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。     

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.      

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。     

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。     

河南省某大型水源地岩溶水水化学及同位素特征

河南省某岩溶水源地是该市大型供水水源地,近年来,在水源地岩溶水周边水井中检出了微量重金属,引起有关部门和水文地质工作者的高度关注。查明水源地岩溶水的补给来源、补给途径及其与上覆第四系含水层的关系,识别重金属污染风险,成为保护该水源地的重要任务。根据水源地开采井水化学及同位素取样分析结果,对水源地地下水化学组分的水文地球化学过程及补给来源进行了初步研究。研究表明,水源地岩溶水中的宏量阳离子组分主要来自碳酸盐岩中文石、方解石、白云石的溶解;水源地岩溶水的主要补给来源是北部山区的大气降水;不同水井之间水化学及同位素存在较大差异,主要是由于水井开采深度和补给过程差异造成的;水源地某些水井中Cl-离子和NO-3离子浓度较高,表明可能受到了上部第四系含水层或地表人类活动的影响,应引起有关部门的重视。     

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。     

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。     

环境同位素特征对滨海岩溶地区海水入侵过程的指示意义

大连大魏家水源地位于中国北方典型滨海岩溶地区。近30年来,地下淡水的不合理开采造成的地下水位降落漏斗引发了严重的海水入侵。以大魏家水源地为研究对象,通过大量的水文地质调查和水化学及同位素采样测试分析,探讨海水入侵形成的水动力条件,通过分析滨海岩溶含水层中地下水主要水化学和多种同位素(δ2H-δ18O,δ34S,δ13C)组成特征,识别了海水入侵过程中发生的主要水文地球化学作用,并对其进行了定量模拟,从而阐明了岩溶含水层中的海水入侵机理。研究结果表明:大连大魏家海水入侵主要通道为大魏家地区存在的导水断裂、岩溶裂隙以及第四系松散地层。对δ2H-δ18O同位素的组成分析表明,研究区地下水主要来自大气降水补给,结合Cl-浓度分布,认为除海水入侵淡水含水层后增加了地下水中的盐分外,浅层地下水的蒸发也对地下水中盐分的累积起到了重要作用。根据不同水体中δ34SSO4,δ13CHCO3等同位素特征,结合水化学成分(如SO2-4,Cl-)分析认为,研究区微咸水和咸水并不是地下水淡水和海水简单混合而成。利用反向水文地球化学模拟揭示了控制滨海岩溶含水层中水化学演化的主要水文地球化学反应有方解石、蒙脱石和石膏的溶解作用,伊利石的沉淀作用以及Ca-Na离子交换作用,伴随着CO2的释放。     

赣南缺水地区浅层地下水水化学特征及成因分析 ——以银坑幅为例

赣南地区是典型的缺水地区,查清该地区浅层地下水水化学特征及演化规律,对保障区域饮用水安全和促进经济发展具有重要意义.现以银坑幅为例,综合采用数理统计、相关分析、Gibbs图解及离子比例系数等方法对研究区97个浅层地下水样品进行分析,结果表明,研究区浅层地下水中阳离子以Ca2+为主,阴离子以HCO3-为主,并且两者在阴阳离子中占绝对优势;浅层地下水水化学类型多样,以HCO3-Ca、HCO3-Ca·Na和HCO3-Na·Ca型水为主;研究区浅层地下水水化学过程以岩石风化溶滤作用为主导;Na+、K+主要来源于钠长石、钾长石等硅酸盐的风化溶解,Ca2+、Mg2+主要来源于碳酸岩风化溶解,其中方解石风化溶解作用较白云岩强;浅层地下水水化学特征受阳离子交换作用和人类活动影响不强烈.     

河北平原深层碱性淡水形成的水文地球化学模拟——以保定、沧州地区为例

以揭示河北平原深层碱性淡水化学形成机制为主要研究目的 ,选择河北平原深层碱性淡水发育的保定、沧州地区为典型研究区 ,应用水文地球综合分析方法和地下水地球化学模拟技术 ,探讨了深层碱性淡水水化学性质、分布规律及形成的自然环境 ;依据质量守恒原理建立深层地下水质量平衡反应模型 ,研究了从山前至滨海整个水流路径上所发生的水文地球化学作用及水、岩间的质量交换 ,从而揭示了深层地下水化学演化规律的内涵及深层碱性淡水水化学形成机制 .主要结论是深碱性淡水是由山前补给区HCO3 -Ca·Mg水逐步演化而来 ,从山前至中部平原 ,在地下水环境由开放转为封闭的过程中 ,方解石、白云石溶解和沉淀 ,钠长石、石膏、岩盐和菱铁矿的溶解 ,Ca -Na阳离子交换是控制其形成和演化的主要水文地球化学作用 .     

黄河流域水量分配方案优化及综合调度的关键科学问题

变化环境下缺水流域水资源演变与科学调控是国际上关注和研究的热点问题,也是中国水资源安全保障面临的重大难题。针对剧烈环境变化下黄河流域水资源显著减少、供需矛盾日益尖锐的问题,以提升流域水资源安全的调控能力为目标,识别了流域水资源供需演变认知—适应性评价—高效输沙—分水方案优化—协同调度的5大关键科学问题,从水资源供需演变机制分析、流域水量分配方案适应性综合评价、河库联动高效输沙水动力条件塑造技术、流域水资源动态均衡配置理论、复杂梯级水库群水-沙-电-生态多维协同调度等方面,提出了"黄河流域水量分配方案优化及综合调度"研究的总体架构和理论方法,构建了黄河流域水资源优化配置与协同调度技术体系,为提升缺水流域水资源管理能力与调度水平提供方法借鉴。     

高潜水位采煤沉陷区积水范围动态演化规律

为了研究高潜水位采煤沉陷区积水范围动态演化规律，以安徽淮北五沟煤矿1031工作面为研究区域，基于Landsat-8遥感数据解译结果，总结了2013-2017年1031工作面上方地表积水范围演化规律，分析净降水量、地下水埋深、工作面推进距离等因素对积水范围演化的影响，并提出积水边界角的概念，建立了积水边界角随采动时间变化的函数关系式。研究发现:高潜水位采煤沉陷区地表积水演化分为4个阶段:未形成期、同步增长期、残余增长期、相对稳定期；在同步增长期和残余增长期，工作面推进距离、净降水量与积水面积日增长量呈正相关，地下水埋深与积水面积日增长量呈负相关；工作面推进距离是积水范围演化的关键影响因素，在工作面推进距离为476 m左右时，地表产生积水，工作面停采后5个月左右，积水面积趋于稳定；积水边界角先呈减小趋势，再趋于稳定，在同步增长期和残余增长期，积水边界角总体呈减小趋势，但受气象、地下水埋深等因素影响而波动；相对稳定期，积水边界角整体趋于90°。本研究为高潜水位采煤沉陷积水区土地利用规划、土地复垦、水陆复合生态系统建立等提供理论依据。      

西藏麻米错富硼锂盐湖成矿物质平衡计算与物质来源

麻米错盐湖是西藏境内发育的特大型锂矿床之一,目前对该盐湖的Li、B来源仍存在一定争议。文章系统采集麻米错盐湖水及周边补给水体样品,分析其主量元素特征,并使用多种水化学手段进行讨论,同时对盐湖水、河水及地热水进行蒸发模拟。结果表明,研究区河水及泉水中的主要离子受控于流域内岩石风化作用,其中碳酸盐岩矿物与蒸发岩矿物贡献最大,其次是硅酸盐矿物。文章对补给水体输入盐湖的Li、B资源进行定量计算,得出单纯通过河水和泉水的输入无法形成盐湖目前的探明储量。选择西藏地区最为富Li的地热水同补给水体按照一定比例混合后进行蒸发模拟,发现其析盐序列与盐湖水的析盐序列存在很大程度上的重叠,以上均证明麻米错盐湖中的Li、B资源除受到周边河水及泉水的补给外,还受到地热水的补给。     

柴北缘西段古-新近纪古气候演化

古气候是陆相湖盆层序地层形成的主要沉积动力学因素之一.古-新近纪柴北缘西段及周边地区古气候演化过程复杂,目前就古气候演化过程还存在争议,利用地球化学方法对重点井的岩心和岩屑进行元素、TOC和碳氧稳定同位素测定.各古气候指标之间的相关性分析表明:Sr/Ba、Rb/Sr、Sr/Ca、TOC和氯离子含量可作为研究区恢复古气候的指标,δ13C与δ18O不能指示出该区的古气候演化过程.重点井全井段的岩屑氯离子含量分析表明:柴北缘西段古-新近纪古气候经历了干旱-潮湿-干旱的演化过程,从路乐河组到下干柴沟组上段沉积期古气候由干旱逐渐向潮湿的方向演化,呈现了7个旋回,湖盆水体盐度降低,总体来说气候潮湿,水体为微咸水;从上干柴沟组到狮子沟组沉积期古气候从潮湿向干旱方向演化,呈现了12个旋回,古水介质经历了微咸水至半咸水的演化过程.      

水压力作用下三峡库区侏罗系软岩损伤演化特性研究

为研究不同库水深度处侏罗系软岩的损伤演化特性,对三峡库区侏罗系泥质粉砂岩进行了不同水压力状态下的MTS三轴压缩声发射试验,建立了基于声发射振铃计数考虑水致初始损伤的损伤演化方程,对水压力作用下侏罗系软岩的力学劣化特性、损伤演化阶段和损伤演化特征值进行了分析,结果表明:随着水压力增大(0 MPa到1MPa),软岩的起裂应力、损伤应力、峰值应力、残余应力以及弹性模量整体均呈现出减小的趋势,减小幅度分别为74.2%、66.9%、62.4%、43.4%、51.9%;侏罗系软岩的损伤演化过程可分为损伤形成阶段、损伤稳定发展阶段、损伤破坏阶段和损伤破坏后阶段,各个损伤阶段与裂隙扩展阶段基本保持同步;损伤演化特征值能够定量地反映水压力对侏罗系软岩的影响劣化程度,各个损伤演化特征值与水压力均呈现出较好的数学相关性,初始损伤变量和起裂损伤变量随水压力的增大而增大,起裂损伤增量和起裂损伤应变随水压力的增大而减小;在水压力增大过程中,初始损伤变量与起裂损伤变量的数值逐渐逼近,起裂损伤增量和起裂损伤应变数值逐渐接近于0,说明库水压力的存在会对侏罗系软岩造成不同程度的损伤,能够加速岩石的裂隙发展和破坏进程。     

Chemical evolution of a gas-capped deep aquifer,southwest of Iran

The Kangan Aquifer (KA) is located below a gas reservoir in the crest of the Kangan Anticline, southwest of Iran. This aquifer is composed of Permo-Triassic limestone, dolomite, sandstone, anhydrite and shale. It is characterized by a total dissolved solid of about 332,000 mg/L and Na–Ca–Cl-type water. A previous study showed that the source of the KA waters is evaporated seawater. Chemical evolution of the KA is the main objective of this study. The major, minor and trace element concentrations of the KA waters were measured. The chemical evolution of KA waters occurred by three different processes: evaporation of seawater, water–rock and water–gas interactions. Due to the seawater evaporation process, the concentration of all ions in the KA waters increased up to saturation levels. In comparison to the evaporated seawater, the higher concentrations of Ca, Li, Sr, I, Mn and B and lower concentrations of Mg, SO₄ and Na and no changes in concentrations of Cl and K ions are observed in the KA waters. Based on the chemical evolution after seawater evaporation, the KA waters are classified into four groups: (1) no evolution (Cl, K ions), (2) water–rock interaction (Na, Ca, Mg, Li and Sr ions), (3) water–gas interaction (SO₄ and I ions) and (4) both water–rock and water–gas interactions (Mn and B ions). The chemical evolution processes of the KA waters include dolomitization, precipitation, ion exchange and recrystallization in water–rock interaction. Bacterial reduction and diagenesis of organic material in water–gas interaction also occur. A new type of chart, Ca_excess versus Mg_deficit, is proposed to evaluate the dolomitization process.     

Hydrogeological investigation of groundwater artificial recharge by treated wastewater in semi-arid regions: Korba aquifer (Cap-Bon Tunisia)

Korba aquifer is one of the most typical examples of overexploited coastal aquifer in the Mediterranean countries. In fact, from 1985, a considerable piezometric level drop, water salinization, and seawater intrusion were registered in the aquifer. In December 2008, Tunisian authorities initiated a general plan to groundwater management in order to augment groundwater resources, restore the piezometric levels, and improve water quality. The plan consists of artificial recharge of groundwater used treated wastewater through three infiltration basins. During the first 4 years (from December 2008 to December 2012), 1.41 Mm³ of treated wastewater was injected to the Korba aquifer. This study presents a hydrogeological assessment of groundwater evolution during the recharge processes. In this study, 32 piezometric and chemical surveys of 70 piezometers and observed wells are used to present hydrogeological investigation and water quality evolution of wastewater reuse through artificial recharge in Korba coastal aquifer. The piezometric evolution maps are used to specify the positive effect in groundwater level that exceeding 1.5 m in some regions. The interpretation of salinity evolution maps are used to indicate the improving of groundwater quality.     

基于科学知识图谱的水文化变迁研究方法探析简

Cultural transformation (including knowledge innovation, ideological emancipation and slogan publicity, etc.) is one of the most important drivers of changes in water management policies. Earlier studies into water culture were mainly based on qualitative methods. However, using only qualitative methods, it is difficult to reveal the stage characteristics of water culture evolution objectively and accurately. Mapping knowledge domains, a rising knowledge discovery method, can holistically reveal the sources of knowledge and the laws of its development. This paper is devoted to exploiting its potential as a quantitative method for researches targeting at water culture evolution. By extracting the key words related to water from People’s Daily, knowledge domains on water culture evolution in China during 1946 2012 are mapped and interpreted, based on which the water culture evolution is unveiled. By comparing the water culture evolution with changes in water policies, stages of water resource development and extreme hydrological events, it is found that there exist clear relationships. This convinces us that mapping knowledge domains could play an effective role in quantitative research on water culture evolution. Further steps towards better quantitative researches on water culture evolution using this method include the enhancement of the universality of newspapers, improvement on the accuracy of key words extraction, and increase in the precision of visualization analysis.     

基于灰色关联熵的乾安县地下水环境演化方向判别研究

针对近年来吉林省西部乾安县地下水过量开采带来的一系列水环境问题,采用灰色关联系数及信息熵的熵变理论开展了研究区地下水环境演化研究。选取1998~2010年地下水实际开采量与地下水可开采量序列数据,在该区灰色关联系数计算结果基础上建立了地下水系统演化方向的信息熵判别模型,揭示该区水资源利用的不均匀性;通过模型计算,1998、2004、2008及2010年研究区地下水开采量的灰色关联熵分别为3.58、3.65、3.78及3.72,整体呈现先增长后减小的趋势,表明地下水环境处于失稳状态,向着重建稳定态的过程演变。     

新疆玛纳斯河流域平原地下水水-岩作用模拟

玛纳斯河流域平原区地下水化学演化较为复杂,从上游至下游的变化特点主要以Na+、Ca2+、 HCO3-、SO42-含量和TDS值的高低相间交替演化为主。本文对此演化机理进行了水-岩作用模拟研究,模拟结果表明:①矿物相的溶解、析出和蒸发作用、稀释作用共同控制着地下水水化学的演化;②从研究区上游往下,由于地层岩性颗粒逐渐变细,水中矿物相迁入、迁出的数量逐渐增大,水-岩作用逐渐增强;③研究区上游的水-岩作用主要是地表水或灌溉水入渗补给的影响,研究区中下游的水-岩作用主要受蒸发作用的影响;④由于地表水或灌溉水的大量混入,局部的水化学演化往往不符合一般演化规律,甚至于往相反的方向演化,TDS呈下降趋势,产生复杂的过渡水化学类型。