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。     

纳林河二号煤矿涌水水源判别的PCA-Logistic方法

纳林河二号煤矿作为纳林河矿区的第一对大型矿井，生产初期由于其自身复杂的水文地质条件和采掘的强扰动，导致涌水事件时有发生，给矿井的安全生产造成严重威胁，快速有效地找到涌水水源是防治矿井水害的关键。通过对纳林河二号煤矿主要含水层及采空区水样进行水质分析并绘制Piper三线图，揭示矿区各含水层地下水及采空区水的水化学特征，统计Ca2+、Mg2+、Na++K+、HCO₃-、Cl-、SO₄2-、pH和矿化度8个指标作为水源判别的原始数据，经主成分分析法（PCA）处理得到4个主成分F₁、F₂、F₃和F₄；将4个主成分的值作为Logistic回归模型的判别指标，建立纳林河矿区涌水水源判别模型；以36组标准水样作为训练样本，发现模型回代准确率为97.22%，再利用建立的模型对4组待判水样进行判别，结果与实际分析相符。研究结果表明:主成分分析和无序多分类Logistic回归方法相结合的涌水水源判别模型能够有效消除样本原始数据间的冗余信息，使涌水水源判别结果更加快速准确，可为矿井防治水工作提供决策和依据。移动阅读      

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.      

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.      

江苏泗阳城区浅层地下水化学特征及其影响因素

根据现场取样分析,对江苏泗阳城区浅层地下水水文地质特征、水化学组分在空间上的分布特征进行了研究,并对其形成特点和影响因素进行探讨。结果表明：研究区浅层地下水水化学类型呈现明显的平面分带性,京杭运河西南侧浅层地下水阴离子中HCO^-₃占主导地位,溶解性总固体(TDS)多小于1 g/L,总硬度小于450 mg/L,水质一般较好;京杭运河东北侧浅层地下水阴离子以HCO^-₃、Cl^-、SO^2-₄为主,TDS多介于1~3 g/L,总硬度大于450 mg/L,为微咸水,水质变差。研究区NH⁺₄-N、NO^-₃-N污染较明显,空间分布具有明显的地域性差异;高浓度分布在京杭运河两岸以及泗阳农场一带,纵向上NH⁺₄-N高浓度主要集中在小于18 m的浅层地下水,NO^-₃-N多在8~20 m的浅层地下水富集。研究区浅层地下水水化学组分现状特征及其差异性的形成与演化,受海陆交互相沉积环境、含水介质、地下水补径条件以及人类活动等因素的影响。     

岩溶区典型工业型城市地下水水化学特征及成因机制

文章以广西柳州市岩溶地下水为研究对象,在岩溶水文地质调查和样品采集测试的基础上,采用数理统计法、水化学方法（Piper图、Gibbs图、离子比值系数,矿物饱和指数计算）、因子分析法和模糊综合评价法,分析工业型城市岩溶地下水水化学特征及形成机制,开展岩溶地下水质量评价。结果表明,研究区岩溶地下水为中-弱碱性水,Ca2+、Mg2+、HCO₃?、SO₄2?是主要的阴阳离子,水化学类型以HCO₃-Ca型和HCO₃-Ca·Mg型为主,且城区的SO₄2?型水的比例远高于非城区。区内岩溶地下水水化学组分及演化主要受水－岩作用、工业污染、城镇生活污染和农业活动等主控因素的影响,贡献率分别为31.52%、25.15%、18.12%和10.74%。其中,城区的水化学组分受人类活动的影响程度大于非城区的。矿物饱和指数表明,区内方解石和绝大多数白云石为饱和状态,而石膏和盐岩均为溶解状态。不同功能区的水化学敏感指标有差异,工业区以重金属为主,农业区以三氮为主,生活区以K+、Na+、Cl?、SO₄2?为主。研究区整体水质较好,Ⅰ－Ⅲ类水的比例高达约87.39%;但不同区域的水质差异较大,其中城区的水质较差,超标因子主要为Al、Mn、Pb、Fe、Hg;非城区的水质较好,超标因子主要为三氮。研究成果可以为工业型城市岩溶地下水污染防治提供科学依据。      

甘肃景泰崔家墩下奥陶统阴沟组砂岩化学组分特征及物源区构造背景判别

甘肃景泰一带早奥陶世沉积了以浊流砂岩夹板岩为主的阴沟组。崔家墩剖面阴沟组较为发育，总体分为两个岩性段，但东西向逆冲断层造成地层垂向不连续。北段（下段）为粉-细砂岩、板岩夹硅质岩；南段（上段）为岩屑含量较多的岩屑砂岩夹板岩，硅质岩少或无。对阴沟组砂岩进行主化学组分特征分析，其特征指标：Fe₂O*3+MgO值为503%～17.63%，Al₂O₃/SiO₂值为0.12%～0.28%，K₂O/Na₂O值为0.25%～1.26%及 Al₂O₃/（CaO+Na₂O）值为1.01%～3.53%。利用砂岩的化学组分特征结合岩相学分析，可以判断物源区特征及大地构造背景。研究表明:该套浊积砂岩下部物源主要来自北部的阿拉善地块及该地块上的古老造山带，为被动大陆边缘背景；上部碎屑主要来自南侧岛弧中基性火山岩，为活动大陆边缘初始弧后盆地构造背景。     

新疆博阿断裂附近地表水和地下水的水化学和同位素特征及水质评价

新疆地区属于西北干旱地区,水资源紧缺,为了研究其地下水的水文地球化学特征及水质情况,在博阿断裂附近采集与收集温泉水、地表水和冷泉水共15个样品,进行了水化学和氢氧同位素特征分析,并进行了水质评价。结果表明,研究区地表水的水化学类型主要为SO₄-Na、Cl·SO₄-Na和HCO₃·SO₄-Ca·Na型。温泉水的水化学类型为SO₄·HCO₃-Na/HCO₃·SO₄-Na和HCO₃·Cl-Na型。冷泉水的水化学类型为SO₄·HCO₃-Mg·Ca、HCO₃-Ca、HCO₃-Mg·Ca和SO₄·HCO₃-Ca型。研究区冷泉水中Mg²⁺、Ca²⁺、HCO₃^-的主要来源是白云石、方解石和石...     

1980—2017年祁连山水源涵养量时空变化特征

祁连山是中国西北地区十分重要的生态安全屏障,也是当地极为关键的水源涵养区。基于InVEST模型中的产水量模块,对祁连山水源涵养量和时空变化进行了分析并探讨其影响因素。结果表明：祁连山多年平均产水总量和水源涵养总量约为93.03×10⁸ m³和57.83×10⁸ m³。从时间变化来看,水源涵养量呈上升趋势,上升速率约为0.196 mm·a^-1;在空间上呈“东多西少”的分布格局,与年降水量的空间分布大致相同。不同土地利用类型下的水源涵养总量依次为：草地（31.87×10⁸ m³）>林地（16.71×10⁸ m³）>耕地（4.92×10⁸ m³）>其他用地（2.29×10⁸ m³）>建设用地（0.63×10⁸ m³）。降水量与水源涵养量在所有研究时段内均存在显著正相关性。不同时期土地利用类型的变化也会对水源涵养量产生重要影响,研究区草地面积变化对水源涵养量影响较大。根据建立的经验公式并参考已有研究成果,估算得出研究区多年冻土地下冰储量在550 km³以上,在全球气候变暖的背景下,消融趋势明显。研究可为祁连山水资源合理配置和生态系统保护提供参考。     

车马碧引水隧洞近场区水文地球化学特征及成因浅析

地下水水文地球化学特征及其成因的认识可为地下水环境及饮用水安全提供重要依据。本文以车马碧水库引水隧洞近场区为研究对象，在现场水文地质调查和分析基础上，选取33组水样进行水化学测试，并从中抽取22组水样进行氢氧同位素测定。利用Piper三线图、Gibbs模型图、离子比例分析和因子分析等方法，确定研究区地下水离子组分来源。结果表明：大气降水是研究区内地下水的主要补给来源。地下水和地表水受含水层岩性影响，主要水化学类型分别为HCO₃-Ca·Mg型、HCO₃-Ca型；支洞水由于受人类活动影响较大，阴离子由HCO₃^-型变为SO₄^2-型。水-岩作用在各离子来源中占主导作用，K⁺+Na⁺和Cl^-主要来源于盐岩和硅酸盐的溶解作用，Ca²⁺、Mg²⁺、HCO₃^-、SO₄^2-主要来...     

陇东盆地西部岩溶地下水形成机制研究

陇东盆地西部处于鄂尔多斯盆地西缘逆冲推覆构造带，新元古-下古生界碳酸盐岩裸露或浅埋，构成-南北向展布的岩溶水富集带。通过运用构造控水分析、水化学同位素等方法，对岩溶裂隙水系统进行了深入的分析与讨论。指出本区岩溶水的空间分布明显受南北向逆冲推覆构造控制，储水空间以岩溶裂隙为主，构造条件是岩溶发育和岩溶水富集的主要制约因素。岩溶水化学特征具有明显的南北差异，在补给条件优越的中南部平凉-华亭地区，水化学主要由含水层岩性及其赋存条件决定。岩溶地下水以大气降水来源为主，对于埋藏型岩溶水表现为多源水混合而成。根据岩溶水的空间分布与水动力场特征及其补径排条件，全区可划分为平凉、华亭和环西3个相对独立的岩溶水系统．并以此可作为水资源评价的基础。这些认识对于深入了解西北干旱-半干旱地区岩溶水赋存及富集规律、形成与演化机理和在该区开发利用岩溶地下水资源具有重要的科学意义。     

张掖盆地地热资源赋存特征及成因分析

张掖盆地地处甘肃省河西走廊黑河流域中游地区,地势南东高北西低。已有勘探资料显示,张掖盆地赋存丰富的水热型地热资源。通过研究该区域地球物理勘探、钻探、地温测量及水文地球化学等成果资料,分析了张掖盆地地热资源赋存特征,探讨了其成因模式。张掖盆地地热田属沉积盆地型中低温地热田,热储为呈层状分布的新近系白杨河组砂岩、砂砾岩,选择钾镁地球化学温标计算热储温度为47～82°C,盖层为新近系上新统疏勒河组泥岩及第四系松散地层;地热水类型主要为碎屑岩类孔隙水,根据氢氧同位素特征推断其主要补给来源为南部祁连山区大气降水;祁连山北缘深大断裂和盆地内NNW向基底断裂是地热流体深循环良好的导水通道,地下水接受补给后沿导水断裂带或岩层孔隙裂隙运移,在深部热传导的增温作用下,赋存于碎屑岩类孔隙之中形成了本区的地热资源。水质分析结果表明：本区地热水属于溶滤型的陆相沉积水,水化学类型为Cl·SO₄—Na型,F-、SiO₂、溶解性总固体、总硬度含量随水温的升高而增大;区内地热水3H值普遍小于2.0 TU,说明形成年代较早;¹⁴C分析结果进一步证实,区域地...     

雅鲁藏布江丰水期河水离子组成特征及其控制因素

为了解雅鲁藏布江丰水期河水离子组成特征及其控制因素,利用2015年采集的8个河水水样,运用数理统计、聚类分析、Piper三线图、Gibbs模型以及离子比值等方法,分析了雅鲁藏布江丰水期河水水化学特征,并探讨了其主要控制因素。结果表明：河水中阳离子以Ca²⁺、Mg²⁺为主,阴离子则以HCO₃^-和SO₄^2-为主,阴、阳离子分别约占其总量的96%和85%。河水水化学类型均为HCO₃·SO₄-Ca·Mg型。TDS含量介于202.46~371.27 mg·L^-1,均值为299.30 mg·L^-1,较世界河流平均值高。自上至下,河水水化学特征表现出一定的差异性,河水中主要离子以及TDS、TH、EC的含量沿程表现出下降的趋势,其原因主要有支流河水汇入和降水增加的稀释作用。河水水样均落在Gibbs模型图中部偏左,表明河水中主要离子化学组分主要受水岩作用控制。离子比值法分析表明研究区碳酸盐岩以及蒸发岩的风化溶解是河水水化学的主要控制因素,且存在硅酸盐类矿物的风化。     

明月峡背斜南部张关—排花洞岩溶水系统地下水径流模式解析

川东明月峡背斜地下岩溶发育的强烈非均质性造就了独特的地下水径流模式,孕育出区域复杂的岩溶工程水文地质问题,查明明月峡背斜南段地下水径流模式对指导区内隧道工程选址及建设具有重要意义。文章在已有研究基础上,以“张关—排花洞”岩溶水系统为研究区,通过系统厘清区内水文地质条件,深入剖析区内地下水水文地球化学特征及水动力条件,明确区内岩溶含水介质不均一性控制下的地下水小尺度径流规律。结果显示:研究区地下水在平面上表现为形似“扫帚状”的径流模式:在补给、径流区,三叠系下统嘉陵江组一段（T₁j1）、嘉陵江组三段(T₁j3)地层（强岩溶化）与嘉陵江组二段（T₁j2）、嘉陵江组四段 （T₁j4）地层（弱岩溶化）呈间互状分布的特点导致相邻地层之间水力联系较弱,以地层为单位形成多个相对独立的岩溶水子系统;在研究区排泄区,受控于势汇最强的T₁j3内部管道流对其他地层地下水持续的袭夺效应,地下水统一汇聚至排花洞暗河出口向御临河排泄,各岩溶水子系统最终整合为一个岩溶水系统。      

基于地质建造探索承德市土地利用优化路径

土地潜力评价是土地利用优化的前提,对土地资源高效利用和生态保护具有重要意义。基于在土壤“地质大循环”过程中,地质建造会影响土壤保持量、质地结构、养分含量和水文条件等,并决定土地资源初始禀赋特征的规律,文章探索建立了以地质建造为基础的土地潜力评价和利用优化路径。将承德市划分为堆积建造（第四系沉积物）、碳酸盐岩类建造、碎屑岩类建造、花岗岩类建造、火山岩类建造、片麻岩建造等六种类型。在不同流域尺度上,开展基于地质建造的土地潜力评价和利用优化实践:全流域上,将承德市滦河流域划分为北部土地沙漠化草地保护修复区、中部水源涵养（中草药）发展区、南部特色林果产业发展和生态林保护区、河谷耕地农业用地发展区等七类保护和利用建议区；小流域上,针对柴白河小流域人工造林用地优化，提出花岗岩、流纹岩建造适宜造林区,砂砾岩建造一般适宜造林区，白云岩建造不适宜造林区；对小滦河小流域的土地沙化和草地退化保护修复用地进行优化,划分出耕地适宜区、湿地保护区、造林适宜区、优质牧草区、草场退化区、生态保护区等六类利用优化建议区。     

承德市富硒土壤区镉的地球化学特征及生态风险评价

硒是人体必需的生命元素，开发富硒农产品是提升人体硒摄入的安全有效途径，富硒土地资源是开发富硒农产品的基础。然而，近年来全国开展的多目标地球化学调查发现，富硒土壤中重金属元素镉通常较高，不利于富硒土地开发利用，因此，研究富硒土壤区镉的地球化学特征和生态风险状况对于富硒土地开发具有重要的指导意义。文章对承德市富硒土壤区表层土壤中主要的重金属元素镉的地球化学特征及生态风险进行评价，旨在为承德市富硒土地开发利用提供科学依据。采用“七步提取法”研究了表层土壤镉的形态特征。同时，配套分析了苹果、玉米样品中的重金属元素镉的含量，以了解其生物有效性。结果显示:承德市富硒土壤区表层土壤镉在全区均较富集，在新积土和中性粗骨土、水田中显著富集。研究区圈定了4处镉轻度污染土壤，均在表层土壤镉的高值区。表层土壤镉形态平均含量大小顺序为:水溶态 < 离子交换态 < 强有机结合态 < 腐殖酸结合态 < 铁锰氧化物结合态 < 碳酸盐结合态 < 残渣态，生态风险相对较低。表层土壤镉未对苹果和玉米样品产生影响，苹果和玉米中镉均不超标。承德市富硒土壤区表层土壤镉的生态风险较低，暂不影响承德市富硒土地开发利用。     

御道口汉诺坝玄武岩偏硅酸矿泉水形成机制及其地质建造制约

冀北坝上一带玄武岩地区广布富偏硅酸地下水，研究其形成机制及其水岩作用过程对矿泉水的合理开发利用与京津冀水源涵养功能具有重要意义.结合玄武岩地质建造地下水赋存特征，综合利用水化学分析，玄武岩岩石风化机制，水岩相互作用矿物平衡体系，δD、δ18O和δ13C同位素、14C放射性同位素测年等方法，剖析了汉诺坝玄武岩偏硅酸矿泉水形成的岩石地球化学风化和水文地球化学过程及地质建造制约因素.结果表明，研究区矿泉水为低矿化度的HCO₃-Ca·Mg型与HCO₃-Na·Ca型水，矿泉水形成类型有构造断裂深循环淋溶型和层状补给富集埋藏型2类.上层古风化壳地下水14C校正年龄约为4 050 a，地下水可溶性无机碳来源于土壤CO₂与幔源CO₂的混合作用.偏硅酸矿泉水的形成与分布受玄武岩地质建造制约，受岩石地球化学特征、岩石风化地表过程和水文地球化学响应过程控制.地下水中偏硅酸主要来源于玄武岩中斜长石、单斜辉石、镁橄榄石等硅酸盐矿物的风化水解；岩石矿物风化的水化学响应过程受溶滤作用控制，受阳离子交换作用影响.      

祖厉河流域水体盐分空间分布特征及演化过程

运用水化学方法,通过对祖厉河这一黄河上游重要支流的多次实地考察和采样,结合区域水文地质条件,对祖厉河流域水体盐分的空间变化特征进行分析,并揭示流域水体的演化过程。结果表明,流域水体TDS普遍较高,总体以咸水为主。水中阳离子以Na~+为主,阴离子则以Cl-、SO_4~(2-)为主。水化学类型方面,源区地下水以Mg-Ca-Na-HCO_3型水为主,河水则以Na-Mg-Cl-SO_4型水为主。流域内水体盐分主要来源于阳离子交替吸附作用、上游地下水淋滤地层盐分后以泉的形式向河流排泄以及河流径流过程中侵蚀两岸高盐分土壤或含盐地层。径流过程中,当地干旱的气候环境使水体进一步蒸发浓缩,这是流域内水体TDS进一步增高的外在水化学演化过程。总之,由于多种来源的盐分,特别是源区高TDS地下水排泄、流域内强烈的土壤侵蚀以及干旱的气候条件等多重作用过程,是祖厉河TDS显著增高失去水资源功能的主要机制。