西部生态环境脆弱区地下水水化学特征分析

为了评价榆神矿区和神府矿区地下水水化学特征与演化规律,在研究区采集了53组地下水样品并进行检测,通过计算阴阳离子贡献率、不同离子的相关系数、Na~+与Cl~-毫克当量比值,绘制不同含水层地下水Piper三线图、Gibbs分布图,分析了地下水离子特征和水化学特征。分析发现,研究区地下水均为弱碱性水;受蒸发作用影响,溶解度较小的Ca~(2+)相继析出,是地下水离子贡献率最高的阳离子;马兰黄土地下水的TDS含量最低,冲洪积含水层地下水TDS含量最高;总硬度从风沙滩地向黄土区逐渐增高;Ca~(2+)、SO_4~(2-)与TDS呈极高相关性;地下水化学特征主要受水-岩作用控制,风沙滩地区地下水以HCO_3类水为主,黄土梁峁区为HCO_3·SO_4类水。     

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。     

双辽市地下水化学特征及成因分析

为了研究双辽市地下水化学特征及成因,采集了双辽市82个地下水潜水样品,检测分析了地下水主要组分。运用描述性统计分析、Piper三线图、相关性分析、离子相关关系、Gibbs图等方法对双辽市地下水化学特征及成因进行了分析,揭示了地下水水化学特征的变化规律。结果表明:双辽市地下水pH平均值为7.60,呈弱碱性,TDS均值837.75 mg/L,其中有55个水样为淡水,占总数的67.07%,其余为微咸水,沿地下水流方向,TDS逐渐增大;地下水中主要的阴阳离子为HCO_3~-、Ca~(2+);地下水水化学类型以HCO_3-Ca型为主,其次为HCO_3-Ca·Mg型;沿地下水水流方向,东辽河流域地下水化学类型主要从HCO_3-Ca型向HCO_3·SO_4-Ca型演化,西辽河流域地下水化学类型主要从HCO_3-Ca型向HCO_3-Ca·Mg型和HCO_3-Ca·Na型演化;在地下水补给区,水文地球化学作用以风化溶滤作用为主,在地下水径流—排泄区水文地球化学作用以蒸发浓缩作用和阳离子交换作用为主。     

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。     

鹤壁矿区奥陶系灰岩地下水水文地球化学特征及反向模拟

为探讨采矿活动对岩溶地下水水质的影响,以鹤壁矿区奥陶系灰岩地下水为研究对象,基于不同时期岩溶地下水水化学资料,采用Piper图结合离子组合比例分析法,分析矿区岩溶地下水主要组分的物质来源和水岩相互作用过程,并借助PHREEQC软件对其进行了反向水文地球化学模拟。结果表明:研究区岩溶水水化学类型主要为HCO_3-Ca·Mg型、HCO_3·SO_4-Ca·Mg型和SO_4·HCO_3-Ca·Mg型。主要水岩作用为碳酸盐岩、石膏和岩盐的溶解与阳离子交替吸附作用。煤矿区的岩溶水水质受采煤活动影响,水中SO_4~(2-)、Cl~-与TDS的含量较高,且采矿活动对水质的影响随时间增强。     

海原县山前地下水化学特征分析

在海原县采集地下水及泉水样品145组,采用Piper图解法、Gibbs半对数法、离子比例法等方法,对海原县山前地下水化学特征及其形成机制、空间演化规律进行了分析研究,结果表明:从南、西华山补给区至鸭儿涧排泄区,地下水化学类型由HCO_3-Ca·Mg渐变为HCO_3·SO_4-Ca·Mg、SO_4·Cl-Na·Mg·Ca、SO_4·Cl-Na·Mg,HCO_3~-、Ca~(2+)含量逐渐减少,SO■、Cl~-、Na~+含量逐渐增多;干盐池为一断陷封闭盆地,水文地质单元相对独立,从盆地边缘至盆地中心沉积物颗粒逐渐变细,地下水化学类型由HCO_3·SO_4-Ca·Mg渐变为HCO_3·SO_4-Na·Mg、SO_4·Cl-Na·Mg、Cl·SO_4-Na·Mg;从补给区至径流区,地下水化学类型的形成以溶滤作用为主,至径流区渐变为以阳离子交替吸附作用为主,排泄区以蒸发-浓缩作用为主。     

盐池内流区某气田地下水化学特征及水质评价

在对盐池内流区某气田浅层地下水27个取样点水质监测数据分析的基础上,运用图解法及数理统计方法对该区浅层地下水的水化学特征进行了分析,并在此基础上采用模糊综合评价法对该区浅层地下水进行了水质评价。结果表明:研究区浅层地下水总体偏碱性,硬度极大,属于微咸水,地下水中F-含量普遍偏高;研究区浅层地下水主要组分为Na~+、SO_4~(2-)、HCO_3~-和Cl~-,水化学类型以Cl-Na型和SO_4-Na型为主;研究区水质总体较差,浅层地下水水质78%属于Ⅳ类和Ⅴ类,主要与地下水径流条件及原生地球化学环境有关;研究区属于水质性缺水区,应采取措施防止地下水污染,保护有限的优质地下水资源。     

新疆昌吉市平原区地下水化学特征及质量评价

为探究新疆昌吉市平原区地下水化学特征及质量时空分布规律,采用数理统计、Piper三线图、Gibbs图、离子比值法、F值评分法和质量比对等方法对昌吉市平原区2016年42组及2011年9组地下水取样点检测数据进行分析。结果表明:昌吉市平原区潜水水化学类型主要有HCO_3·SO_4-Na·Ca型和HCO_3·SO_4-Na·Ca·Mg型,承压水水化学类型主要有HCO_3-Na·Ca型和HCO_3·SO_4-Na·Ca型;研究区潜水水化学成分主要受蒸发浓缩和岩石风化共同作用的影响,承压水水化学成分主要受岩石风化作用的影响。通过2011年与2016年地下水原位点比对发现,潜水取样点中有3组质量不变、3组质量有所改善、2组质量劣化,承压水取样点1组无变化。影响地下水化学特征和质量时空分布的因素主要是自然因素和人为因素。     

天津市七里海洼应急供水水源地地下水水化学特征分析

在充分收集天津市七里海洼应急供水水源地地下水化学资料的基础上,综合运用Piper图、散点图、Gibbs半对数图等方法对水化学特征及氟离子的形成机制进行研究。结果表明:研究区内水化学类型以HCO_3—Na为主,局部为HCO_3·Cl—Na,其形成主要受到岩石风化和蒸发沉淀两种因素的综合控制;而Ca~(2+)的富集会抑制水中氟的释放。同时,对水源地第Ⅴ含水组地下水进行水文地球化学反向模拟。模拟结果显示:在模拟路径上,该含水组地下水主要发生白云石、方解石、石膏、岩盐、萤石等矿物的溶解反应,同时伴随有阳离子交换作用,矿化度明显升高,水化学类型由HCO_3—Na转变为HCO_3·Cl—Na。     

基于多元统计方法的新疆巴里坤盆地地下水水化学特征及其影响因素分析

多元统计方法能同时对多个变量进行分析研究,是一种可用于地下水水化学特征相关分析的有效工具。基于12组水样的9项指标,运用多元统计方法系统分析了新疆巴里坤盆地地下水水化学特征及其影响因素。结果表明：该地区内主要分布低矿化度的HCO₃·SO₄-Ca·Na型水（占总取样点的33.3%）和HCO₃·SO₄-Ca型水（占总取样点的25.0%）,地下水中各离子的空间变异性为中等以上。地下水水化学特征主要受以Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-、SO₄^2-、总硬度（TH）、溶解性总固体（TDS）为主要荷载变量的蒸发浓缩作用和以HCO^-₃为主要荷载变量的溶滤作用影响,两种作用的贡献率分别达76.17%和14.87%。研究结果可为当地地下水资源的保护和可持续利用提供科学依据。     

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。     

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。     

格尔木河水化学特征及成因

为探究格尔木河水化学沿程变化情况,于2019年7—8月在该区采集33组水样进行测试分析,采用Piper三线图解法和Gibbs图解法,分析了格尔木河从源头至入湖口的水化学特征、形成原因以及主要离子来源。结果表明:格尔木河水体沿程水化学呈现由HCO₃-Ca-Mg型到HCO₃-Cl-Na-Ca-Mg型再到HCO₃-Cl-Na-Mg-Ca型的演变特征,到溢出带北侧Cl^-和Na⁺逐步占主导地位;水化学类型的主要形成原因为溶滤作用和蒸发浓缩作用;主要离子来源为石盐、碳酸盐以及硫酸盐等的风化溶解。     

浅层地下水水化学特征与土体盐分相关性研究

为研究南通地区浅层地下水与土体盐分特征的相关性,采集了31件水样、220件土样,并收集了60组水质资料,分析了浅层地下水水化学特征和土体盐分特征.研究表明:浅层地下水自西向东,TDS逐渐增大,主要为咸水和盐水,水化学类型为Cl—Na型,TDS与各离子(K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-)的相关性高;土...     

乌兰木伦河流域地下水水化学同位素特征及补给关系

研究河水与地下水的水化学同位素特征及相互作用,对流域内水资源的保护与开发利用具有重要意义。以地处神府东胜煤田的黄河流域内的乌兰木伦河流域为研究对象,采用统计分析、Piper三线图和两端元模型分析流域降水、河水、地下水(矿井水、生活井水)的水化学特征、氢氧稳定同位素特征及其分布规律,探讨了流域内降水、河水与地下水的补给关系。水化学分析结果表明：河水的水化学类型为HCO₃-Na型和HCO₃+SO₄-Na型;矿井水的水化学类型为HCO₃-Na型、HCO₃+Cl-Na型和HCO₃+ SO₄-Na型;生活井水的水化学类型为HCO₃-Ca型,矿井水与河水联系较为密切。同位素分析结果表明：地下水受到大气降水和河水的共同补给,三者之间存在水力联系以及一定程度的水体转化。当地下水井深小于135 m时,大多数采样点河水对其补给贡献率为58.47%～80.94%;当地下水井深大于135 m时,河水对其补给贡献率为21.47%～58.69%。在地下水采样点距离河道8.8 km范围内,河水对地下水的补给贡献率超过45%,表明河水是地下水的重要补给来源之一;当地下水采样点距河道超过8.8 km时,河水对其补给贡献较弱。随着水井深度的增加、与河道距离的增大,河水对地下水的补给贡献率越来越小。该研究可为流域水资源管理与保护提供基础支撑。     

豫东平原扶沟等地高氟地下水成因和富集条件探讨

针对研究区211眼机井地下水水质调查结果,分析研究区高氟水分布特征、演化规律、水化学特征、高氟水形成的主导条件、影响氟富集的主要因素。结果表明:该区域浅层地下水中F-质量浓度随地下水埋深的增加呈上升趋势;地下水化学类型以HCO3-Na·Mg和HCO3-Na型碱性水为主;主导氟富集的环境条件是强碱化水化学环境,地下水中F-质量浓度与Na+质量浓度呈正相关,F-质量浓度与Ca2+质量浓度和HCO-3质量浓度分别呈负相关关系;除自然因素外,人类频繁活动也影响着水体中氟化物质量浓度的变化。     

Potential hydraulic connectivity of coal mine aquifers based on statistical analysis of hydrogeochemistry

Mining activities interfere with the natural groundwater chemical environment, which may lead to hydrogeochemical changes of aquifers and mine water inrush disasters. This study analyzed the hydrochemical compositions of 80 water samples in three aquifers and developed a water source identification model to explore the control factors and potential hydraulic connection of groundwater chemistry in a coal mine. The results showed that the hydrochemical types of the three aquifers were different. The main hydrochemical compositions of the loose-layer, coal-bearing, and limestone aquifers were HCO₃·Cl–Na, SO₄·HCO₃–Na, and SO₄–Na·Ca, respectively. The correlation, Unmix, and factor analyses showed that the hydrochemical composition of groundwater was controlled by the dissolution of soluble minerals (such as calcite, dolomite, gypsum, and halite) and the weathering of silicate minerals. The factor score plot combined with Q-mode cluster analysis demonstrated no remarkable hydraulic connection among the three aquifers in the study area. The water source identification model effectively identified the source of inrush water. Moreover, the mixing ratio model rationally quantified the contributions of the three aquifers to inrush water.     

应用非参数的MK和ITA方法分析地下水水质参数变化特征——以新三矿含水层为例

矿区地下水水质变化是影响矿区生态环境和矿井安全生产的制约因素之一,正确认识水质变化趋势是首要任务。根据以往实测水质参数pH、COD、Na~++K~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、Cl~-、SO_4~(2-)和HCO_3~-的数据,采用Mann-Kendall检验法(MK)和Innovative Trend Analysis(ITA)探讨新三矿由上而下6个不同含水层水质参数随时间的演变规律,并且针对不同的数值变化范围选用不同的ITA指数。通过比较,两种方法结果有很好的一致性,结论认为:相比MK检测法,定量的ITA法拥有更多的优点,可以图形化地表示分析结果,可以通过将水质参数值分为低、中、高水平更好地分析水质参数的趋势和次要趋势;8种水质参数中,Ca~(2+)和Mg~(2+)相较其他离子能表现出更显著的变化趋势;6种含水层中,大青灰岩含水层中Cl~-浓度的低、中值下降而高值上升,煤层顶板山西组砂岩含水层和底板奥陶系灰岩含水层大部分水质参数显著下降,矿化度逐渐降低。