汉中市西南部岩溶水水化学特征及其形成机制

以陕西省汉中市西南部岩溶水为研究对象,运用水化学和氢氧同位素方法,分析了岩溶水水化学特征及其形成机制,以为岩溶水资源的合理开发利用和探究岩溶地貌发育规律提供理论依据。研究结果表明:研究区岩溶水属低矿化度、弱碱性水,水化学类型以HCO3-Ca型水为主;大气降水是区域岩溶水的主要补给来源,其在转化为岩溶水的过程中受到蒸发作用的影响;岩溶水水化学组分受控于岩石风化作用,以方解石、白云石为主的碳酸盐岩类矿物和以石膏、硬石膏为主的少量硫酸岩盐类矿物是区域岩溶水水化学组分的主要来源,离子比例系数和矿物饱和指数证实方解石是水中主要溶解的矿物,白云石次之;岩溶水与围岩之间未发生显著的δ18O交换,可能与地下水径流强烈、滞留时间短有关。     

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。     

岩溶水化学时空变化影响因素研究

在分析后寨岩溶流域岩溶水水化学动态时空分布特征的基础上,研究在溶蚀作用和土地利用方式两种影响因素作用下岩溶水化学的响应特征。根据Ca2+浓度对1992—1994年后寨岩溶地下河流域上、中、下游3个代表性站点碳酸盐岩的溶蚀速率进行估算,结果表明:溶蚀速率大小受降水量和地下水径流量控制,上游溶蚀速率最大,下游溶蚀速率最小;丰水年的溶蚀速率大于枯水年。后寨岩溶地下河流域上、中、下游不同土地利用方式下,相同和不同降水入渗系数条件下,土壤淋滤到岩溶水中的K+、Na+、Cl-浓度计算结果表明:中游的土地利用方式有利于增大岩溶水中K+、Na+、Cl-的浓度,说明人类活动对岩溶水化学动态变化的影响非常大。     

打狗河流域表层岩溶泉分布特征及水化学特征的影响因素

利用野外调查所得的打狗河流域表层岩溶泉的水化学数据,分析地形地貌、地层岩性、土壤植被、地质构造等因素对表层岩溶泉分布特征及水化学特征的影响。结果表明,打狗河流域表层岩溶泉主要发育于峰丛地貌;白云岩最有利于表层岩溶泉的形成;植被越茂盛,表层岩溶泉越容易发育;地质构造通过控制岩溶发育来影响表层岩溶泉发育。受含水介质中地层岩性控制,打狗河流域表层岩溶泉水化学类型比较集中,主要为HCO₃-Ca型;表层岩溶泉流域面积较小,径流时间、径流路径较短,水岩相互作用较弱,使得其pH值偏低,地下水中方解石饱和指数与白云石饱和指数均未达饱和。     

重庆老龙洞岩溶地下水化学特征及影响因素

为研究老龙洞地下河出口(G3)与表层岩溶泉(G1、G2)水化学特征差异及影响因素,利用统计方法对2012年月尺度的水化学数据进行分析。结果表明:研究区地下水水化学组成以Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_3~-、SO_4~(2-)为主,水化学类型主要为Ca-HCO_3型;Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_3~-浓度变异系数较小,主要来源于碳酸盐岩地层溶蚀,且以石灰岩溶解为主;硫酸与硝酸参与了碳酸盐岩的溶蚀,其中硫酸对碳酸盐岩溶蚀的影响更大;地下水中SO_4~(2-)、PO_4~(3-)、Na~+、K~+、Cl~-和NO_3~-浓度变异系数较大,主要受农业施肥、畜禽粪便、企业废水和生活污水等因素的影响;SO_4~(2-)、PO_4~(3-)、Na~+、K~+、Cl~-浓度表现为地下河高于表层岩溶泉,而NO_3~-浓度表现为地下河低于岩溶泉。     

珊瑚岛礁地下含水层的水-岩作用研究

珊瑚岛礁地下含水层的水-岩作用研究对于岛礁地下水资源开发和保护意义重大。基于西沙珊瑚岛礁水文地质勘察和野外样品采集工作,运用PHREEQC模拟软件初步探讨了地下水水化学组分形成的水文地球化学作用,获得了珊瑚岛礁含水层岩土化学特征并建立了水-岩作用概念模型。研究结果表明:含水层碳酸盐类矿物质量分数占总体97%以上,从上部砂砾沉积层到不整合面下部的珊瑚礁灰岩地层,文石和高镁方解石占比减小,方解石占比增加,出现方解石化。地下水中文石、方解石、白云石的饱和指数与深度呈负相关性,而生石膏的饱和指数和深度具有一定的正相关性。地下含水层的上部水体对碳酸盐矿物的溶蚀作用强于下部高TDS水体。     

岩溶发育深度问题研究现状与展望

岩溶发育的深度问题是岩溶学研究中一个极具挑战意义的理论难题,在水利水电工程建设中常遇到深岩溶问题。相关研究很早就有所开展,目前主要存在9种理论,分别为同步理论、深循环理论、矿液作用理论、古岩溶理论、混合溶蚀作用理论、热液作用理论、适应海平面变化理论、动态平衡理论和岩溶发育深度定量化理论。综合来看,目前的研究尚存在不少问题,进一步的研究应从碳酸盐岩溶蚀的根本机制出发,定量分析溶蚀时间、CO2含量、水流条件等因素对岩溶发育深度的影响。     

云南一把伞季节性岩溶湖群地下水水化学特征及演化规律

岩溶水作为重要的生活和生产水源,是满足人类社会发展和维持生态平衡的重要资源,同时岩溶水作为一种重要的地质营力,对岩溶演化有重要影响。以云南一把伞季节性岩溶湖群为研究对象,在查明水文地质条件和岩溶发育特征的基础上,运用水文地球化学模拟和¹³C_DIC等方法对研究区岩溶地下水水化学组分的演化特征及水岩相互作用等进行了系统研究。结果表明：研究区岩溶地下水受岩石化学风化作用控制,水化学类型为Ca-HCO₃型;地下水中各类矿物在地下水径流路径上存在沉淀、溶解及阴阳离子交替吸附作用;研究区地下水流动性整体较好,但在局部路径上存在阻塞,此处方解石和石膏矿物转移量相较于其他径流路径的大。     

盐酸盐溶液中温度对方解石和白云石溶解度的影响

为了更好的防止岩溶灾害的发生,研究了不同温度条件下盐酸盐溶液对石灰岩和白云岩侵蚀规律。应用美国地质调查所开发的水化学模拟软件Phreeqc对在不同CO2分压下,不同浓度的NaCl和MgCl2溶液中的方解石和白云石的溶解度和温度的关系进行了水化学模拟并进行了实验验证。研究结果显示,在NaCl溶液中,方解石和白云石溶解度均大于在纯水中的溶解度;方解石在MgCl2溶液中的溶解度大于在同条件下NaCl溶液中的溶解度;无CO2分压的情况下,在同浓度的盐溶液中,方解石和白云石的溶解度随着温度的升高迅速升高;在pco2=10-4.5MPa时,方解石和白云石溶解度随着温度的升高而降低,然而始终大于在无CO2分压时的溶解度。在岩溶塌陷区,在与大气联系非常小的地下水系统中,温度的升高能够增强对岩体的侵蚀,从而使塌陷的危险增大;在与大气联系非常紧密的地下水系统中,温度降低(大于0℃)能够增强对岩体的侵蚀,从而使塌陷的危险增大。     

江汉平原西缘地下水水文地球化学过程研究

鄂西丘陵山区地下水向江汉平原运移是较复杂的水文地球化学过程,通过数理统计、水化学分析、Gibbs图以及水文地球化学模拟等方法对江汉平原西缘不同类型地下水运动及其化学组分变化规律进行了研究。结果表明:裂隙岩溶水主要化学类型为HCO_3-Ca和HCO_3-Ca+Mg型,碎屑岩类裂隙水为HCO_3-Ca和HCO_3-Ca+Na型,孔隙水以HCO_3-Ca型为主。方解石和白云石的溶解是丘陵山区主要的水文地球化学过程,孔隙水和裂隙水以岩盐和石膏的溶解为主,裂隙水中还存在阳离子交换吸附作用,少量孔隙水受蒸发-沉淀作用的影响。地下水由丘陵山区向平原区径流过程中发生了石膏以及少量岩盐和钾长石的溶解,同时伴随着阳离子交换吸附和硝化反应,方解石和少量的钠长石因为过饱和而发生沉淀。     

某水源地水化学成分相关性分析

针对研究区的水化学特征，进行了水样的水化学分类，并对水样的离子成分进行了相关性分析。相关性分析结果反映了研究区岩溶水发育的一般规律．从而进一步了解了水源地岩溶水循环系统的特征。     

内蒙古东胜煤田阿不亥普查区地下水水质评价及水化学形成机制

在了解研究区地质、水文地质条件的基础上,对区内15个潜水样品运用基于熵权的密切值法进行了水质综合评价,论述了研究区地下水赋存类型及其水化学特征,分析了其水化学形成机制,并重点利用溶液组分平衡模型计算了方解石、白云岩和石膏的饱和指数,利用质量平衡模型计算并分析了地下水成分沿流程的变化规律,定量分析了溶滤沉析作用对地下水化学成分的影响。结果表明:研究区潜水水质普遍较好,适合人类饮用。地下水水化学成分的形成与演化主要受溶滤沉析作用控制,其中方解石、白云石、石膏的沉淀作用、钾长石的溶解作用以及CO2的逸出是最主要的控制因素,同时地下水水化学成分的形成与演化还受到蒸发浓缩作用、阳离子交换作用、地下水混合作用以及人类活动的影响。     

河西走廊浅层地下水主离子特征及水质评价

为查明河西走廊浅层地下水的主离子特征及浅层地下水水质状况,运用数理统计法、Piper三线图、相关性分析、Gibbs图及离子比例系数等手段,对研究区75个水样点的水化学指标进行了全面研究。在此基础上,采用了模糊综合评价法与内梅罗指数法对该地区浅层地下水进行了水质评价。结果表明:河西走廊浅层地下水整体偏碱性;Cl~-、Na~+、K~+、NO~-_3和SO_4~(2-)在空间上存在较强的变异性;水化学类型整体上为重碳酸硫酸型水;研究区内浅层地下水中的Na~+、SO_4~(2-)和Cl~-很可能有相同的来源;水化学组分主要受蒸发-结晶作用,硅酸盐矿物、蒸发岩盐及硫酸盐溶解的控制。水质评价结果表明人类聚集地浅层地下水水质较差。     

The Aquifer Characteristics of the Dolomite Formation a New Approach for Providing Drinking Water in the Northern Calcareous Alps Region in Germany and Austria

In the Northern Calcareous Alps karst springs and wells in porous groundwater bodies are the common sources of drinking water. While karst springs deliver water with short residence times and extreme variabilities in discharge, porous groundwater bodies include high risks of pollution according to intensive agricultural and industrial activities in the catchment areas. As alternative in this densly populated region in Germany and Austria the widespread but rarely used dolomitic unit Hauptdolomit (HD) was investigated. The purpose was to find indications to identify springs and wells dominated by an HD-aquifer and to find significant differences in age distribution and flow rates between HD-aquifers and karstified groundwater bodies. The assumption was that springs in HD-aquifers do not deliver very young waters and so show significantly lower vulnerability to pollution and less variability in discharge because HD features the necessary retention capacity and very slow diffuse flow on micro fissure systems and also exhibits larger fractures for water sampling and conduit flow. The main results of the study were: (1) the structural setting on the surface is not significant for the internal hydro-geological properties, (2) the hydro-chemical signature gives a good evidence to identify an HD-catchment area, (3) the hydrograph curves show significantly less variability which is the most important advantage over karst springs, (4) mean residence times of 2 years to two decades are conducted by an age distribution which ranges very young as well as more than 50 years old components, (5) the amount of water available from the dolomite formation considerably exceeds the predicted requirements.     

典型岩溶地下河入、出口处强降雨过程中水动态变化

在强降雨过程中,对典型岩溶地下河入口、出口处pH值、电导率、水温、水位进行监测,对比分析了强降雨过程中该地下河入口、出口处水动态变化特征,及入口处水动态变化对出口处的影响。结果表明:强降雨过程中,地下河系统水动态变化对降雨的响应速度快,降雨随岩溶裂隙进入地下河迅速,岩溶含水层对强降雨过程中水资源调蓄能力差。地下河入口、出口处水动态变化差异性较大,上游地下河入口处水化学特征变化速度快,幅度大,受环境影响因素大。地下河出口处水化学变化较上游有规律,主要受稀释作用影响。影响入口处水动态变化的环境因素对出口处水动态变化影响不明显。     

降雨条件下岩溶槽谷泉水的水文地球化学特征

在示踪试验判断岩溶含水介质形态的基础上,通过观测降雨条件下姜家泉泉水的电导率、pH值、水温、泉口实时水位、降雨量以及降雨的pH值、钙离子浓度、电导率和计算出的泉水方解石饱和指数及CO2分压,分析了降雨条件下岩溶槽谷泉水文地球化学行为的动态变化。研究结果表明在以管道为主的岩溶含水介质槽谷中,泉水水位随降雨暴涨暴落,其水温、电导率、pH值、方解石饱和指数和CO2分压对降雨响应迅速,能敏锐地感应和反馈环境的变化。酸雨将可能引起泉水pH值的降低和电导率的升高,因而应重视酸雨对岩溶泉水文地球化学行为和岩溶含水介质演化过程的影响。降雨期间雨水将地表土壤带入地下河,引起泉水浊度的升高,表明此时泉水可能受到微生物的污染。     

岩溶洞穴地下水水化学特征及其地球化学敏感性比较——以贵州双河洞和织金洞为例

不同岩性发育下的洞穴,其洞穴地下水的地球化学敏感性具有明显的差异。对织金洞、双河洞系统的大风洞和皮硝洞等不同岩性的洞穴地下水进行地球化学敏感性研究,对比不同岩性的洞穴水化学特征差异及影响因素。结果表明:(1)3个洞穴地下水水化学阳离子以Ca~(2+)、Mg~(2+)为主,阴离子以HCO_3~-和SO_4~(2-)为主;织金洞水化学类型为Ca-HCO_3型,皮硝洞为Ca·Mg-SO_4·HCO_3型,大风洞为Ca·Mg-HCO_3型。(2)白云岩洞穴(双河洞)地下水Mg~(2+)/Ca~(2+)明显高于灰岩洞穴(织金洞),但在含膏白云岩洞穴(皮硝洞)中,地下水Mg~(2+)/Ca~(2+)比值由于受白云岩和石膏的风化溶解的影响,Mg~(2+)/Ca~(2+)变化幅度较大。(3)3个岩溶洞穴地下水地球化学敏感性中,阳离子以Ca~(2+)最强;阴离子在织金洞和大风洞地下水中以HCO_3~-较强,而在皮硝洞地下水中SO_4~(2-)则表现出较强的敏感性,各主量离子的地球化学敏感性总体上表现为皮硝洞织金洞大风洞。因此通过对不同岩性的洞穴地下水进行地球化学敏感性研究,以期为岩溶区地下水环境和保护岩溶水文生态提供科学的依据。     

鲁中南泰安纸坊泉域岩溶水强径流带成因及特征

近年来,鲁中南地区岩溶地下水泉水流量衰减、干涸,水源地超采,岩溶塌陷等环境地质问题日益凸显,迫切需要加强研究。以泰安纸坊泉域为例,探讨了泉域内岩溶水强径流带分布、成因类型及典型水文地质特征,以达到合理开发、保护岩溶地下水的可行性。结果表明,岩溶水强径流带是有巨大调蓄功能并发育于浅部地下水积极交替带的网络状强岩溶富水带,其地下水动态稳定,成井率高且识别特征明显,是本区岩溶水水源地开采的理想场所。研究强径流带系统的水文地质条件,掌握其规律,为进一步研究鲁中南地区岩溶地下水提供了一条有效途径。