吉林西部水文地球化学演化规律研究

地下水是半干旱地区水资源和生态环境安全的重要保证，研究半干旱地区地下水化学演化对区域生态环境保护和水资源管理具有重要意义。半干旱蓄水盆地有其独特的气候环境、地质环境和水化学环境，具有水平和垂直分带性的水文地球化学特征。本文以吉林省西部典型干旱农业区为例，基于野外调查及水质取样分析数据，采用多种方法刻画了研究区水平和垂直方向的水文地球化学演化规律。研究区地貌条件变化使地下水水流动力环境和地层岩性发生变化，驱动了主要水化学作用的变化，使地下水化学作用由溶滤作用逐渐过渡至阳离子交替吸附和蒸发浓缩作用，由补给区至排泄区，潜水水化学类型由HCO3-Ca型变为HCO3-Na型。承压水在补给区以溶滤作用为主，排泄区的水化学特征主要受含水构造控制及温暖干旱的沉积环境控制。水文地球化学模拟结果表明潜水水化学的形成受方解石/白云石的沉淀、石膏/萤石/岩盐的溶解、蒸发稀释作用（稀释存在于灌区）和Ca-Na离子交换的控制，承压水化学的形成受方解石的沉淀及白云石/石膏/萤石/岩盐的溶解控制。研究结果对吉林西部地下水开发利用及水生态环境保护具有重要现实意义，也对其他半干旱蓄水盆地的水化学演化研究具有指导意义。     

塔城盆地北区承压地下水化学特征及其形成机制

基于2015年8月在研究区采集的81个地下水化学和同位素数据,分析了塔城盆地北区承压水化学类型分布特征,并结合研究区水文地质条件,采用背景比拟法、Gibbs图、氘盈余模型、离子比值法、氯碱指数及钠吸附比等水化学分析方法,分析了地下水化学形成作用及其演化机制。结果表明:承压含水层普遍赋存水质较好的淡水,水化学类型以HCO_3-Ca型(Ca·Mg型、Ca·Na型)水为主。随地下水径流方向,承压水TDS及水化学类型呈较好的水平分带规律,即从承压水的上游区,沿区域地下水流向,地下水TDS逐渐升高,水化学类型由HCO_3-Ca型水,演化为SO_4·HCO_3~-Ca·Na型和SO_4~-Ca·Na型水。承压水化学特征,主要受水岩作用控制,蒸发作用对其影响有限,而且基本未受人类活动影响。整体上,在上游区,承压水化学组成主要受碳酸盐矿物和正向阳离子交替吸附作用的影响,而在中、下游区主要受石膏溶解影响。在个别径流路径上,正向阳离子交替吸附作用对地下水化学组成的影响超过矿物溶滤作用。     

吉林省长岭县浅层地下水水文地球化学演化规律分析

开展地下水水文地球化学形成演化机制的研究,对水质评价和水资源合理利用具有重要意义。本文利用吉林省长岭县1981-2003年间潜水和承压水的水质分析结果,采用水文地球化学方法研究了区内地下水的水文地球化学作用及水质演化规律。选取198个水质监测点进行分析、处理,运用Piper三线图解法、Gibbs图解法、离子比值分析法对吉林省长岭县地下水水文地球化学形成演化机制进行研究。研究结果表明:研究区地下水主要受到阳离子交换作用和岩盐溶解作用影响,其阴离子以HCO-3为主,阳离子以Ca2+和Na+为主,地下水偏弱碱性,硬度较大。研究区潜水水化学类型以HCO3—Ca为主,承压水水化学类型以HCO3—Na为主,地下水水化学类型较稳定,地下水水质受人为因素影响较小。     

齐齐哈尔市潜水水化学演化规律分析

为研究齐齐哈尔市潜水水化学成分尤其是硝酸盐氮等无机污染组分的时空演化规律,以区域地下水流场特征和不同时期潜水样品采集测试数据为基础,利用PhreeQC水文地球化学模拟软件建立3组反应路径模型,通过饱和指数计算和质量平衡模拟方法进行水化学时空演化规律分析。模拟结果表明PathA、C所处的河谷平原区相对PathB所在的冲积平原区而言,在潜水水化学类型、矿物溶解沉淀性的时空变化幅度较大,水中常规组分及污染组分NH4+(N3-)、NO3-(N5+)、NO2-(N3+)参与反应的能力比较活跃,"三氮"污染更为严重;水岩环境中铝硅酸盐矿物和石英逐渐趋于溶解,碳酸盐矿物始终处于饱和状态。研究认为,溶滤作用、阳离子交换吸附作用、浓缩作用及人类活动,导致潜水中Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、"三氮"等含量和组成上的时空变化,是引起水化学类型和水岩环境矿物组成发生改变的主要原因。     

关中盆地潜水水文地球化学演化机理

在分析关中盆地水文地质背景的基础上,根据地下水的水文地球化学特征,讨论了研究区潜水的形成机理。结果表明:地下水水动力和水化学类型具有明显的水平分带特征,水动力场对水化学类型的分布起着控制性作用;Cl-浓度与TDS的大小可用来表征研究区的蒸发强度;研究区内地下水离子交换作用主要发生在高矿化度的地下水中。PHREEQC模拟结果显示,沿地下水流向,路径1、2以方解石和石膏的沉淀为主,离子交换方式主要是Na+-Ca2+交换;而路径3则以方解石沉淀、白云石和石膏溶解为主,除发生Na+-Ca2+离子交换外,还存在着Ca2+-Mg2+交换现象。     

皮山河流域水文地球化学空间分布特征及演化规律

干旱区地下水资源是维系当地经济、生活、生态的重要因素。皮山河流域地下水从山前冲洪积砾质平原至细土平原,矿化度逐渐变大,水质逐渐变差,水化学类型由重碳酸-钙镁型逐渐向氯硫酸-钠型演变;潜水中CO_2、H_2O逐渐逸出,潜水形成主要由溶滤作用演变为蒸发浓缩作用控制,伴随Ca~(2+)置换Na~+的离子交换作用;而承压水中溶解占主导作用。     

秦岭北麓地下水水文地球化学演化规律及模式

秦岭北麓是黄河重要的水源涵养区,分析其水文地球化学特征及演化模式对于加强秦岭地下水资源的开发与保护、推进关中平原乃至黄河流域生态保护与高质量发展具有重要意义。利用2019—2021年在渭河流域开展水文地质调查所获取的资料,运用数理统计、水文地球化学反向模拟等方法,分析了秦岭至渭河河谷地下水的水文地球化学演化规律及模式。结果表明：由基岩区至细土平原区,地下水水化学类型由HCO3-Ca型向HCO3·SO4-Ca·Na型转变,溶解性固体总量（TDS）浓度由254 mg/L增至889 mg/L,分带性不强;随着地下水流动,水-岩作用主要由碳酸盐岩风化溶滤控制向硅酸盐岩与岩盐风化溶滤控制转变,同时阳离子交换作用增强;14C测年显示研究区地下水年龄多在2 450 a以内,地下水循环更新快,蒸发浓缩作用不显著;山前洪积扇作为地下水重要的涵养区与径流通道,对于关中平原潜水和承压水水质保障有关键作用,由于洪积扇含水层防污性能差,在地下水开发利用和工农业活动中要加强地下水资源的保护。     

柳林泉域岩溶水化学演化及地球化学模拟

为揭示柳林泉域岩溶水化学演化机理,在对柳林泉域水文地质调查的基础上,从岩溶水阴阳离子组成和矿物饱和指数入手,分析了岩溶水化学特征及其演化过程,通过建立逆向地球化学模型,模拟了岩溶含水层中的水岩作用。结果表明:沿地下水流动路径,柳林泉域岩溶水化学类型由补给区的HCO_3-Ca·Mg型演化为径流区的HCO_3·SO_4-Ca·Mg型,在排泄区演化为HCO_3·SO_4-Ca·Na型。柳林泉域岩溶水化学演化的主要地球化学作用为碳酸盐岩和石膏的溶解作用,且沿地下水流动路径,由补给区的方解石和白云石共同溶解作用,逐渐向径流区的白云石和石膏溶解作用为主演化,排泄区还发生了岩盐溶解作用。去白云岩化作用和Na~+-Ca~(2+)离子交换吸附作用在径流区和排泄区影响岩溶水化学类型。     

密怀顺地区生态补水对地下水水化学的影响分析

基于北京市密怀顺地区2019年3月至2021年12月外源水及地下水质监测数据,综合运用水化学分析方法,分析了不同外源水生态补水对地下水水化学的影响;同时,采用离子比例关系图和水文地球化学模拟软件(PHREEQC)进行地下水化学的成因分析。结果显示,南水各离子浓度较低,再生水中各离子浓度显著高于南水与地下水。外源水入渗对地下水水化学的影响表现为水化学类型逐渐向外源水靠近,研究区中部地下水在南水影响下水质变好。研究区生态补水时,主要受混合与方解石溶解沉淀作用影响。研究区南部地下水在引温济潮再生水影响下,发生脱硫酸作用,使得SO₄^2-降低,方解石的沉淀量增加,明显改变地下水演化。     

乾安县地下水水化学特征分析

乾安县地下水主要有第四系孔隙潜水、第四系孔隙承压水、上第三系裂隙孔隙承压水。研究区地下水水化学具有时空变化特征。空间分布特征分为水平分布特征和垂向分布特征。水平分布特征是:随着地理位置和地质构造的不同,不同层位的地下水水化学类型呈现不同的变化规律。垂向分布特征为:第四系孔隙潜水水化学类型比较复杂,而第四系孔隙承压水水化学类型比较简单,上第三系裂隙孔隙承压水水化学类型趋于单一化。根据研究区32个观测井的多年观测资料(以中部9号观测井为例),结合多年气象观测资料对第四系孔隙潜水和第四系孔隙承压水的地下水中主要离子成分和次要离子成分多年变化特点进行分析比较,得出地下水水质的多年变化特点以及形成原因。     

北京市房山平原区地下水超采评价

北京市房山平原区地下水超采已引起一系列环境地质问题。为进行地下水资源合理开发、配置与有效管理,依据地下水超采区评价导则,以超采系数、地下水位、地面沉降、地下水质量和地下水污染指标为评价指标,运用GIS对北京市房山平原区地下水超采情况进行了计算与叠加分析。结果表明,房山平原区一般超采区面积215.7km2,严重超采区面积231.5km2,禁采区面积139.9km2。该评价结果为管理部门更加科学、合理、有效的水资源管理提供依据。     

黑龙江杜尔伯特县节水增粮行动项目地下水资源分析与预测

在对节水增粮行动项目区的地质、水文地质条件进行研究的基础上,进一步分析了杜尔伯特蒙古族自治县节水增粮行动项目区地下水的补给条件和动态特征,对潜水和承压水资源量分别进行计算,对2015年进行供需平衡分析,采用开采强度法对地下水开采进行预测分析计算,采用水位恢复法预测地下水状况。计算结果表明:论证单元区地下水补给资源量为12 320.25万m3/a,可开采资源量为10 472.26万m3,总需水量为8 719.4万m3,需水量小于可开采量,各论证区可开采量均有剩余。采用开采强度法对水源地进行水位降深预测,在无补给且连续24天开采情况下,最大水位降深为1.82m,平均水位降深1.37m。从停止开采的24小时内动水位恢复迅速,从第10天以后水位回升缓慢,到第120天基本回复至初始状态。     

华北平原地下水中有机物淋溶迁移性及其污染风险评价

根据有机污染物的物理化学性质,估算了91种有机物在土壤中的半衰期和有机碳吸附系数,并分析了这些有机物在土壤中的淋溶迁移性。结果表明：对于所研究的污染物,它们的地下水污染指数与其有机碳吸附系数有着很好的负相关性,这为评价地下水中主要有机污染物的污染指数(淋溶迁移性)提供了简易方法。所评价的91种有机物中,38种具有高淋溶和迁移性,易对含水层造成较大范围的污染。通过分析发现,华北平原区域地下水中主要有机物的检出率与其淋溶迁移性有着一定的相关性。因此,地下水污染指数法的应用将有助于预测有机物对地下水的污染风险。     

新疆伊犁河谷平原区地下水环境背景值研究

综合运用图解法、格鲁布斯检验法、夏皮洛-威尔克检验法等,对地下水化学特征及地下水环境背景值进行分析与计算。研究结果表明:伊犁河谷平原区地下水阳离子以Ca~(2+)、Mg~(2+)为主,阴离子以HCO_3~-为主,地下水主要水化学类型为HCO_3-Ca、HCO_3-Ca-Mg、HCO_3-SO_4-Ca-Mg;该区地下水化学成分的形成以溶滤作用、阳离子交替吸附作用为主,还与人类活动有关。地下水化学元素分布类型以对数正态分布为主,正态分布较少,无偏态分布类型。研究结果对该区地下水的环境影响分析和预测,判断环境污染程度及评定环境质量的优劣,合理开发利用地下水资源具有重要意义。     

孔隙承压水盆地超采评价与限采规划

为客观评价孔隙承压含水层的超采程度，以地下水资源的可循环再生能力作为可持续开采的约束，通过对各项补给的来源、途径和性质的分析，确定可持续开采量的构成。文中以安徽淮北平原西部孔隙承压水盆地超采评价为例，对上述过程进行阐述，结合承压水流系统的数值模型，评价研究区的可持续开采量和超采程度，并在此基础上，提出限采规划方案。     

西北诸河区平原区地下水资源可开采量分析

利用近期(1980~2000年)地下水资料,采用可开采系数法,分别计算了西北诸河区各水资源二级区和各省(区)平原区M≤2 g/L矿化度分区的浅层地下水多年平均可开采量。并分析了各水资源二级区和各省(区)地下水可开采量的计算成果,阐述其分布特征。     

卡拉贝利水库对河流末端地下水埋深的影响

重点水利枢纽工程区域环境现状、发展趋势及水库运行对环境可能产生的影响是环境影响评价工作的重要组成部分。本文分析了克孜河下游河岸林草区的水分运动和补给关系,计算地下水补给量变化值和埋深变化值,预测卡拉贝利水库修建后天然植被的生长状况,为项目决策和工程环境管理提供科学的依据。通过建立区域水均衡模型,模拟工程修建前后,区域地表水与地下水的水量分配和流转关系及平衡状况变化,通过监测研究区地下水埋深数据,模拟工程建成前后河流末端河岸带林草区地下水埋深的分布变化情况,分析由于工程建设导致地下水位变化进而对河岸带林草的影响。结果表明:研究区总体上是河道地表径流补给地下水,河道过水期水面线高于地下水位,河道地表径流与地下水的补给关系是地表水补给地下水,在断流期河道两岸地下水位高于河床高程,地下水侧向渗出补给地表水。     

三门峡水库低水位运行对岸边地下水的影响

结合多年的地下水监测资料,分析了三门峡水库低水位运行对岸边地下水的影响.结果表明:三门峡水库低水位运行后,导致区域地下水位大幅度持续下降,形成了三门峡市区、陕县城区、灵宝老城等区域地下水降落漏斗,使地下水的补给、径流、排泄条件及埋藏条件发生了改变,造成了地下水流场的巨大变化.     

黑龙港平原区地面沉降机理分析及预防对策

在邢台市黑龙港平原区,由于大量超采地下水,引起地面沉降、含水层疏干等一系列地质环境问题.通过对该区水文地质特征分析,根据质量守恒原理,用观测的水位资料和区域地质参数,分析地面沉降发展,并计算沉降量等.最后分析地面沉降的危害及预防措施,为该区地下水管理和研究、制定合理的地下水开发利用规划提供了科学依据.     

基于CEEMD-RF模型的渣土边坡地下水埋深预测

地下水是影响渣土边坡稳定性的关键因素之一,地下水埋深预测对分析渣土边坡稳定性具有重要意义。考虑渣土边坡地下水水位的高度非平稳和非线性特点,提出了一种基于相空间重构的互补集合经验模态分解-随机森林（CEEMD-RF）的地下水埋深预测模型。以广州市某渣土边坡SW2水文观测孔为例,将基于相空间重构的CEEMD-RF模型应用于该渣土边坡的地下水埋深预测,并与相空间重构的RF模型预测结果进行对比分析。结果表明:利用CEEMD-RF模型对地下水埋深预测的拟合优度为0.997,均方根误差为0.03 m,优于相空间重构的RF模型预测结果;基于相空间重构的CEEMD-RF模型预测的地下水埋深序列能很好地反映地下水埋深的尖变点。