宿州市城区地下水化学特征及成因机制研究

为深入研究宿州市城区地下水化学特征及其控制因素,在调查采样的基础上,综合运用数理统计、相关性分析、Piper三线图、Gibbs图和离子比例系数等方法对水样测试结果进行分析研究。结果表明：① 浅层地下水优势阳离子为Ca2+,中深层地下水中Na+为优势阳离子,二者优势阴离子均为HCO3-。浅层地下水溶解性固体总量的质量浓度（TDS）均值为790. 65 mg/L,有3组为微咸水,其余均为淡水;中深层地下水TDS均值为585. 67 mg/L,均为淡水。② 浅层地下水化学类型复杂,以HCO3-—Ca2+·Mg2+、HCO3-—Na+·Ca2+·Mg2+型为主,其次为HCO3-—Na+·Mg2+型;中深层地下水化学类型相对简单,以HCO3-—Na+·Ca2+·Mg2+型为主。③地下水水化学特征受岩石溶滤作用、阳离子交替吸附作用和人类活动的共同影响,水化学成分多数来自于硅酸盐岩和碳酸盐岩矿物的溶解。浅层地下水受人类活动影响较大,而中深层地下水受其影响不明显。     

宿州市城区地下水化学特征及成因机制研究

为深入研究宿州市城区地下水化学特征及其控制因素,在调查采样的基础上,综合运用数理统计、相关性分析、Piper三线图、Gibbs图和离子比例系数等方法对水样测试结果进行分析研究。结果表明：① 浅层地下水优势阳离子为Ca2+,中深层地下水中Na+为优势阳离子,二者优势阴离子均为HCO3-。浅层地下水溶解性固体总量的质量浓度（TDS）均值为790. 65 mg/L,有3组为微咸水,其余均为淡水;中深层地下水TDS均值为585. 67 mg/L,均为淡水。② 浅层地下水化学类型复杂,以HCO3-—Ca2+·Mg2+、HCO3-—Na+·Ca2+·Mg2+型为主,其次为HCO3-—Na+·Mg2+型;中深层地下水化学类型相对简单,以HCO3-—Na+·Ca2+·Mg2+型为主。③地下水水化学特征受岩石溶滤作用、阳离子交替吸附作用和人类活动的共同影响,水化学成分多数来自于硅酸盐岩和碳酸盐岩矿物的溶解。浅层地下水受人类活动影响较大,而中深层地下水受其影响不明显。     

河套灌区西部浅层地下水咸化机制

浅层地下水水位埋深浅、含盐量高,是导致河套灌区土壤次生盐渍化的重要原因.以河套灌区西部地区为研究区,通过对浅层地下水的水化学和氢氧同位素特征分析以及水文地球化学模拟,探讨了灌区浅层地下水的补给来源和主控水-岩作用过程,并定量估算了蒸发作用对浅层地下水含盐量的影响.研究区内浅层地下水为弱碱性咸水,pH为7.23~8.45,总溶解性固体（total dissolved solids,TDS）变化范围为371~7 599 mg/L;随着地下水咸化程度增大,水化学类型由HCO₃-Na·Mg·Ca型向Cl-Na型过渡.引黄灌溉和大气降水是浅层地下水的主要补给来源,径流过程中浅层地下水受蒸发作用和植物蒸腾作用影响,地下水化学组分主要来源于蒸发盐溶解和硅酸盐风化水解,并受强烈的蒸发作用和离子交换作用影响.水文地球化学模拟和主成分分析结果显示,蒸发作用和岩盐溶解作用对区内浅层地下水咸化贡献最大,石膏和白云石等矿物的溶解、硅酸盐的水解、Na-Ca离子交换以及局部地形起伏对地下水咸化过程也有较大贡献.      

滦河下游河水及沿岸地下水水化学特征及其形成作用

了解地表水和沿岸地下水的水化学特征及其形成作用,对地下水水资源保护和可持续开发利用具有重要意义。在系统采集滦河河水及沿岸地下水的基础上,运用描述性统计、相关性分析、阴阳离子三角图、Gibbs图、离子比例系数等方法对水样的离子特征和水化学类型的形成作用进行了分析。研究结果表明:(1)从出山口到入海口,浅层地下水化学类型由HCO3型过渡到HCO3·SO4(SO4·HCO3)型,再逐渐转变为Cl·HCO3型,而阳离子则由Ca(Ca·Mg)向Na·Ca(Na)型转化。(2)浅层地下水化学的形成受地形地貌以及地质结构的控制,在山间盆地和冲洪积扇,溶滤作用是控制地下水水化学变化的主要作用,向下游随着含水介质颗粒变细,地下水径流速度变缓,溶滤作用减弱,蒸发浓缩作用逐渐增强,从出山口到入海口,河水和地下水的钠吸附比(SAR)不断增大,说明溶滤作用逐渐被阳离子交替吸附作用代替。(3)河水的水化学类型主要为HCO3·SO4-Ca·Mg(SO4·HCO3-Ca·Mg)型。水化学形成以蒸发浓缩作用为主,同时受河床中的碳酸盐矿物和硅铝酸盐矿物溶滤作用的影响,在冲积海积平原可能存在蒸发盐岩的溶解。     

唐山曹妃甸浅层地下水水化学特征及咸化成因

为了查明曹妃甸浅层地下水水化学及咸化成因,采集研究区河水、地下淡水、微咸水、咸水、卤水、雨水和海水等不同类型水样,对其水化学组成、离子比、Piper三线图、吉布斯图、氢氧同位素组成及14C测年结果进行了分析。结果表明：(1)曹妃甸浅层地下水包括全新世沉积层潜水和晚更新世沉积层微承压水,且非原始封存在地层中而是形成于全新世中晚期。(2)地下潜水向海方向分布有淡水、微咸水、咸水水质类型,微承压水以咸水和卤水为主要水质类型;近冲洪积扇前缘水化学特征主要受岩石风化作用控制,围填海区及河口处水化学特征受海水混合作用控制,滨海平原区水化学特征主要受蒸发/结晶作用控制。(3)曹妃甸浅层地下水咸化过程主要是晚更新世以来海侵海退时期形成海洋蒸发盐经大气降水和河水多期溶滤所致,其盐分来源于海水蒸发盐,河口及围填海区地下潜水盐分主要来源于现代海水入侵。     

海原盆地地下水咸化特征和控制因素

地下水是海原盆地唯一的供水水源,近年来部分地区地下水溶解性总固体(TDS)增高,引起了有关部门和水文地质工作者的高度关注。通过分析69组地下水样品的水化学和氢氧稳定同位素数据,对地下水补给来源和咸化的水文地球化学过程进行了研究。结果表明:地下水TDS值198.2~6 436.4 mg/L,沿着地下水流向,咸化程度增加,水化学类型从基岩区的HCO3—Ca·Mg型演化至滞留—排泄区的SO4·Cl—Na·Mg型。地下水补给来源主要为大气降雨和基岩裂隙水侧向径流,补给源—对地下水咸化贡献较小。溶滤作用具空间差异,基岩区和补给区以碳酸盐、硅酸盐风化为主,径流区和滞留—排泄区则为蒸发岩风化,硫酸盐是地下水中阳离子的主要来源。补给水、溶滤和蒸发对第四系地下水TDS的贡献比率分别为4.8%~81.2%、11.9% ~85.9%、1.7%~29.5%,溶滤作用是控制海原盆地地下水咸化的首要因素。当地有关部门应加大对基岩泉水的综合利用,同时注意控制海原县和西安镇等地区地下水开采量,防止地下水进一步咸化。另外,在微咸水分布区可引进地下水去除硫酸盐技术,提高微咸水利用程度。     

塔里木盆地北缘图木舒克绿洲区潜水水文及水化学特征研究

基于野外调查、钻探数据和水井调查,明确图木舒克绿洲地区潜水的水文地质特征,并采用数理统计法、相关性分析、离子比值、因子分析等方法对研究区64组水样测试结果进行分析。结果表明:(1)浅层地下水阳离子含量Na+Ca2+Mg2+K+,以Na+为主;阴离子含量SO42-Cl-HCO3-,以SO42-为主;(2)研究区四十四团19连、16连连线以北,四十四团青年连以南矿化度3g/L,为微咸水;金墩镇南,青年连以北矿化度3g/L,为半咸水和咸水,局部为盐水。矿化度整体上呈现南北低,中间高的分布特征;(3)潜水水化学类型在叶尔羌河沿线以南及四十四团13连、16连连线以北以SO4·Cl-Na·Ca型为主;叶尔羌河以北,四十四团13连南以Cl·SO4-Na型为主,四十四团16连南以Cl·SO4-Na·Mg为主;(4)潜水离子来源主要为岩盐与硅酸盐岩溶解,水化学过程主要受蒸发浓缩作用、溶滤作用控制,同时也受阳离子交替吸附作用及人类活动共同影响。     

淮河流域平原区高氟地下水与水化学类型的关系研究

自然状态下,高氟地下水的形成与地下水水化学类型密切相关。利用淮河流域平原区775组地下水水化学数据,对地下水的氟含量和水化学类型进行对比分析。结果表明:当TDS小于1. 5g/L时,HCO3-Na·Mg型地下水F-≥1 mg/L的比例达94. 03%,HCO3-Na·Ca·Mg型地下水F-≥1 mg/L的比例达67. 68%。随着阳离子中Mg2+和Na+相对含量上升且Ca2+相对含量下降,阴离子中SO42-和Cl-相对含量下降且HCO3-相对含量升高,高氟地下水占比上升。     

河南平原浅层地下水总溶解固体和水化学类型的分布特征

利用75件地下水样品的水化学数据(丰水期38件,枯水期37件)分析了丰、枯水期河南平原第四系浅层地下水总溶解固体(TDS)和水化学类型的分布特征。结果表明:河南平原浅层地下水淡水(TDS<1g/L)发育。枯水期TDS>1g/L的地下水主要分布在新乡-开封-太康县一线以东地区、项城以及太行山东麓安阳市境内;丰水期TDS>1g/L的地下水分布在新乡以东的部分地区、兰考县城东镇以及太康县以东地区。枯水期地下水主要以HCO3型水为主,丰水期河南平原的北部、南部主要以HCO3型水为主,而中部主要以HCO3-SO4型水为主。丰、枯水期地下水水化学特征的差异是在气候(降水、蒸发)及人类活动等因素的影响下形成的。     

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。     

百泉泉域岩溶地下水水化学演化特征及成因

百泉泉域岩溶地下水是河北邢台市生产和生活的主要供水水源。近年来受到自然条件变化和人类活动的影响,泉域地下水流场明显改变,水化学场演变机制有待查明。本研究在水文地质调查和样品采集测试的基础上,采用统计学方法（描述性统计、Person相关系数）、饱和指数计算和水化学方法（Piper图、Stiff图、Gibbs图、离子比例系数）对泉域岩溶水化学特征展开了系统分析。结果表明:泉域岩溶水为弱碱性淡水,Ca2+、Mg2+、HCO3-、SO42- 是地下水中的主要离子,主要来源于方解石、白云石和石膏的风化溶解,Na+和Cl-主要来源于少量岩盐的溶解。沿着径流方向方解石相对于地下水由溶解状态转变为平衡状态,而白云石、石膏和岩盐一直处于溶解状态。补给区和北部径流区基本为HCO3-Ca·Mg型水,七里河、沙河附近和南部煤铁矿区岩溶水除HCO3-Ca·Mg型外,还多出现HCO3·SO4-Ca型、CO3·Cl-Ca·Mg型和HCO3·SO4-Ca·Mg型水,煤铁矿区附近岩溶水中SO42- 的升高是受到了高SO42- 矿坑排水的混合影响。蒸发浓缩作用仅在水位埋深浅且地下水流动相对滞缓的排泄区较为明显,排泄点——百泉泉水为HCO3·SO4·Cl-Ca·Mg型。此外,人类工农业活动改变了地下水的径流条件和水质,使局部岩溶水中NO3-、Cl-、Fe、总硬度含量升高甚至超标。      

巴丹吉林沙漠腹地湖泊的水化学特征及其全新世以来的演变

本文阐述了巴丹吉林沙漠丘间地湖泊及其周围浅层地下水的水化学特征。在研究地区湖泊中的TDS变化范围较大,介于1.2g/L和398.2g/L之间。微咸湖泊属于Na(Ca)(Mg)Cl(SO₄)(HCO₃)类型,而含盐量高的湖泊则属于Na(K)Cl(CO₃)(SO₄)类型。文章根据同位素分析结果,提出了浅层地下水年龄都较年轻的观点。结合对古湖岸地貌与沉积的研究,文章还指出巴丹吉林沙漠地区湖泊在全新世发生过明显变化,湖水矿化度的增高和水域面积的快速萎缩是由于全新世中期以来出现的干旱化所造成的。     

四川省盐源县盐泉的特征与形成

研究天然盐泉的形成有助于揭示陆地水文循环过程中的物质迁移。采用水文地球化学的方法,分析四川省盐源县的9个泉水和卤水水样的水化学特征和同位素特征,探讨盐泉的溶质来源,总结盐泉的成因模式。水样可以分为TDS为311.69 g/L的Cl-Na型卤水、TDS为55.77~89.43 g/L的Cl-Na型盐泉、TDS为1.17 g/L的Cl-Na型微咸泉和TDS为0.26~0.56 g/L的以HCO₃-Ca、HCO₃·SO₄-Ca·Mg型为主的淡水泉。泉水和卤水的氢氧同位素显示其来源于大气降水;水样的特征系数显示盐泉和卤水都属于溶滤型,且指示研究区基本不具有找钾前景。泉水的盐分主要来源于石盐、方解石、石膏和白云石等矿物的溶滤。盐泉的形成模式可以概括为:在山区获得大气降水入渗补给后,地下水经历较浅和较深的地下径流并且溶滤含盐地层或者盐矿,使其矿化度升高,在地形较低处汇集出露地表成泉。     

罗山自然保护区地下水化学特征研究

罗山自然保护区是宁夏中部的水源涵养林区。通过对罗山地下水进行取样分析、综合运用描述性分析、因子分析的方法,对地下水化学成分的统计特征及其在空间上的变化规律进行了分析研究。结果表明:①罗山浅层地下水中HCO3-和SO42-绝对含量较高,为地下水中的主要离子。以罗山为中心,向四周辐射,地下水化学类型特征及演变规律;地下水中的Mg2+、Na+、Cl-、SO42-、NO3-和TDS的相关程度很高,主要是来自沉积砂岩、板岩中的长石、石英和绢云母;区内硫酸根离子、氯离子和水的总硬度普遍超标,咸水区对人体有害的氟化物含量超标,部分微咸水区的氟化物含量超标,淡水区未出现超标现象。     

皖北典型区高氟深层地下水的分布及影响因素

选取皖北典型区深层地下水的氟作为研究对象,在资料收集、水文地质调查、采样测试的基础上,获取了81个深层地下水及71个浅层地下水样品的测试数据。综合运用描述性统计、相关性分析、离子比例系数和Piper图示法,分析深层水氟的分布特征、来源及形成影响因素,结果表明:皖北典型区的深层地下水氟含量具有四周低、中部高的特点;高氟水多呈弱碱性,依据水化学类型特征可将该研究区划分为三个系统:亳州系统、阜阳系统和蒙城系统。亳州系统多为Cl—Na型水,阜阳系统多为HCO3—Na型水,蒙城系统较复杂,包括Cl—Na型、HCO3·SO4·Cl—Na型、HCO3—Ca·Mg型及HCO3—Na·Mg·Ca型水;深层地下水中氟的主要来源是含氟矿物的溶解;弱碱性水、溶解/沉淀作用和阳离子交替吸附作用是影响皖北典型区深层地下水氟形成的主要影响因素。     

巢湖北岸浅层地下水水化学成分与分布规律

以巢湖北岸1000km2范围内的地下水为研究对象,采集样品130个,利用多种方法测试了15种水质指标。综合运用描述性分析、Piper三线图、相关性分析和离子比例系数,系统地研究了地下水水化学的分布及空间变化特征。最后得出:①巢湖北岸地下水属于弱酸—弱碱性水,水体硬度基本上不大,TDS基本上小于1g/L,水质属于淡水。②主要超标指标为F-、NO3-、总硬度、NO2-,污染类型主要表现为氟污染、总硬度和氮污染;③研究区地下水水化学类型复杂,共有28种水化学类型,其中比例比较大的水化学类型为:HCO3 Cl-Na Mg、HCO3 SO4-Na Mg、HCO3 SO4 Cl-Na Ca、HCO3 SO4-Na Ca Mg,分别占总类型的11.38%、8.94%、8.94%和7.32%。④通过计算c(Na+)/c(Cl-)系数,发现区内大多地下水的水质存在变异。     

基于水化学及稳定同位素的西藏察雅地下热水成因研究

西藏察雅分布有两处地下热水,其中娘曲热水流量达23 356 m ³/d,温度达36 ℃,掌握其成因以及地下水循环模式对铁路隧道的规划建设具有重要意义。为查明地下热水水化学特征及其成因模式,采用同位素水文地球化学方法进行研究。结果表明:两处地下热水主要阳离子为Ca ²⁺和Mg ²⁺,主要阴离子为SO₄^2-和HCO₃^-,溶解性总固体含量为1 255~2 051 mg/L,水化学类型分别为SO₄·HCO₃-Ca·Mg型和SO₄-Ca·Mg型。氢氧同位素分析结果表明,地下热水补给来源主要为大气降水,并具有 ¹⁸O漂移现象,反映了热水与围岩的氧同位素交换效应。地下热水的补给高程为4 146~4 185 m,热储温度为53.1~61.0 ℃,循环深度为1 409~2 020 m。其成因模式为:地下水在东北部高山区接收大气降水入渗补给,沿岩溶裂隙管道径流,经深循环获得大地热流加热,受构造及岩层阻水影响沿断层上升,在上升过程中与份额达0.79~0.91的浅层地下水混合,于沟谷等地势切割处出露成泉。综合水文地质条件与隧道位置分析,隧道穿越的两处岩溶富水条带,东部岩溶富水区对隧道突涌水威胁较小;西部岩溶富水区对隧道存在构造岩溶水高压突涌水风险,后期应注意防范。     

天津平原区浅层地下水水化学特征及碳酸盐风化碳汇研究

大气 CO₂浓度在控制全球气候变化方面具有至关重要的作用,研究碳循环、CO₂收支平衡和精确评估是制定区域CO₂减排策略和寻找新的碳汇途径最重要的组成部分。碳酸盐风化碳汇是全球碳循环研究的一个重要方向。为此,本研究以天津平原区浅层地下水为研究对象,通过对地下水调查及水样的采集与分析,运用水化学分析方法分析了地下水水化学特征,并估算了地下水总储存量、DIC储量和碳酸盐风化碳汇量。研究结果表明:浅层地下水化学场自北部山前平原向南部冲积平原和滨海平原,呈现出自北而南和由北西向南东的水平水化学分带规律,地下水由低浓度的淡水、微咸水变为高浓度咸水,沿此方向水化学类型由HCO₃-Ca·Na·Mg→Cl·SO₄-Na→Cl·HCO₃-Na→Cl-Na型转变;淡水区、微咸水区和咸水区面积分别为733、3 034和6 564 km²。地下水水化学组分中Ca²⁺、Mg²⁺和 {\mathrm{HCO}}_3^{-}主要来源于碳酸盐的溶解作用。研究区浅层地下水总储存量为2 241 640万m³,总DIC储量为8.13×10⁶ t,总碳汇量为4.11×10⁶ t。研究区浅层地下水淡水区、微咸水区和咸水区地下水储存量分别为157 799万、6 245 936万和1 459 247万 m³,DIC浓度分别为19200、19200和19342 mg/L,DIC储量分别为0.67×10⁶、1.65×10⁶和0.58×10⁶ t,碳汇量分别为0.22×10⁶、0.90×10⁶和2.98×10⁶ t。沿地下水流向,DIC、储量和碳汇量的空间分布均呈现出由低到高的趋势。     

内蒙古杭锦旗气田区地下水化学特征及其形成机制

对内蒙古杭锦旗气田区浅层地下水运用Piper三线图、Gibbs图、氯碱指数图等方法进行水化学特征及其形成作用分析研究,结果表明：杭锦旗气田区浅层地下水具有较高的矿化度,偏碱性,硬度较大,枯水期TDS浓度和总硬度高于丰水期;研究区浅层地下水化学组分在小范围内具有一定的空间变异性,地下水阳离子以Na+、Ca2+为主,阴离子以HCO3-为主,水化学类型主要有HCO3 Ca型、HCO3 Na型和SO4·Cl Na型;研究区浅层地下水化学组分来源于碳酸盐矿物、硅铝酸盐矿物和蒸发岩的风化溶解,且丰水期和枯水期水化学组分有微弱变化,地下水化学特征的形成以岩石风化溶解作用为主。