地下水补给强度增大,总补给量呈现减小的趋势;  其中,西北内陆盆地下水补给的减少与上游水资源利用过度、渠系防渗程度提高有关;  而华北平原和松嫩平原地下水总补给量的减少与降雨量的减少和山区河流拦蓄水量的增加有关。伴随着补给模式的改变,地下水流场演变表现为普遍出现持续性的区域地下水位下降,西北干旱区表现为山前平原地下水位快速下降、泉流量减少、溢出带下移;  华北平原和松嫩平原表现为溢出带消失、水位降落漏斗形成并发展,区域地下水流被截断,形成以降落漏斗为中心的局部水流系统。地下水化学场变化主要表现为水化学类型变化、矿化度增大,污染组分增加。自西北内陆盆地至华北平原、松嫩平原,水化学变化强度明显增加,以华北平原和松嫩平原最为明显。本文在这些认识的基础上提出了应对气候变化与人类活动双重影响下地下水演变的适应性对策,为地下水资源可持续利用提供了理论依据。     

哈尔滨地区浅层地下水质量与污染评价

为查明哈尔滨地区浅层地下水水质现状及污染情况,利用松嫩平原（黑龙江）地下水污染调查评价项目的数据,对浅层地下水主要化学特征进行了描述.在此基础上采用模糊综合评价法进行了地下水质量评价,采用污染指数法进行了地下水污染现状评价.结果表明：研究区浅层地下水水化学类型以HCO₃-Ca型为主;受原生环境下水化学条件控制的Fe、Mn指标含量对水质影响较大;地下水污染属于区域性污染,污染范围广、污染程度重,主要污染物为NH₄⁺及NO₃^-、NO₂^-,来源于生活污水及农业生产所施用的化肥.根据分析数据,研究区地下水污染以无机污染为特征.     

哈密盆地地下水系统水化学特征及形成演化

哈密盆地地下水系统形成受构造运动与水文地质条件共同控制,通过划分哈密盆地地下水系统,分区阐述哈密盆地地下水水文地球化学特征与水化学成因及控制因素,从水文地球化学的角度阐明盆地系统的地下水水化学演化规律。结果表明,哈密盆地地下水水化学特征呈明显分带性,沿地下水流动方向,水化学类型逐渐由HCO₃型演化为SO₄型、最终演化为Cl型;水体TDS含量不断升高,地下水由淡水逐渐演化为微咸水、咸水。地下水离子来源主要为硅酸盐岩与蒸发岩盐溶解,水化学过程受蒸发浓缩作用控制,岩石风化作用与季节变化共同影响。沿地下水径流方向,地下水经盐分溶滤、盐分迁移并在排泄区附近形成盐分聚集带;盐分迁移沿程溶滤作用逐渐减弱,蒸发浓缩作用逐渐增强。哈密盆地地下水化学空间演化主要受自然因素影响驱动,时间演化驱动因素主要为气候变化和工矿活动农业灌溉等人类活动。     

川滇高原斜坡地带峡谷区岩溶水化学特征及演化规律

岩溶地下水不仅作为重要的生活和生产用水水源,而且作为一种重要的地质营力,对于岩溶演化史具有重要影响,对其进行水化学特征分析及演化规律研究,能够为岩溶水资源及岩溶生态环境保护提供科学依据。以川滇高原斜坡地带峡谷区岩溶地下水为研究对象,结合研究区水文地质条件,对比分析了龙爪坝河岩溶水系统和洛泽河岩溶水系统内地下水化学特征。通过常规地下水化学组分、氢氧同位素分析和水文地球化学反向模拟,识别了地下水化学类型,确定了岩溶水的主要离子来源和补给特征,判别了发生的水岩相互作用过程。研究表明：岩溶地下水以大气降水为补给来源,离子源于岩石风化作用,物质来源为灰岩、白云岩夹灰岩,水岩相互作用均受方解石、白云石和石膏沉淀及溶解作用控制,且龙爪坝河岩溶水系统内矿物饱和指数趋近饱和,岩溶发育趋于停滞,而洛泽河岩溶水系统内矿物饱和指数处于不饱和或饱和的波动态,岩溶仍然发育。     

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。     

基于水化学和氢氧同位素的兴隆县地下水演化过程研究

地下水的补给来源及其水-岩作用过程研究对于识别地下水水化学成分的形成机制、合理开发利用和地下水污染防治具有重要意义。为了了解兴隆县地区地下水水质及其水源涵养条件,为区域地下水污染防治和饮用水源安全提供支持,论文基于兴隆县地下水的水化学和氢氧稳定同位素（δD和δ18O）特征,综合利用Gibbs图解、主要离子比值和统计分析方法,深入讨论了兴隆县地下水的水化学特征、补给来源和水文地球化学演化过程。研究结果表明,兴隆县地下水呈弱碱性,主要为HCO₃—Ca·Mg型水,总溶解固体（TDS）变化范围为52.2~556.8 mg/L,平均值为238.0 mg/L;地下水主要来源于大气降水补给,蒸发作用对地下水水化学组分的影响较小;区域地下水的水化学组分主要受碳酸盐岩组成矿物白云石和方解石的溶解-沉淀过程的控制,受上覆铝硅酸盐矿物水解影响不大;区域东部和南部地下水Sr2+含量较高,推测碳酸盐岩下伏侵入岩及古老变质岩分布对Sr2+富集有一定影响;地表水和地下水水力联系密切,部分区域地下水受人类活动影响,造成地下水NO₃-含量超过饮用水卫生标准限值。     

甘肃敦煌地区疏勒河尾闾区地下水化学特征及成因分析

疏勒河尾闾区是护卫敦煌绿洲及文化的生态安全屏障,但是对地下水化学的研究相对较少。本次研究在野外调查及采样测试的基础上,综合运用数理统计、Piper三线图、离子相关性分析、Gibbs图及离子比例系数等方法明确了疏勒河尾闾区的地下水化学特征,并对其成因进行了分析。结果表明：疏勒河尾闾区地下水水质总体呈弱碱性,具有高溶解性总固体及高硬度的特征,水化学类型主要为Cl-·SO2-4-Na+型。地下水水化学演化是由蒸发浓缩作用主导,同时风化溶解和阳离子交换共同作用的结果。地下水中的Ca2+及Mg2+主要来自于蒸发岩及硅酸盐的溶解,Na+主要来源于岩盐溶解。高氟水的形成与片麻岩中普遍存在的黑云母矿物、蒸发浓缩主导的水文地球化学作用以及地势低洼的地形条件有关。成果不仅丰富了疏勒河流域内的地下水化学研究,亦可为敦煌绿洲生态安全屏障区的保护与建设提供科学依据。     

甘肃敦煌地区疏勒河尾闾区地下水化学特征及成因分析

疏勒河尾闾区是护卫敦煌绿洲及文化的生态安全屏障,但是对地下水化学的研究相对较少.本次研究在野外调查及采样测试的基础上,综合运用数理统计、Piper三线图、离子相关性分析、Gibbs图及离子比例系数等方法明确了疏勒河尾闾区的地下水化学特征,并对其成因进行了分析.结果表明:疏勒河尾闾区地下水水质总体呈弱碱性,具有高溶解性总...     

黄土梁峁地貌矿井水水质时空变异评估与关键控制因子水源识别

针对黄土梁峁地区砂岩-泥岩互层覆岩突水水源难以准确判别以及不同水源所占比例无法定量化问题,在系统采集了陕北朱家峁煤矿地表水、地下水水样基础上,采用数理统计、Piper三线图、Gibbs图、常规水化学特征比值法,揭示了不同含水系统水化学演化规律和水源补给关系。通过分析水体稳定同位素组成演变特征,明确了不同环境背景下各类水源水质时空变异性。在此基础上,以常规、同位素特征比因子作为判别指标,构建了基于T-球型模糊聚集算子TOPSIS法(T-TOPSIS)、粗糙集理论(RST)、D-S证据理论(DSET)与单指标未知测度函数(SIUMF)的突水水源混合比例计算模型。结果表明,研究区地表水、地下水水化学类型虽均以Na-SO4·Cl为主,但两者受控因素有着明显差别,即地表水水化学成分受硅酸盐岩风化和蒸发结晶共同控制;地下水成分则主要受控于蒸发结晶作用。此外,经历了强烈蒸发作用的地表水对地下水存在一定程度的补给作用。T-TOPSISRST-DSET-SIUMF突水水源混合比例判别模型表明,陕北朱家峁煤矿50%以上的突水水源为顶板砂岩水和地表沙空沟水。三维高密度电法探测结果验证了该模型的准确性。     

滦河流域中上游富锶地下水成因类型与形成机制

承德市滦河流域富锶矿泉水资源丰富,成因类型多样,具有典型研究意义。通过水化学图解与多元统计分析、离子比值分析、矿物平衡体系分析,分析富锶地下水形成的地球化学背景,分区阐述富锶地下水水化学特征,探讨富锶地下水的形成机制。结果表明,研究区水化学类型以HCO3-Ca·Mg、HCO3·SO4-Ca、HCO3-Ca、HCO3·SO4-Ca·Mg为主。富锶地下水的形成受地质构造格局和岩浆活动控制,地质建造锶元素丰度影响,水文地球化学条件制约。断裂构造和地层岩性控制着富锶地下水形成分布的总体特征,水文地质条件影响着地下水化学锶元素的地球化学响应机制。地下水锶富集来源为含水介质长石矿物、碳酸盐矿物的风化溶解和阳离子交换吸附作用,矿泉水出露机制分为构造断裂深循环淋溶型、裂隙浅循环淋溶型、补给富集埋藏型3种类型。坝上高原孔隙裂隙水系统富锶地下水形成作用主要受大气降水和溶滤作用控制,滦河中上游裂隙水系统地下水阳离子交换吸附作用强烈,滦河中游孔隙岩溶裂隙水系统地下水化学主要受溶滤作用控制,蒸发浓缩作用和人为活动影响。     

内蒙古河套平原塔尔湖地区湖泊成因

内蒙古五原县塔尔湖地区发育一系列湖泊,与当地干旱气候形成鲜明的对比,湖泊成因机制对河套地区第四纪水文地质、气候环境研究具有重要意义。对色尔腾山山前—塔尔湖湖泊—黄河沿线不同水体样品进行水化学测试后,利用Gibbs模型投影显示湖泊采样点主要落在蒸发-浓缩端元和岩石风化端元的过渡带,而远离大气降水作用带,地下水更靠近岩石风化端元,说明湖泊接受地下水补给,蒸发强烈;Piper三线图显示山前泉水以HCO3—Ca型为主,河套平原地下水以HCO3—Na、Cl—Na型为主,黄河水为HCO3—Na型,湖泊以Cl—Na型为主,说明塔尔湖地区地下水与湖泊存在水力联系,HCO3—Na型地下水经过蒸发浓缩作用转变成了盐度更高的Cl—Na型湖泊,导致盐分的聚集;地下水可溶性固体总量(TDS)自北向南由262 mg/l快速增加至2 296 mg/l,而湖泊TDS先升后降,最后小于地下水TDS,最大值在塔尔湖地区北部,为1 213 mg/l,说明湖泊还受现代黄河补给,地下水TDS变化满足山前—盆地的水文地质模型。塔尔湖地区的湖泊既可以发育于古河床亚相也可以发育于堤坝亚相,且湖泊呈零星分布,与古河道形成的牛轭湖特征不吻合,从而基本排除湖泊为古黄河残留的可能;潜水面之上的河流相沉积物由于风蚀作用被切穿,导致地下水出露,补给湖泊,从而推断塔尔湖地区湖泊主要为风蚀湖。     

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.     

广东硇洲岛地下水化学演化及成因机理

地下水一直是广东硇洲岛唯一的水资源,但近年来许多地区地下水咸化趋势加剧,严峻威胁着岛上居民的用水安全,研究地下水化学演化及成因机理,对预防和减缓水质变咸意义重大。本文结合区域水文地质条件、地形地貌条件及水化学资料分析了整个岛屿地下水水质状况,在此基础上采用Piper三线图研究了水化学特征,并利用PHREEQC软件对水文地球化学演化规律进行模拟研究,结果表明:(1)海水入侵是造成地下水咸化的主要原因,咸化对水质的影响主要表现为Cl-的增加,Ca2+在区分该地区不同水体时反应灵敏,是良好的识别指标之一;(2)海水入侵的过程中,过渡带前缘不存在经受长期古海水演化而成的卤水与地下淡水的混合作用,地下水中Mg2+、Ca2+与Na+之间存在着强烈的离子交换,石膏、白云石及方解石处于不饱和状态;(3)浅层地下水与深层地下水之间无明显的水力联系,属于相对独立的地下水流系统。在全球变暖,海平面上升的总趋势下,海岛地下水开发必须合理规划、严格管理,以防引发大规模海水入侵灾害的发生。     

银北平原浅层高砷地下水砷富集水化学特征研究

宁夏银川平原是继河套平原之后,在黄河流域发现的又一个高砷地下水分布区.为了总结其高砷地下水的水化学特征,并探索水化学因素对地下水砷释放和富集的影响机制,本文以银川平原北部（银北平原）作为典型研究区,采取野外水文地质调查、水样采集与测试、砷与水化学组分散点图相关分析及水文地球化学方法进行了综合研究.结果表明,银北平原地下水砷含量在0.2~177 μg/L之间;高砷地下水（大于50 μg/L） pH值多在7.5~8.5,水化学类型主要为HCO3-Na·Ca、Cl·HCO₃-Na及Cl·HCO₃-Na·Ca型,E_h多在-200~-100 mV.银北平原砷含量较高的地下水中COD、NH₄⁺、HCO3^-含量相应也较高,而NO3^-和SO₄^2-含量较低.高砷富有机质的冲-湖积含水层经过长期演化,形成偏碱性的中强还原性地下水环境和特殊的水化学特征,也具备极大的砷释放能力.较高的pH导致砷从铁锰氧化物或氢氧化物等水合物或黏土矿物表面解吸.其次部分铁锰氧化物在高pH、低E_h条件下可被还原为低价态可溶性铁锰,从而使与其结合的砷也得以释放进入地下水中.此外重碳酸根与砷酸根、亚砷酸根的竞争吸附行为促使含水层砷的解吸.     

广汉市平原区浅层地下水化学演化及其控制因素

为在广汉市城乡规划过程中提供地下水资源开发利用的基础信息,采用矿物风化系统分析、相关性分析、主成分分析和PhreeQC反向水文地球化学模拟等方法对广汉市平原区的浅层地下水的地下水水化学组分进行分析,确定了浅层地下水的水化学演化及控制因素,完成了地下水资源的质量及时空分布特征分析。分析表明：Gibbs图显示岩石风化主导该区地下水水化学特征,风化过程产生离子和次生矿物又经历水解作用,在矿物风化系统稳定场图中显示水样中铝硅酸盐矿物逐渐趋于溶解,碳酸盐矿物处于饱和状态;PhreeQC反向水文地球化学模拟结果显示在水流模拟路径上主要发生了钙蒙脱石、钾长石溶解和高岭石、石英、钠长石的沉淀,以及Ca-Na₂之间的阳离子交换吸附作用;离子相关性和主成分分析进一步的验证了溶滤作用、蒸发浓缩作用和阳离子交换吸附作用是引起浅层地下水水化学过程和矿物组成改变的主要原因。研究区地下水水质总体不会对人体健康造成不良影响。     

松嫩平原地下水化学特征

根据新一轮地下水资源调查的水质资料,通过对2000多个地下水样的水质分析结果研究,发现与上世纪80年代相比,松嫩平原地下水化学类型和主要化学组分含量都发生了很大变化,农业污染严重.地下潜水硝酸根平均含量达77.03mg/L,超过Ⅳ级水质标准的样品数量占到26.9%;亚硝酸根平均含量为0.14mg/L,超过Ⅳ级水质标准的样品数量占14.53%.在主要农业区的地下潜水水化学类型中,阴离子出现硝酸型水.     

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.      

西昆仑地区苦水湖富锂盐湖水化学特征及成盐元素来源

苦水湖是近年来在青藏高原西昆仑山腹地新发现的富锂盐湖,查明其水化学组成特征对丰富青藏高原盐湖型锂矿床基础资料具有重要的现实意义.然而受区域自然地理条件限制,对包含该盐湖卤水及补给水系的基础性研究还很少.综合运用Piper三线图、Gibbs图解和离子比例关系分析方法探讨了湖表卤水及湖周补给水系水化学组成、演化及主要离子来源.结果表明,由"补给源"到"汇",各离子组成发生了显著变化,水化学类型由碳酸钙镁型向硫酸钠亚型过渡转变,水化学的演化由岩石风化控制向蒸发结晶控制演变.根据离子比例关系,识别出3个主要离子来源:东北径流补给以碳酸盐岩、硅酸岩风化溶质来源为主;南部甜水海水系以盐岩溶解补给为主;湖周冷泉中的溶质则可能主要来自于同生沉积卤水与浅层地下水混合,或长英质火山岩、碳酸盐岩等的深部水-岩作用淋滤.      

贺兰山西麓典型干旱区绿洲地下水水化学特征与演变规律

针对地下水资源过量开采而出现的绿洲水文生态问题,以贺兰山西麓具有典型特征的内蒙古腰坝绿洲为研究对象,分开采期、非开采期对地下水进行系统取样分析,综合运用描述性统计、相关性分析、离子比例系数和Piper三线图示法,全面系统地研究了地下水水化学的时空变异特征与演变规律。研究结果表明：①季节变化对潜水和承压水水化学类型空间变异性影响较小,潜水水文化学性质受外界因素干扰较大,承压水受外界因素干扰较少;②蒸发浓缩、阳离子交换和人为混合是控制研究区潜水水质演变的主要水文化学过程;③潜水子系统总溶解固体较高,水化学类型变化也较复杂,主要从HCO3·SO4.Cl-Na·Mg·Ca型向Cl·SO4·HCO3-Mg·Na、Cl·SO4-Na·Mg型演化。承压水水化学类型比较单一,主要以低矿化度的HCO3-Na·Mg·Ca型为主。