顾北矿区地下水化学特征及成因分析

为研究顾北矿区地下水水化学特征及其控制因素,快速准确判别矿区突水水源提供依据。采用常规数理统计、Piper三线图、相关性分析、TDS与各离子关系图、Gibbs图以及离子比例系数6种方法对研究区地下水22个水样进行系统的研究分析。结果表明:研究区内含水层总体上呈弱碱性;阳离子以K~++Na~+为主,阴离子以Cl~-为主,HCO_3~-和SO_4~(2-)次之;新生界下含和煤层顶板砂岩水质类型为Cl-Na+K型,底板砂岩水质类型为Cl·HCO_3~-Na+K型,太灰和奥灰含水层水质类型Cl·HCO_3-Na+K·Ca型和SO_4·HCO_3-Ca型;地下水水化学性质受水岩相互作用的影响。     

潘三矿区地下水化学特征及成因分析

为了研究潘三矿区地下水水化学特征及其成因、快速准确判断巷道突水水源和提前做好防治水工作,对研究区内地下水水样进行取样分析。综合利用常规数理统计、Piper三线图、相关性分析、TDS与各离子变化曲线图、Gibbs图和离子比例系数图来分析地下水水化学的空间分布规律和形成原因。结果表明:各含水层中水质呈弱碱性、TDS值普遍较高,离子变异系数均小于1,且分布比较稳定;井田内阳离子以K~++Na~+为主,阴离子以Cl~-为主,其次是SO_4~(2-),HCO_3~-;区内新生界下含和灰岩含水层中的水化学类型分别为Cl-Na型和Cl-Na型、SO_4·HCO_3·Cl-Ca·Na型,煤系砂岩含水层的水质类型为HCO_3·Cl-K+Na型、Cl-Na型和Cl·SO_4-Na型;最后得出地下水化学成分的形成过程中以蒸发岩溶解作用为主、其次为碳酸盐溶解。     

阜东矿区水文地球化学特征及其形成作用

以淮南煤田阜东矿区充水含水层为研究对象,采用统计分析、离子组合比分析及主成分分析法等对"底含、二叠、太灰、奥灰"等4个含水层共75个水样的水化学数据进行分析,结果表明:该矿区充水含水层阳离子以Na~+为主,阴离子以Cl~-为主,太灰中HCO_3~-含量较高,奥灰中SO_4~(2-)含量较高,水质类型以Cl-Na型、HCO_3-Na型、Cl·HCO_3-Na型为主;含水层中主要发生盐岩溶解与离子交换作用,其交换强度为二叠系砂岩含水层大于太灰与奥灰含水层,而"底含"最弱。     

煤矿区地下水常规离子定量化来源解析

为了阐明任楼煤矿地下水系统水化学组成控制因素以及常规离子的定性与定量来源,对4个含水层水样主要离子浓度进行了一系列的统计分析(相关性分析、因子分析以及Unmix模型分析)。结果表明,矿区不同含水层系统的水样主要离子浓度互不相同,水化学类型主要为Na-Cl型。相关性分析显示:Ca~(2+)、Mg~(2+)、SO_4~(2-)、Na~++K~+和HCO_3~-存在同源的关系,且2组离子在含水层系统中还存在此消彼长的关系。通过因子分析确定了硅酸盐矿物的风化(源1)和蒸发矿物的溶解(源2)为控制矿区地下水化学组成的2个主要源,且EPA Unmix模型定量分析显示源1对煤系的贡献率>80%,源2对太灰和奥灰的贡献率分别>50%和>60%。     

江油市规划应急水源地地下水水化学特征分析

通过在江油市规划应急水源地及其上、下游采集地下水水样进行化学分析,共采集15个样品。结合主离子浓度、Piper图及沿程变化对该水源地地下水的水化学特征及其上、下游地下水水化学变化规律进行分析,结果表明:研究区地下水呈弱碱性,属硬度水和极硬度水,TDS平均值为281.446mg/L,其中阳离子以Ca~(2+)、Mg~(2+)为主,Na~++K~+次之;阴离子以HCO_3~-和SO_4~(2-)为主,Cl~-较少;地下水的化学类型为HCO_3~--Ca~(2+)。在沿程变化上,自上游至下游,地下水TDS及主离子均有整体增加的现象。地下水化学类型由HCO_3~--Ca~(2+)型变化为HCO_3~-·SO_4~(2-)-Ca~(2+)·Mg~(2+)型。     

沁水盆地南部山西组煤储层产出水的化学特征

为研究沁水盆地南部柿庄南煤层气开发区块山西组3号主采煤层的地下水径流与水化学特征,从该区采集了煤层气井排出水样,对主要离子浓度进行测定,并分析离子浓度展布特征。研究结果表明:研究区水质类型以Na-HCO_3-Cl或Na-HCO_3型为主;由东向西呈现出水文径流区(氧化环境)到滞流区(还原环境)的过渡特征,受控于矿物溶解反应,KDS、Na~+、K~+、Cl~-、Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_3~-等离子浓度由东向西逐渐增加,SO_4~(2-)由于脱硫酸效应呈相反变化趋势,高产井多分布于高矿化度、高离子浓度的区域,离子浓度与矿化度指示了研究区的地下水径流特征,可以作为判断煤储层水动力条件与开发有利区的参考因素。     

近煤层薄层灰岩含水层水岩作用

为了揭示主要水岩作用,解释近煤层薄层灰岩含水层水文地球化学演化,为煤矿出水水源判别和矿井水处理提供依据,基于水化学类型的分析、地下水主要离子和TDS的关系以及离子之间的关系,通过图示法研究赵家寨矿薄层灰岩含水层水化学演化过程中的主要水岩作用。结果表明:水化学类型主要为HCO_3一SO_4;主要水岩作用为阳离子交换反应、黄铁矿氧化、石膏的溶解,其中阳离子交换反应导致Na~+浓度高于Cl~-浓度,Ca~(2+)相对于HCO_3~-亏缺,黄铁矿的氧化反应导致Ca~(2+)比SO_4~(2-)浓度高。     

基于GIS和相关性分析峰峰矿区岩溶水水化学特征

应用Arc-GIS、离子相关性及比例系数法方法对峰峰矿区的地下水水化学特征进行研究。结果表明,峰峰矿区奥灰岩溶水pH值为7.45～7.86,偏碱性。基于Arc-GIS中DTM方法对奥灰岩溶水地下水类型进行分区,主要为HCO_3·SO_4-Ca·Mg型水,部分为HCO_3·SO_4-Ca型水。Cl~-是随环境变化的敏感因子。地下水在流动过程中发生的水—岩作用以方解石和白云石的溶解作用为主;并伴有石膏、岩盐、硫酸盐的溶解反应以及阳离子置换作用。揭示了矿区奥灰岩溶含水层径流条件整体较好,局部地区径流条件有变化,为矿区煤炭开采水害防治和地下水资源的可持续利用提供依据。     

华北隐伏型煤矿区地下水化学及其控制因素分析——以宿县矿区主要突水含水层为例

采用宿县矿区主要突水含水层四含、煤系、太灰地下水样常规离子(K~++Na~+,Ca~(2+),Mg~(2+),Cl~-,SO_4~(2-),HCO_3~-,CO_3~(2-))、pH值、TDS等数据,利用离子组合比和主成分分析方法探讨了水化学成分的形成机制,进一步通过研究主成分荷载得分与水化学类型的空间分布规律,分析了矿区地下水水化学形成及其控制因素。研究结果表明:宿县矿区主要突水含水层水化学数据差异是不同地下水化学成分形成作用的综合反映,其中煤系以阳离子交替吸附或脱硫酸作用最为显著,而四含、太灰以黄铁矿氧化或碳酸盐、硫酸盐溶解作用最为显著。宿县矿区采矿活动与地质背景条件不同程度地影响了主要突水含水层水化学成分形成作用与水化学类型的空间分布,其中四含主要受采矿活动控制,煤系主要受断裂(层)控制,太灰主要受采矿活动、断裂(层)与褶皱控制。     

川南红层地区地下水赋存环境及水化学特征分析——以宜宾市屏山县为例

在对宜宾市屏山县地区地下水水文地质调查的基础上,对屏山地区地层分布、构造及含水特征等地下水赋存环境进行了研究,将地下水分为松散岩类孔隙水、基岩裂隙水、碎屑岩类孔隙裂隙层间水和碳酸盐类裂隙溶洞水;通过分析研究区122组水质样品的水化学特征,结合Piper三线图,建立了地下水类型空间分布图;在此基础上,利用相关性分析、主成分分析和离子比例系数分析,解释了地下水的控制性影响因素,揭示了屏山地区地下水化学空间分布特征及成因规律。结果表明:屏山地下水类型主要以HCO_3~--Ca~(2+)、HCO_3~-·SO_4~(2-)-Ca~(2+)、HCO_3~--Ca~(2+)·Mg~(2+)和HCO_3~-·SO_4~(2-)-Ca~(2+)·Mg~(2+)型为主,主要受到地层岩性的溶滤作用和大气降雨的影响,对指导川南地区地下水开发利用规划具有重要的现实意义。     

浅层地下水水化学和同位素地球化学特征研究 ——以江汉平原西部为例

为研究平原区潜水和承压水化学成因和演化,以江汉平原西部为例,综合利用统计学、离子比值法和氢氧、锶同位素地球化学等探讨研究区地下水化学特征以及水文地球化学特征。结果表明,研究区孔隙水潜水水化学类型以HCO_3-Ca和HCO_3-Ca·Mg型为主,承压水均为这两种类型。地下水主要受大气降雨的补给,潜水受到了一定程度蒸发作用的影响。溶滤作用是江汉平原西部浅层孔隙水的主要水文地球化学过程,主要离子关系和锶同位素比值结果均表明地下水化学组分主要来源于碳酸盐矿物、硫酸盐矿物的溶解,少量来自于盐岩溶解。潜水和承压水中均发生了少量的阳离子交换吸附,导致Na~+增加,但承压水中的阳离子交换吸附作用小于潜水。     

贵州六志岩溶大泉系统地下水化学及同位素特征

六志岩溶大泉系统位于贵州省安顺市镇宁县江龙镇,系统内出露众多岩溶大泉,为岩溶地下水资源保护以及识别系统内水化学特征和地下水来源提供依据,以不同含水岩组为切入点,通过采集不同季节地下水及大气降水样,针对其中主要阴阳离子浓度、D和~(18)O组成、T含量以及TDS浓度值进行对比分析。结果表明:K~+、Na~+离子含量表现为,碎屑岩碳酸岩与碎屑岩互层纯碳酸岩;Ca~(2+)、HCO_3~-离子含量则相反;地下水化学类型以HCO_3-Ca型为主;TDS含量表现为,纯碳酸岩碳酸岩与碎屑岩互层碎屑岩,丰季枯季;不同含水岩组混杂对地下水TDS含量作用明显;系统内地下水氢、氧稳定同位素均落在安顺地区大气降水线附近,表明这些岩溶下降泉的补给仍来源于大气降水;氚含量的多少与地下水滞留时间,径流路径长度呈反比。     

保德煤矿奥陶纪灰岩水H2S形成机理及防治技术

基于保德煤矿不同时期奥陶纪灰岩水水化学资料,采用离子组合比例分析、水文地球化学模拟等方法,通过PHREEQC软件计算饱和指数来分析奥灰水水化学成分沿流程的变化规律,定性分析奥陶纪灰岩水硫化氢气体形成机理及水岩相互作用对硫化氢气体形成的影响,并对硫化氢气体防控关键技术进行研究。结果表明:从径流区到滞流区,水化学类型由HCO_3-Na(Na·Ca)→HCO_3·Cl-Na·Ca(Ca·Mg)→Cl-Na(Na·Ca),SO_4~(2-)离子含量呈总体增加趋势,最终由BSR作用形成H_2S气体。CH_4和C将硫酸盐矿物还原生成H_2S同时生成CO_2、HCO_3~-。根据现场实际情况设计防喷装置和孔口负压抽放装置。     

准格尔矿区酸刺沟煤矿水文地球化学特征研究

为了准确判别酸刺沟煤矿井下各出水点的充水水源,开展了不同含水层水文地球化学特征研究,结果表明:黄河侵蚀下切奥陶寒武地层,黄河东岸以泉的形式排泄补给黄河水,形成SO_4·HCO_3-Na·Ca型或Cl·SO_4-Na·Mg型水;煤层顶底板各层水的水化学特征比较接近,均属于HCO_3-Ca·Mg·Na型水;岩溶地下水通过黄河底部侧向补给黄河西部隐伏奥灰含水层,形成HCO_3·Cl-Ca·Na型水,且奥灰水与黄河水有较密切的水力联系。分层聚类分析取距离阈值3,可以将所有水样分为4大类群,区分出各含水层水。     

基于改进粒子群BP神经网络的矿井突水水源判别

选取K~++Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、Cl~-、HCO_3~-、SO_4~(2-)6种离子作为判别指标,提出基于Tent混沌映射的自适应混沌粒子群算法(ACPSO),使自适应混沌粒子群算法快速、高效地对BP神经网络完成最优初始化,并将建立的ACPSO-BP神经网络突水水源判别模型进行实例应用。     

武汉长江新城起步区地下水环境特征研究

以湖北省武汉市长江新城起步区为研究区,针对不同含水层的主要离子含量、地下水化学类型、地下水质量等特征进行分析,总结研究区地下水环境特征,并对地下水污染影响因素进行综合分析。结果表明研究区地下水环境整体一般,阳离子以Ca~(2+)为主,阴离子以HCO_3~-为主,水化学类型以HCO_3-Ca·Mg型为主。地下水质量总体为Ⅳ类,局部达Ⅲ类,受赋存地层的原生环境和人类活动双重影响,区内近长江沿岸的孔隙承压水Fe、Mn含量超标,部分农业种植区地下水氨氮超标,部分工业场区地下水总硬度、硝酸盐超标。     

呼吉尔特矿区葫芦素煤矿水文地球化学特征研究

为了弄清葫芦素煤矿各含水层的水文地球化学特征,特别是对主采煤层(2-1煤)存在水害影响的侏罗系含水层,利用各含水层中水化学数据开展了相关研究,结果表明:葫芦素井田内,各含水层可划分为第四系松散孔隙含水层、白垩系孔隙裂隙含水层和侏罗系砂岩裂隙含水层,水体中矿化度自上而下逐渐增加,从500 mg/L逐渐增至5 700~7 800 mg/L,水化学类型变化过程为HCO_3-Ca·Mg型→HCO3-Na型→SO_4-Na型→SO_4·Cl-Na型。     

矿井涌水水源分析的多元矩阵模型及应用

及时准确地识别矿井涌水水源是防治矿井水害的前提。选择Mg~(2+)、Ca~(2+)、Na~++K~+、HCO_3~-、SO_4~(2-)、Cl~-和TDS等常规水化学指标作为水源分析的判别因子,以新庄孜矿28组水样数据构建了水源识别的三元矩阵模型。为检验模型的可靠度,将其用于水文地质条件相近的许厂煤矿涌水水源的识别研究。     

矿井水源指纹图法在矿井突水水源判别中的应用

根据福泉市某矿井的水质资料,选择了Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、NH_4~+、Cl~-、CO_3~(2-)、K~+、SO_4~(2-)、NO-2、Fe~(2+)、HCO_3~-、pH、总硬度、矿化度、氧化还原电位15项指标作为坐标维数,建立了该矿井判别突水水源的水源指纹图,并对3个突水水样进行了判别,最后采用距离判别法对判断结果的准确性进行了验证,结果表明:矿井水源指纹图法能很好并快速的判别突水水源,为判别矿井突水水源提供了一条新的途径。     

基于水化学特征的矿区填土地基水害水源分析

目前大部分的矿区建设是基于回填丘陵沟壑区整平场地,对于这种人造特殊地质结构,易受到水害侵蚀破坏,且水害水源往往多元且不易确定。以山西某一矿区地基水害为例,通过详细的现场调查与水文钻探,确定研究区填土地基毛细水带与稳定水位位置,初步判断水源。在此基础上取水样28件,其中沉降区目标水样14件,可能水来源水样14件,对采取的水样进行水质全分析测试,采用数理统计、Piper三线图、相关性分析、水质类型对比分析法、层次聚类法、离子比例系数等方法对矿区填土地基下地下水的化学特征、水质类型与化学成因进行综合分析,确定地基填土水害具体来源。结果表明：沉降区目标水样与可能水源水样阳离子都以K⁺+Na⁺为主,其中沉降区目标水样中,阴离子都以HCO^-₃为优势阴离子,水质类型为HCO₃·Cl-Na·Mg, HCO₃-Na与HCO₃·SO₄·Cl-Na,可能水源水样中除砂岩裂隙水主要阴离子为HCO^-₃