苏南地区地下水化学特征及演化分析

苏南地区深层地下水禁采距今已20年,水动力场和地下水环境发生了较大变化,结合2009年和2019年两期地下水采样测试数据,综合统计分析、Piper图、Gibbs模型、氯碱指数和离子相关关系等方法分析了不同层位地下水水文地球化学及其演化特征,探讨了水化学组分的来源及形成演化。结果表明：潜水水化学类型以HCO-3—Na+·Ca2+型为主,孔隙I承压水水化学类型以HCO-3—Ca2+·Mg2+型为主,深层承压水以HCO-3—Na+·Ca2+型为主,不同时期各层位优势阳离子和阴离子未发生变化,水化学类型向复杂趋势演变,地下水化学组分主要受岩石风化、阳离子交换吸附作用和人类活动的影响,其中潜水和I承压水—岩作用以硅酸盐岩和碳酸盐岩作用为主,深层承压水以硅酸盐岩和蒸发盐岩为主。研究结果可为苏南地区地下水资源开发和管理提供科学依据。     

苏南地区地下水化学特征及演化分析

苏南地区深层地下水禁采距今已20年,水动力场和地下水环境发生了较大变化,结合2009年和2019年两期地下水采样测试数据,综合统计分析、Piper图、Gibbs模型、氯碱指数和离子相关关系等方法分析了不同层位地下水水文地球化学及其演化特征,探讨了水化学组分的来源及形成演化。结果表明：潜水水化学类型以HCO-3—Na+·Ca2+型为主,孔隙I承压水水化学类型以HCO-3—Ca2+·Mg2+型为主,深层承压水以HCO-3—Na+·Ca2+型为主,不同时期各层位优势阳离子和阴离子未发生变化,水化学类型向复杂趋势演变,地下水化学组分主要受岩石风化、阳离子交换吸附作用和人类活动的影响,其中潜水和I承压水—岩作用以硅酸盐岩和碳酸盐岩作用为主,深层承压水以硅酸盐岩和蒸发盐岩为主。研究结果可为苏南地区地下水资源开发和管理提供科学依据。     

滦河三角洲地区深层地下水化学演化规律及成因分析

以滦河三角洲地区第Ⅲ含水层组为例,选取两条水文地质剖面分析深层地下水化学组分特征。文章利用Piper图分析了上下游水化学的分带性,从上游到下游演化顺序为HCO3—Ca·Na型、HCO3·SO4—Na·Ca型和HCO3·Cl—Na型。上游地下水沿流动方向主要发生了溶滤作用,引起HCO-3和Ca2++Mg2+等比例增加,Cl-+SO2-4和Na+也等比例增加。下游地下水沿流动方向不仅发生了溶滤作用,还发生了阳离子交换和脱硫酸作用,引起下游地区Ca2+、Mg2+和SO2-4逐渐减小,Cl-和Na+显著增加,且Na+增加幅度明显大于Cl-。本研究加深了承压含水层地下水从山前到滨海地区整个循环路径上的水化学演化规律及成因的认识。     

保定平原区地下水化学特征及演化

为揭示保定平原地下水水化学特征及演化规律,本文以保定平原为研究对象,对216组地下水样水化学特征进行了分析。综合运用Piper三线图、Gibbs图、相关离子分析等方法,研究了保定平原区深浅层地下水化学组成及水化学类型空间分布特征,识别了水化学形成机制与控制作用,在此基础上分析了水化学演化的成因。结果表明：沿地下水径流方向,浅层地下水与深层地下水主要离子含量呈现明显的递变规律,TDS、Na+、Mg2+、Cl-、SO2-4、HCO-3含量逐渐升高,K+、Ca2+逐渐降低,地下水优势阳离子Ca2+主导地位逐渐被Na+代替,优势阴离子HCO-3主导地位逐渐向Cl-过渡。地下水化学特征主要受水岩作用、阳离子交替吸附作用以及人类活动共同影响,水岩作用以碳酸盐岩和铝硅酸盐岩共同溶滤作用为主;浅层地下水受人类活动影响较大,影响离子主要为NO-3,集中分布于补给区,除了与农业活动相关外,主要与山前平原岩性颗粒粗,具有较强的渗透性有关。     

保定平原区地下水化学特征及演化

为揭示保定平原地下水水化学特征及演化规律,本文以保定平原为研究对象,对216组地下水样水化学特征进行了分析。综合运用Piper三线图、Gibbs图、相关离子分析等方法,研究了保定平原区深浅层地下水化学组成及水化学类型空间分布特征,识别了水化学形成机制与控制作用,在此基础上分析了水化学演化的成因。结果表明：沿地下水径流方向,浅层地下水与深层地下水主要离子含量呈现明显的递变规律,TDS、Na+、Mg2+、Cl-、SO2-4、HCO-3含量逐渐升高,K+、Ca2+逐渐降低,地下水优势阳离子Ca2+主导地位逐渐被Na+代替,优势阴离子HCO-3主导地位逐渐向Cl-过渡。地下水化学特征主要受水岩作用、阳离子交替吸附作用以及人类活动共同影响,水岩作用以碳酸盐岩和铝硅酸盐岩共同溶滤作用为主;浅层地下水受人类活动影响较大,影响离子主要为NO-3,集中分布于补给区,除了与农业活动相关外,主要与山前平原岩性颗粒粗,具有较强的渗透性有关。     

天津市承压层应力状态及减压引发沉降规律研究

基坑工程中坑内承压水降水引发的坑外土体沉降与含水层土体性质及应力状态密切相关,但在天津地区承压含水层的土体应力状态及其沉降变形规律均缺乏系统地研究。首先通过天津市第一、二含水层组的历史水位变化,分析各含水层组土体的应力状态。再结合2组现场抽水试验,分析了各承压层降水-恢复过程土体沉降变形规律。根据对历史数据的分析表明,受补给关系和自然条件影响,天津市第一含水层组中上部水位变化较小,处于正常固结和轻度超固结状态。而20世纪60～80年代天津市深层地下水由于大规模开采形成了以市区为中心的降深漏斗,造成了严重的地表沉降。80年代后限制开采,天津市区的地下水位得以部分恢复,导致第一含水层组底部和第二含水层组处于严重的超固结状态。抽水试验结果表明,基本处于正常固结状态的第一承压层在抽水-恢复过程中变形以塑性变形为主,处于超固结状态的第二承压层变形以弹性变形为主,在反复降水-恢复中仍然会产生一定量的塑性变形,即当水位恢复时承压层压缩变形并不能完全恢复;受"土拱"作用影响,承压含水层降水引发的土体沉降最大值并不位于地表,而是位于抽水含水层上覆弱透水层附近。     

用水化学动力学方法分析评价苏锡常地区孔隙Ⅱ承压水超采状态下补给条件的意义

基于孔隙承压水属性,研究了苏锡常地区孔隙Ⅱ承压水超采状态下最大水位埋深期（1994年、1998年）地下水动态（水位、水质）监测资料与水文地质条件。论述水位动态虽能直观反映开采状态下水资源衰竭与水位变化特征,但对补给条件及水动力机制不清楚,则会给超采状态下水文地质条件认识及评价带来视觉上的偏颇。采用水化学动力参数则能很好地反映不同水源补给空间的变化规律,用其常量水化学组分（K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、HCO-3、CO2-3、SO2-4）计算的离子强度（I）、主要离子活度（aHCO-3、aNa+     

敬信盆地沉积环境及地下水特征

敬信盆地第四系下更新统沉积环境以冲积扇相为主,发育有下部孔隙承压含水层(Mx);中上更新统以湖泊相为主,发育有上部孔隙承压含水层(Ms);孔隙潜水含水层的的发育层位为全新统。盆地内各层位地下水的补给来源主要为大气降水,上、下孔隙承压水主要靠孔隙潜水越流补给,其动态变化滞后于孔隙潜水近一个月,地下水向图们江径流、排泄。潜水含水层富水性较弱,水化学类型复杂;承压含水层富水性强,上部承压含水层水质优良,下部承压含水层水质稍差,水中Fe、Mn含量较高,并沿图们江向下游有增高的趋势。     

常州市地下水化学特征与成因分析

常州市是长江三角洲地区典型的工业化城市,多年来的快速发展对地下水环境产生了系列影响,地下水化学组分受到天然条件和人为活动的双重因素控制,现状地下水化学成因和影响因素亟需深入研究。本文在地下水赋存条件分析的基础上,综合采用统计分析、离子比值、主成分分析法对常州各层地下水化学特征和成因开展分析。结果表明,区域潜水水化学类型以HCO3-—Ca2+·Mg2+、HCO3-—Ca2+和HCO3-·Cl-—Na+·Ca2+型为主,第Ⅰ承压水以HCO3-—Na+·Ca2+和HCO3-—Ca2+型为主、第Ⅱ承压水以HCO3-—Na+·Ca2+型为主。从浅层至深层,地下水的碱性逐渐增强,ρ(TDS)均值降低,水化学类型由多元向单一转变。地下水化学组分主要受矿物溶解、阳离子交替吸附和人类活动共同影响。其中,潜水和第Ⅰ承压水化学成因主要受控于碳酸盐、硅酸盐、蒸发岩盐和硫酸盐矿物溶解作用,且二者受人类活动影响特征较显著。第Ⅱ、Ⅲ承压水受碳酸盐、硅酸盐矿物溶解和阳离子交替吸附作用明显,人类活动对深层地下水影响甚微。     

南通市深层地下水咸化成因探究

针对南通市深层含水层-第III承压含水层地下水咸化问题,在分析水动力场和水化学场变化特征基础上,结合地下水同位素特征分析成果,对其地下水咸化成因进行了研究。结果表明,长期大量开采深层地下水,造成了地下水位大幅下降,已形成了区域性的地下水位降落漏斗。深层含水层和上覆含水层之间出现了较大的水位差,致使上部咸水下移入侵到下部含水层,进而导致深层淡水水质咸化。     

山西省汾河灌区地下水系统分析

本文运用有关地下水系统理论，对山西省汾河灌区地下水资源作系统分析。灌区水资源系统由地表水系统与地下水系统构成。地下水系统具有双层含水结构；浅层潜水——承压水系统和中层承压水系统。由于含水系统本身特点及人工开采影响，浅层水对中层地下水垂直越流补给。地下水属松散孔隙水。地下水运动以全向为主，水平运动为辅。     

伊犁河支流大西沟河水与地下水转化关系研究

开展河流和地下水转换关系研究对于区域水资源合理开发利用具有重要意义。文章以大西沟河水与地下水转换关系为目标,在分析地下水动力场的基础上,通过水化学类型、溶解性总固体(TDS)、氯离子（Cl-）等水化学以及环境同位素18O、D、T等指标作为示踪剂,分析大西沟河和地下水的转换关系和转化强度。结果表明:研究区河流和地下水化学类型主要为HCO3—Ca,水化学类型空间分布特征相似;TDS和Cl-浓度表现为先增加后下降,但地下水的变化幅度大于河水。通过对大西沟河水和地下水中的水化学和环境同位素指标对比分析,发现研究区河流与地下水之间补给排泄关系具有明显的分段性;从河流出山口到下游地区,河水和地下水之间发生了三次转化关系:在山前倾斜砾质平原区以河水入渗补给地下水为主,补给量占该段潜水径流量的56%;到了细土平原区出现地下水补给河水地段,补给源为承压水越流补给潜水后的混合水体,潜水和承压水补给比例占该段河水径流量的20.4%与58.4%;风成沙漠区河水沿途渗漏补给地下水直至河流断流。本次研究结果为建立研究区水循环演化模式和水资源合理开发利用提供了理论和技术支持。     

河西走廊黑河流域地下水化学特征研究

黑河流域地处西北内陆干旱区,受径流蒸发和溶滤作用的控制,地下水水化学最重要的特征是自补给区至排泄区具有典型的水平分带性和垂直倒置分异规律。水平方向从祁连山山前洪积扇顶部到冲、洪积细土平原北部的盐沼(盐地),表层地下水的矿化度随着径流长度的增加而增高,由淡水过渡为咸水并达到卤水阶段,化学组分亦相应的由HCO3--Na -Ca 型递变为SO42--HCO3--Na -Ca2 型、SO42--Cl--Na -Ca2 型直到Cl--SO42--Na 型、Cl--Na 型,每个水化学带与一定的地貌单元相联系。垂向上在淡承压水分布的区域,上部潜水矿化度0.5～4.0g/L,下部承压水矿化度小于1g/L,且随着深度的增加矿化度降低。     

Using geochemical indicators to investigate groundwater mixing and residence time in the aquifer system of Djeffara of Medenine (southeastern Tunisia)

Stable isotopes (??²H, ??¹⁸O and ??¹³C) and radiocarbon (¹⁴C) have been used in conjunction with chemical data to evaluate recharge mechanisms and groundwater residence time, and to identify inter-aquifer mixing in the Djeffara multi-aquifer in semi-arid southeastern Tunisia. The southern part of this basin, the Djeffara of Medenine aquifer system, is comprised of two main aquifers of Triassic and Miocene sandstone. The Triassic aquifer presents two compartments; the first one (west of the Medenine fault system) is unconfined with a well-defined isotope fingerprint; the second compartment is deeper and confined. Multi-tracer results show groundwater of different origins, ages and salinities, and that tectonic features control groundwater flows. Fresh and brackish groundwater from the unconfined part of the Triassic aquifer was mostly recharged during the Holocene. The recharge rates of this aquifer, inferred by ¹⁴C ages, are variable and could reach 3.5?mm/year. Brackish water of the deep confined part of the Triassic aquifer has stable isotope composition and ¹⁴C content that indicates earlier recharge during late Pleistocene cold periods. Brackish to saline water of the Miocene aquifer presents variable isotope composition. Groundwater flowing through the Medenine fault system is mainly feeding the Miocene aquifer rather than the deep confined part of the Triassic aquifer.     

鲁北平原地下水的劣变特征与可持续利用的对策

2005年相对于20世纪70年代,鲁北平原开采机井数由9．29万眼增至28．76万眼．浅层水、深层水开采量分别增加了近2倍和3．76倍。长期超量开采和不合理的开采布局,使地下水水位持续下降、含水层疏干体积不断增加、地下水位降落漏斗持续扩展．并产生地面沉降、成水入侵等环境地质问题。采取农业节水、调整工业开采强度布局、加强浅层水均衡开发利用、地表水与地下水联合调蓄、本地劣质水资源化、保护和涵养深层地下水资源等举措,修复和涵养鲁北平原超采区的深层地下水系统势在必行。     

新疆天山北麓中段孔隙水水化学特征及苏打水的成因

天山北麓中段受构造控制,水文地质条件较为复杂.研究孔隙水水化学特征及苏打水（NaHCO₃型）形成机制对了解天山北麓中段地下水水文地球化学过程与地质条件之间的联系具有重要意义.基于新疆天山北麓中段平原区209组地下水水样,结合地质条件,采用半变异函数模型、绝对主成分得分多元线性回归模型（PCA/APCS-MLR）剖析了潜水和承压水中水化学类型空间分布特征、地下水化学组分源贡献率、苏打水形成的地质条件控制因素以及水文地球化学作用.结果表明:山前倾斜平原潜水、冲积平原潜水和承压水分别以Na₂SO₄、NaHCO₃和Na₂SO₄型水为主,其中苏打水分别占总水样的7.18%、14.83%、6.22%.承压水中Na+、HCO₃-、TDS空间自相关性较强,潜水中Na+、HCO₃-、TDS空间自相关性较弱,当水中TDS < 1 000 mg/L时更有利于NaHCO₃型水的形成.溶滤-富集因子（F1）、外界输入因子（F2）、原生地质因子（F3）和地质环境因子（F4）对地下水中水化学指标的平均贡献率分别为29.44%、15.99%、7.70%和6.71%.苏打水形成过程不仅受控于矿物溶滤、阳离子交换、混合作用和脱硫酸作用等多种水文地球化学作用,还受到地质环境、地质构造及水文地质条件的影响.      

The hydrogeology of Adama-Wonji basin and assessment of groundwater level changes in Wonji wetland,Main Ethiopian Rift: results from 2D tomography and electrical sounding methods

Rise of groundwater level becomes an emerging concern at Wonji irrigation field, Main Ethiopian Rift. An integrated study based on geophysical resistivity methods is conducted at Wonji wetland to understand the link between irrigation water and the shallow aquifer system as well as to confirm the current concern of groundwater rise. The study was also intended to improve the uncertainty of understanding the hydrogeology of Wonji wetland including the extent and direction of groundwater–surface water interaction. The vertical and horizontal contacts between the different geological series of the Wonji area are resolved with 2D high-resolution geophysical imaging. Results from both VES and 2D tomography show low resistivity layers under Wonji irrigation field with narrow ranges in resistivity variation which corresponds to a homogeneous saturated layer. The geoelectric sections reveal two fault systems running NW–SE and N–S directions which impede lateral groundwater flow. Furthermore, groundwater is converged towards the Wonji irrigation site strained by these fault systems. The geophysical results show strong link between irrigation water and the shallow unconfined aquifer as well as among the local and regional flow systems.     

Groundwater flow patterns in the San Luis Valley,Colorado, USA revisited: an evaluation of solute and isotopic data

Groundwater systems in the San Luis Valley, Colorado, USA have been re-evaluated by an analysis of solute and isotopic data. Existing stream, spring, and groundwater samples have been augmented with 154 solute and isotopic samples. Based on geochemical stratification, three groundwater regimes have been identified within 1,200 m of the surface: unconfined, upper active confined, and lower active confined with maximum TDS concentrations of 35,000, 3,500 and 600 mg/L, respectively. The elevated TDS of northern valley unconfined and upper active confined systems result from mineral dissolution, ion exchange and methanogenesis of organic and evaporate lake sediments deposited in an ancient lake, herein designated as Lake Sipapu. Chemical evolutions along flow paths were modeled with NETPATH. Groundwater ages, and δ¹³C, δ²H and δ¹⁸O compositions and distributions, suggest that mountain front recharge is the principle recharge mechanism for the upper and lower confined aquifers with travel times in the northern valley of more than 20,000 and 30,000 ¹⁴C years, respectively. Southern valley confined aquifer travel times are 5,000 ¹⁴C years or less. The unconfined aquifer contains appreciable modern recharge water and the contribution of confined aquifer water to the unconfined aquifer does not exceed 20%.     

银川平原承压水氢氧同位素组成与~(14)C年龄分布特征

利用地下水氢氧同位素(2H、3H和18O)和碳同位素(14C)方法,分析银川平原承压水的补给更新能力。在平原区采集承压水氢、氧、碳同位素样品45组,测试其氢氧同位素含量和14C年龄。据测试结果分析,地下水氢、氧、碳环境同位素分布特征存在较好的一致性,揭示了该区承压水的补给、流动的区域规律和局部变化特征。地下水14C测年结果显示,承压水年龄大多介于3000~22290 a之间,同时采用Tamers和Gonfiantinie模型对14C年龄校正进行了对比分析。沿同位素水文地质剖面计算得出:银川以北贺兰山前向平原中部地下水的流动速率为2.22~0.63 m/a,呈现由南向北递减的特征;从青铜峡冲洪积区向平原中部地下水由每年流动十余米减少至2 m。综合分析认为,银川平原承压水流动缓慢,水交替循环时间长,局部与潜水水力联系较密切,在承压水开采区,潜水越流补给量可达45%,适量开采存在一定程度的可更新性。     

Hydrogeochemical characteristics of groundwater depression cones in Yinchuan City, Northwest China

Groundwater in Yinchuan City has been heavily over-exploited, thus leading to the formation of depression cones in confined and phreatic groundwater environments. The depression cones have an important influence on the hydrodynamic and hydrochemical fields of groundwaters. The evolution of depression cones was analyzed on the basis of the monitoring data on groundwater level accumulated in the past 14 years. The ratio of rCl-/rCa2 showed that phreatic water circulation was intensified, and confined groundwater was affected by external factors. Mass balance of Cl- showed confined water mixed with about 11% phreatic water. It is shown that the alternative function of confined water was affected by external factors. At last, the evolution of groundwater hydrochemical field on the basis of groundwater chemical composition showed that phreatic water quality has been improved whereas confined water quality has been deteriorated. Saturation indices of minerals with respect to phreatic and confined waters were calculated by using PHREEQC.