溶液温度及CO2含量对长石溶解度的影响

为了研究温度对地下水溶液侵蚀长石的影响,应用地下水化学模拟软件Phreeqc对在不同CO2分压下,钙长石、钾长石、钠长石同时存在于溶液中和分别存在于溶液中的溶解度和温度的关系进行了水化学模拟。模拟结果表明:在3种长石同时存在于溶液中时,钙长石、钾长石的溶解度远小于单独存在时的溶解度,并且钠长石的溶解度远大于钙长石和钾长石的溶解度,钠长石的溶解度随着温度的升高而增大,钾长石的溶解度随温度的升高而增大的速率较为缓慢,钙长石的溶解度随着温度的升高迅速下降;在3种长石分别存在于溶液中时,3种长石的溶解度均随着温度的升高而增大。在3种长石分别存在于地下水溶液中时,地下水溶液的温度及CO2的含量越高对3种长石的侵蚀能力就越强;在3种长石同时存在于地下水溶液中时,温度的升高会降低地下水溶液对钾长石、钙长石的侵蚀能力,但依然会增强对钠长石的侵蚀能力。     

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。     

温度及CO2对方解石溶解速率影响特征分析

为了研究地下热水对方解石的侵蚀作用,应用美国联邦地质调查局开发的水化学模拟软件Phreeqc对在不同CO2分压下,不同温度、不同时间段溶液中的方解石的溶解速率进行了水化学模拟.结果表明:在开放状态下,CO2分压为10-4.5Mpa时,方解石的溶解溶解速率随着时间的推移逐渐减小;方解石的溶解速率随温度的升高而上升.流动速度较大的地下热水CO2分压越大,温度越高对方解石的侵蚀能力越大.     

新疆祁漫塔格地区地下水化学特征及成因分析

为了解新疆祁漫塔格地区地下水化学特征及主要离子来源,依据地下水采样调查数据,综合利用数理统计分析、Piper三线图、Gibbs图、离子比值和水文地球化学模拟等方法进行分析探讨。结果表明：研究区地下水总体呈弱碱性;地下水化学类型主要为Na-Cl·SO₄型、Na·Mg-Cl·SO₄型和Na·Mg-Cl·SO₄·HCO₃型;蒸发浓缩作用和岩石的风化溶解是影响和控制研究区地下水化学成分的首要因素,其中,岩石的风化溶解以蒸发岩（石膏和盐岩等）和硅酸盐（钾长石、钠长石、钙长石和镁长石等）的溶解为主。     

泾源县地下水演化及其地球化学模拟

以揭示泾源县地下水水化学场的形成机理为主要研究目的,在了解泾源县水文地质条件的基础上,分析了地下水水化学演化特征,选择3条模拟路径,应用PHREEQC软件对其进行了水-岩作用的地球化学模拟,定量分析研究了该区地下水的演化过程、形成机理.结果表明:各种矿物在3条模拟路径上具有相同的溶解沉淀趋势.TDS沿模拟路径的变化主要是由SO42-含量的变化引起的.在模拟路径1和3上,钠长石、岩盐、钠蒙脱石、钾长石和CO2发生了溶解作用,白云石、方解石和石膏发生了沉淀作用,同时还发生了Na+、Ca2+之间的阳离子交换作用,在路径2上,发生的是钠长石、岩盐、钠蒙脱石、石膏和钾长石的溶解以及Na+、Ca2+之间的阳离子交换,白云石和方解石发生了沉淀作用.在这些溶解沉淀作用综合作用下,地下水水化学成分发生了变化.     

不同温度条件下北山花岗岩巴西劈裂试验裂隙扩展过程

对我国高放废物地质处置地下实验室场址的甘肃北山花岗岩分别进行不同温度下(25、60、90、120、200、300℃)的巴西劈裂试验,通过实时声发射监测、主断面分析以及颗粒流程序数值模拟,研究了岩样的裂隙扩展过程。结果表明：(1)120℃时温度对花岗岩存在显著强化效应,其他温度下花岗岩强度较常温下降低;(2)声发射数据显示中等温度(60～120℃)荷载下花岗岩产生的裂隙数量和尺度随着温度升高而增大,因此消耗更多的加载能量,使得花岗岩强度逐渐增大;(3)受长石、石英和云母的热力学性质差异影响,在室温至120℃范围,花岗岩断面裂隙随着温度升高更趋于沿着长石颗粒的边界扩展,120℃后非长石颗粒边界的裂隙占比开始上升;(4)基于花岗岩表面矿物实际分布建立了PFC^2D模型并进行模拟试验,可知温度能降低矿物颗粒间的粘结强度,使得岩石更易发生破裂。     

神府矿区直罗组含水层水质形成的水文地球化学过程研究

【目的】为探究神府矿区直罗组含水层地下水化学形成机制和控制因素，【方法】选取侏罗系直罗组风化基岩层和基岩层地下水为研究对象，综合运用Piper图、反距离权重法、Spearman相关性分析、离子比例关系和反向水文地球化学模拟等方法进行分析。【结果】结果表明：神府矿区直罗组地下水呈弱碱性，风化基岩含水层为低矿化度HCO₃型水，基岩含水层为高矿化度HCO₃型水。沿西北向东南方向，地下水由补给区流向排泄区，水化学类型复杂，演化规律为HCO₃型→HCO₃·SO₄型，局部出现SO₄型和Cl型。直罗组风化基岩层地下水主要水文地球化学作用为方解石、石膏、钾长石沉淀和白云石、岩盐和钠长石溶解，其次是Na-Ca阳离子交替吸附作用和黄铁矿氧化作用；基岩层地下水质形成主要受方解石、石膏、岩盐和钾长石沉淀与白云石和钠长石溶解等岩石风化作用控制，其次是Na-Ca阳离子交换、脱碳酸作用和混合作用。【结论】研究结果能够为区域地下水资源开发利用提供理论支持。     

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。     

水源热泵影响下地下水温度主控因素关联度分析

为研究地下水源热泵长期影响下,地下水温度主控因素的变化特征,选择安阳市第五人民医院为研究区,将地下水温度作为典型的灰色系统进行研究,采用灰色关联度的计算方法进行地下水温度、地下水位埋深、气温、降水量以及回水井水温之间的关联度分析,获取地下水温变化的主控因素。研究结果表明:在不受水源热泵影响时,地下水位埋深是地下水温度的主控因素。在水源热泵影响下,地下水温受气温、降水量、地下水位埋深和回水井水温的共同影响:在垂向上,回水井水温对监测井水温的影响程度随着深度的增大而逐渐降低,地下水温度的主控因素由回水井水温转变为地下水位埋深,在水平方向上,回水井水温对监测井水温的影响程度随着距离的增大而逐渐减小,地下水温度的主控因素由回水井水温转变为气温和地下水位埋深。     

泾源县饮用地下水水化学特征及水质评价

为查明泾源县饮用地下水水化学特征及其分布规律以及地下水质量状况,为地下水合理开发利用提供依据,运用离子比例系数法、相关分析法和地质统计学相关的理论全面系统地研究了泾源县饮用地下水水化学特征,并运用基于熵权水质指数法进行了饮用地下水水质评价.研究结果表明:地下水中各化学指标基本满足生活饮用水要求,地下水中pH、H2SiO3、HCO-3、I-、TDS和总硬度含量相对稳定,CO2-3、NO-3N、NO2-N和NH4变异性较强.地下水中的主要阳离子是Ca2+和Mg2+,其次是Na+,主要阴离子是HCO-3、SO2-4.TDS和总硬度呈现由西北向东南逐渐减小的趋势,TDS的变化主要受到Ca2+、Mg2+和SO2-4离子含量变化的影响;水化学类型主要为HCO3·SO4-Mg·Ca、HCO3-Ca·Mg和HCO3-Mg·Ca型水.γCl-/γCa2+系数表明泾源县地下水水动力条件较好;γNa+/γCl-系数表明该区地下水非海相沉积水,其化学成分的形成包括含岩盐地层风化-溶滤作用、钠长石溶解作用以及阳离子交换作用.水动力条件的好坏极大程度上影响着地下水水化学成分和水化学类型的变化.相关分析表明,地下水流动过程中发生了钠长石、钾长石、石膏和小苏打的溶解作用,并伴有高岭土的生成,这些反应的发生取决于地下水水动力条件和地质条件.水质评价结果显示泾源县地下水水质较好,多为Ⅰ类水和Ⅱ类水,适合当地居民饮用.     

基于元数据分析的西北干旱区生态地下水位埋深及其影响因素

综合现有文献研究成果, 基于元数据分析方法研究不同植被的适宜、极限生态地下水位埋深。选择乔木、灌木 和草本等 3 种植被类型中的 13 种植物, 分析适宜、极限生态地下水位埋深的统计分布、生物多样性和丰富度指数, 推求生态地下水位埋深与植物根系和土壤质地的关系, 得出: 西北地区适宜和极限生态地下水位埋深均值分别为 2. 9、5. 5 m, 控制范围分别为 2. 3~ 3. 9、4. 0~ 7. 2 m; 适宜、极限生态地下水位埋深与植物根系具有显著的相关关系, 适宜生态地下水位埋深还取决于植物根系伸展速率与地下水位埋深下降速率的相对关系; 土壤质地控制毛细管上升高度及地下水位埋深以上水分供给能力, 是确定生态地下水位埋深的重要因子。     

鄂尔多斯高原地下水固碳能力研究

利用不同深度地下水的二氧化碳含量,结合粒子示踪技术确定不同深度地下水的循环量,对鄂尔多斯高原地下水的固碳能力进行了估算。结果表明,浅层地下水二氧化碳含量为0.02～6.45 mg/L,中、深层地下水不含二氧化碳;浅层地下水的循环量占总循环量的82.4%,中、深层地下水的循环量占总循环量的17.6%;鄂尔多斯高原地下水的固碳能力约为2 470 t/a。     

不同回灌补源模式下石川河富平地下水库数值模拟

石川河富平地区地下水长期处于采补失衡状态,大范围含水层被疏干,形成区域性降落漏斗,针对拟建的石川河富平地下水库,设置5种开采回灌方案,建立地下水流数值模型模拟不同方案下地下水库水位和蓄水库容变化情况。结果表明：各回灌方案在消除降落漏斗的同时,均能较好地恢复地下水水位,且不超过地下水库的调蓄上限水位;回灌量相同、回灌方式不同时,逐日回灌方式的水位恢复效果优于灌期+非灌期回灌方式,较2018年地下水水位平均抬升13.55 m,蓄水库容增加2.99×10⁸ m³;回灌量不同时,较大回灌量对地下水水位的影响大于回灌方式,即泾惠渠水源回灌时,水位抬升程度最大,为19.77 m,蓄水库容相应增加4.36×10⁸ m³。模拟结果可为地下水库的调蓄与运行提供参考。     

酸对云冈石窟砂岩的劣化作用试验研究

云冈石窟所处的山西省大同市是我国重要的产煤区和煤化工基地,空气污染导致窟区内SO₂浓度超标。云冈石窟砂岩主要成分中的长石及钙质胶结物,对酸的作用极其敏感。为模拟硫酸对云冈石窟洞窟岩石的劣化作用,设计了硫酸浸泡劣化试验。通过测量不同pH值硫酸溶液浸泡的砂岩岩样的质量、波速以及溶液的pH值,并对比腐蚀前后岩样的抗压强度、物质结构,来研究硫酸对石窟岩石的破坏机理及其规律。结果表明:酸对此类钙质胶结砂岩的破坏非常迅速,且主要破坏岩石的钙质胶结物;随着反应次数的增加,波速明显降低;酸对岩样表层的作用特别严重;随着胶结物的丧失,岩石强度降低明显。     

华北平原中部重碳酸钠型水的成因探讨

通过采集的大量地下水样品测试结果发现,华北平原中部的衡水——德州一带,深层地下淡水多为重碳酸钠型水。本文利用地下水循环理论及地球化学理论,探讨华北平原中部地下水重碳酸钠型水的成因。研究结果表明：华北平原中部地下水来源于大气降水的淋滤补给,后期水岩相互作用,离子产生迁移,特别是阳离子交换作用,致使地下水中钙离子缺失,钠离子富集,形成重碳酸钠型水。同时,在碱性环境中,地下水中氟离子富集,含量升高。     

滨海盆地变密度地下水流与溶质运移三维耦合数值模型研究

针对滨海含水层的复杂性,以北部湾经济区合浦盆地地下水资源应急潜力评价为例,通过概化出合浦盆地水文地质概念模型的基础上,采用SEAWAT模块建立了合浦盆地变密度地下水流与溶质运移三维耦合数值模型。在对模型进行识别、验证的基础上,假设2025年10月出现极端干旱,在保证不发生海水入侵的条件下,获得了度过整个枯水期各水源地地下水资源应急潜力。结果表明:合浦盆地地下水资源应急潜力为83.13万m~3/d,集中开采区中心地下水水头下降3～8 m, 2 a后水位基本恢复;集中开采区降落漏斗远离海岸线,不受到海水入侵的影响。该方法将滨海水源地地下水应急供水预测和盆地的水文地质结构及当地发展规划紧密结合起来,为合浦盆地地下水资源的合理开发利用和应急能力建设提供了可靠依据。     

和田绿洲地下水特征及其对生态植被的影响分析

介绍了和田绿洲地理气候概况,研究了该地区地下水化学组成、地下水矿化度与各组分离子之间的关系及其随地下水埋深的变化规律,对其地下水的化学类型变化规律作了简单分析。并对和田绿洲生态植被状况与地下水水质和水位之间的关系进行了分析。结果表明:和田绿洲的地下水水质不会形成钠害,对野生生态也没有构成制约因素,但地下水水位的高低对野生生态的分布起着重要作用。在降水稀少,而蒸发强度极大的和田绿洲,在水资源开发过程中将地下水位维持在一定范围之内,对保持绿洲生态稳定和社会经济可持续发展,具有重要意义。     

西伯利亚布鲁斯地下水溢流积冰的边坡水热过程模拟

俄罗斯萨哈(雅库特)共和国属于典型高纬度寒区,是世界地下水溢流积冰问题最严重的地区之一,布鲁斯位于萨哈共和国汉加拉斯基区东部,是地下水溢流积冰现象的代表性区域。在实地勘测的基础上,采用Geo-studio软件结合气象数据对不同时期山谷边坡的温度场、渗流场的分布特征进行耦合模拟并分析其对地下水溢流积冰发育的影响。结果表明:(1)研究区长达192 d稳定的负温环境,使得边坡内部过水通道温度环境维持地下水接近冻结-未冻结的临界状态,有效地提高了其溢流到地表(或积冰体表面)后的冻结效率。坡体外部最低可达-43℃的超低温度,也为其冻结提供了足够的冷量。(2)寒武纪碳酸盐岩的强风化带是坡体内为溢流积冰供水的主要过水通道,其地下水渗流速度最高可达1.23 m/d,较其他岩层水流速率(一般不超过0.05 m/d)明显加快。(3)同时充足的地下水补给为地下水溢流积冰的形成提供物质条件,形成较高的地下水水位为地下水渗流提供驱动力。本研究可为中国及其他国家和地区的地下水溢流积冰相关研究提供科学参考。     

电化学注浆加固软土效果的试验研究

利用自制的试验装置做了四组软土电化学试验,通过加入四种等量的不同溶液（水玻璃溶液、 氯化钙溶液、水及氯化钙联合水玻璃溶液）来探讨不同化学溶液对软土电化学改性固结的影响。通过对 试验过程中的电流、排水量、单位时间排水速率、能耗以及试验后不同龄期加固强度的分析,得出以下结 论:电化学双液注浆能够用较小能耗有效地提升土体的强度,并且随着龄期的增长,承载力不断提升;水 玻璃对阳极区域土体加固效果较好,而氯化钙对于阴极区域加固效果较好;电化学单位时间排水速率和 排水量不光与电流和土体含水率有关,还与土体的胶结程度有关。