不连沟井田岩溶水水化学特征及其演化规律研究

岩溶水害是准格尔煤田安全生产的重大隐患之一,在分析准格尔煤田东北部不连沟井田水文地质条件的基础上,运用水文地球化学和数理统计的方法,查明研究区水化学特征及演化规律,为矿井水害治理提供科学依据。研究结果表明:(1)研究区岩溶地下水p H值为7.5～8.35,呈弱碱—偏碱性,TDS小于1 000 mg/L,整体为淡水;岩溶水水化学类型包括HCO₃-Na·Ca·Mg型水、HCO₃·Cl-Na·Ca型水和Cl-Na型水;Na⁺、Ca²⁺、HCO₃^-、Cl^-、SO₄^2-为岩溶水的主要阴阳离子。(2)岩溶地下水水化学组分主要受水岩作用及阳离子交替吸附作用的影响;Na⁺、Cl^-主要来源为盐岩的溶解或阳离子交换作用,Ca²⁺、Mg²⁺、HCO₃^-主要来源为方解石、白云石的溶解,...     

基于PCA-AWOA-ELM模型的矿井突水水源识别

矿井突水是煤矿生产过程最具威胁的灾害之一，为了保障煤矿安全生产，提高矿井突水水源识别精度，提出一种基于改进鲸鱼优化算法(AWOA)耦合极限学习机的水源识别模型。以岱庄煤矿为例，选取Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-、SO₄ ^2-、HCO₃^-作为判别指标，基于SPSS因子分析提取评价指标主成分，6种离子间相关性较大，Ca²⁺和Mg²⁺,Ca²⁺、Mg²⁺与SO₄^2-、Cl^-之间的相关性均达到了0.7以上，SO₄^2-和Cl^-之间的相关性也达0.68，通过主成分分析提取了3个主成分，从六维空间降低到三维空间，在减少了样本指标之间信息重复的同时，也减少了极限学习机输入层数量，提高了模型对各类型数据的泛化能...     

基于多方法耦合的矿井突水水源识别模型研究

为快速准确地判别矿井突水水源,减少矿井突水事故带来的危害,以保德矿为例,选取Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺+K⁺、SO₄^2-、Cl^-、HCO₃^-共6种水化学指标作为判别指标,通过分析各含水层水化学特征,确定了各含水层代表水样,以此为基础建立了耦合主成分分析-离群值检验-回归填补法-贝叶斯判别法的矿井突水水源判别模型,并将模型判别结果与PCA-Bayes模型判别结果做出对比。结果表明:保德矿采空区、二叠系砂岩含水层、石炭系砂岩含水层、奥灰含水层的水质类型分别为HCO₃-Ca·Na·Mg型、HCO₃-Na型、HCO₃-Na型和HCO₃·SO₄-Ca·Na·Mg型;保德矿水样主成分为Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺+K⁺     

干湿循环次数对砂岩破碎岩石矿井水化学特征影响分析

为研究不同干湿循环次数对破碎砂岩水化学特征的影响,以豹子沟矿10203工作面为例,开展顶板破碎砂岩水岩作用实验。研究结果表明,随着干湿循环次数的增大,矿井水阴、阳离子置换作用增强,Na⁺+K⁺、HCO₃^-、CO₃^2-呈正相关的趋势,Ca²⁺反之,长石矿物溶蚀-沉淀效应增强,矿井水化学类型由SO₄-Ca逐渐转化为HCO₃-Na类型。研究结果可为废弃矿井建设抽水蓄能电站采空区水化学评估提供借鉴。     

废水组分对光芬顿催化降解乙基黄药的影响

以机械活化膨润土基铁铋氧体(A-BiFe/Bent)为非均相催化剂,考察了乙基黄药(EX)废水中的组分对光芬顿催化降解EX的影响。结果表明,K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺等阳离子可导致EX降解率降低;一定浓度范围的Cu²⁺、Pb²⁺能够促进光芬顿降解EX反应,但浓度过高的Cu²⁺与Pb²⁺会清除·OH从而使EX降解率略微下降。Cl^-、S^2-、SO₄^2-、CO₃^2-、HCO₃^-和NO₃^-等阴离子均使EX降解率降低,其中S^2-对EX降解的抑制作用最显著;松醇油对EX的降解反应无明显影响。     

鄱阳湖流域庐山酸雨区大气降水化学特征及其来源解析

为了理解在酸沉降背景下长江中下游典型酸雨区大气降水化学组成与来源，于2018—2020年共收集209个鄱阳湖流域庐山地区大气降水样品，分析了降水pH、电导率及各离子浓度特征，并采用富集因子、PMF模型和相关分析等多元统计数理方法，揭示庐山地区降水水化学特征和控制机理。结果表明，庐山降水pH的加权平均值为6.1,分布范围为4.52～7.89;降水电导率的加权平均值为16.3μS/cm,分布范围为1.4～96.6μS/cm;降水中离子雨量加权平均当量浓度依次为：Ca²⁺>NO₃^-> SO₄^2-> Cl^-> NH₄⁺> K⁺> Na⁺> Mg²⁺> F^-,其中阴离子(SO₄^2-、NO₃^-)和阳离子(...     

基于水化学和模糊综合评判的突水水源判别

矿井突水严重威胁煤矿安全生产,因此快速准确地判别突水水源对防治矿井突水灾害具有重要意义。 以淮南矿区朱集东煤矿及周边井田为例,通过对132 个矿井水样水化学分析和聚类分析,得出Na⁺+ K⁺、Ca^{2 +} 、Mg^{2 +} 、Cl^- 、HCO₃^-、SO₄^2-、pH、TDS 这 8 个评价因子在各含水层中的统计背景值。 运用模糊综合评判,将统计背景值作为评判集标准值,构建矿井突水水源判别模型。 通过研究发现,模型判别结果接近于实际情况,识别效果良好,具有一定实用性和时效性,可以为今后判别突水水源提供参考。     

雨汪矿区水化学特征及成因分析

为研究云南省富源县老厂煤矿区四勘区西南部的雨汪矿区水环境特征及水循环规律,现场调查后,对8处地表水、1处地下水采取成因分析、相关性分析、同位素组成分析方法,利用Piper三线图和Gibbs图、Pearson相关性图和氢氧同位素组成图分析雨汪矿区的水化学特征及水体补给形式。结果表明,地表水p H呈中性,化学类型为Ca²⁺-HCO₃^-型,地下水p H值呈碱性水化学类型为Na⁺-HCO₃^-+CO₃^2-型,水样属于低矿化度水。地表水TDS与Mg²⁺显著相关,Na⁺+K⁺与SO₄^2-呈显著相关,氢氧同位素组靠近云南降水曲线附近下方地表水和地下水主要离子存在较大差异,地表水受碳酸盐岩风化和蒸发岩影响较明显,地下水可能受到不同含水层补给,并伴随溶滤作用。分析结果证实了含水层的相互联系,对后续防治水工作开展及巷道建设具有...     

麻家梁矿主要含水层的水化学特征及其成因研究

利用矿区钻孔做抽水试验取得的水质化验数据,利用Piper三线图研究了地表水、松散层水、山西组砂岩水、太原组砂岩水和奥灰水的水质类型及其水质类型形成原因。利用箱型图研究了各含水层中Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺+K⁺、Cl^-、SO₄^2-、HCO^-₃+CO₃^2-的含量,同时研究分析了同种离子在不同含水层中含量的差别,进而通过离子含量来判别水质类型。为麻家梁矿井水文地质和防治水工作提供理论依据。     

溶解离子对白云石和氟磷灰石浮选及表面性质的影响研究

采用纯矿物浮选、Zeta电位和接触角测试等方法研究了溶解离子Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-、PO₄^3-对白云石和氟磷灰石浮选及表面性质的影响。结果表明，溶解离子会明显改变白云石和氟磷灰石的可浮性、表面电性和表面润湿性。Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-、PO₄^3-会降低白云石和氟磷灰石的接触角，导致其疏水性减弱，使其上浮率降低。Ca²⁺、Mg²⁺会使白云石和氟磷灰石表面Zeta电位升高，SO₄^2-、PO₄^3-会降低矿物Zeta电位。研究可为下一步有针对性地去除磷矿浮选中有害离子提供参考。     

何魁核电站拟选厂址水体天然放射性核素分布特征及健康风险评价北大核心

为分析江西何魁核电站建设前附近水体天然放射性核素的分布特征及潜在健康风险,于何魁核电站拟选厂址及周边采集地表水样品5个、井水样品29个和泉水样品8个,分析^(238)U、^(232)Th、^(226)Ra和40 K含量,采用国际辐射防护委员会和美国国家环境保护局推荐的内照射剂量系数法,评估不同年龄人群经饮水途径摄入放射性核素的致癌风险。结果表明,研究区水体中238 U、232 Th和226 Ra的活度浓度均低于世界卫生组织饮用水水质标准,与国内外饮用水相比,其天然放射性处于偏低水平。放射性核素致癌风险在地表水中从高到低依次为:幼儿组(1.71×10^(-8)a^(-1))>成人组(3.99×10^(-9)a^(-1))>少年组(3.21×10^(-9)a^(-1));其在浅层地下水中依次为:幼儿组>少年组>成人组,均低于1×10^(-6)a^(-1)(美国国家环境保护局标准),但对幼儿致癌风险最大。本研究可为核电站运行后的辐射环境监测提供本底资料,并为核电站附近水环境安全提供科学依据和理论参考。     

Major Ion Chemistry of Shallow Groundwater in the Dongsheng Coalfield, Ordos Basin, China

A hydrogeochemical study was conducted in the Dongsheng Coalfield, Ordos Basin, China, to identify the mechanisms responsible for the chemical compositions of the shallow groundwater and to document water quality with respect to agricultural and drinking supply standards, prior to mining. Tri-linear diagrams, principal component analysis, and correlation analysis were used to reveal the hydrogeochemical characteristics of the shallow groundwater, and the potential water–rock interactions. In general, the major cations and anions were present at low concentrations, but were relatively higher around Jiushenggong than elsewhere in the study area. Groundwater around Jiushenggong has a long residence time and is also subject to extensive evapotranspiration. The dominant hydrochemical facies are HCO₃-Ca, HCO₃-Na, and mixed HCO₃-Ca·Na·Mg types. Increases in major ion concentrations along the flow path, including Na, Cl, and SO₄, coincide with increases in total dissolved solids. The predominant mechanism controlling groundwater chemistry proved to be the dissolution of carbonates, gypsum, and halite. Cation exchange and mixing with local recharge water are also important factors. The shallow groundwater quality in the study area is suitable for agricultural and drinking purposes.     

神东矿区地表水和地下水水化学特征及其影响因素研究

为加深采矿区地表水和地下水水化学组成及其影响因素的研究,以神东矿区地表水和地下水为研究对象。采用Piper三线图、Gibbs模型、Na端元图、WQI法和TH-TDS等方法,探究了该矿区地表水和地下水水化学组成特征及其控制因素,并进行饮用适宜性评价。结果表明,神东矿区地表水和地下水均呈弱碱性,地表水pH值整体上大于地下水,地下水EC值整体上高于地表水,地下水TDS值也明显大于地表水,地下水TH值整体上较地表水值更大且变化范围更广;地表水和地下水的优势阴阳离子均为HCO₃^-和Na⁺,其水化学类型均为Cl-SO₄-Ca-Mg。神东矿区地表水和地下水水化学组成主要受到硅酸盐岩和蒸发盐岩的风化影响,同时碳酸盐岩风化也有一定作用。此外,对研究区地表水和地下水水质进行饮用适宜性评价可知,研究区地下水水质整体上优于地表水,但利用矿区水源作为饮用水时应注意进行适当处理。     

新集矿区深层地下水水文地球化学特征与成因分析

以淮南新集矿区深层地下水充水含水层为研究对象,采集新集矿区不同层位的水样,测试水样的阴阳离子浓度,采用统计分析及离子比例系数分析法对砂岩水、推覆体片麻岩、推覆体寒灰水、奥灰水、太灰水5个含水层的74个水样数据进行了分析。结果显示:研究区深层地下水属弱碱性水,阳离子以Na⁺+K⁺为主,阴离子以Cl^-为主,奥灰水中Ca²⁺和SO^2-₄的浓度较大,水化学类型主要以Cl-Na和Cl（HCO₃）-Na型为主;水化学特征主要由浓缩作用和碳酸盐、硫酸盐溶解共同作用,其中大部分水样主要由岩盐溶解控制,新集矿区深层地下水的水化学特征主要由浓缩作用和硫酸盐溶解作用共同控制,砂岩水主要发生的是阳离子交换以及碳酸盐、硫酸盐溶解作用,推覆体片麻岩和推覆体寒灰水可能发生溶滤作用和阳离子交换作用。     

海河流域下游潜水水化学特征分析及水文地球化学模拟

海河是天津市重要的河流,为了解海河流域浅层地下水的水文地球化学特征,获取了55组水化学数据,开展离子比例关系、Gibbs图和水文地球化学模拟等相关研究。研究表明,流域附近潜水总体上呈中性或弱碱性水,沿地下水流向,水化学类型由HCO₃-Na、HCO₃-Na·Ca型过渡到HCO₃·Cl-Na→Cl·HCO₃-Na→Cl·SO₄-Na型,最后过渡到滨海地区的Cl-Na型。研究区潜水化学组分主要受岩石风化控制,也受到一定程度的蒸发浓缩作用,阳离子交换作用是天津市滨海带地下水化学组分形成的重要过程。沿地下水流向,研究区地下水离子组分浓度呈递增趋势,岩盐、白云石和石膏发生溶解,方解石发生沉淀。     

布尔台煤矿高氟地下水分布特征及形成机制研究

为研究布尔台煤矿高氟地下水的来源及形成机制，采用数理统计、离子分析等手段，在矿物的溶解沉淀、蒸发浓缩、离子交换和竞争吸附等方面对高氟地下水中F-质量浓度特征及分布规律进行研究。结果表明：布尔台煤矿地下水中C(F-)范围为0.31～11.15mg/L，平均值1.7mg/L。从空间分布上看，高氟地下水主要分布在1～5mg/L范围内，占总样品数的48.48%|从垂向分布上看，高氟地下水主要分布于侏罗系含水层组，其主要补给水源为第四系与第三系孔隙水和侏罗系孔隙、裂隙水。含氟矿物的溶解是高氟地下水的主要控制因素。Ca2+与固相中的Na+、K+发生强烈的离子交换反应，HCO-3的竞争吸附置换出吸附在黏土矿物表面的F-，促使F-富集。     

顾北煤矿煤系砂岩裂隙水水文地球化学特征及其成因分析

采用水化学测试、统计分析、水文地球化学分析等方法,对顾北煤矿4个主采煤层顶板的76组砂岩水样进行系统研究,查明了各煤层顶板水的水化学作用类型,并对其成因进行了详细分析。研究结果表明:在顾北煤矿煤层埋藏条件和水化学环境控制下,13-1煤层为Cl-Na型,以溶滤和阳离子交替吸附作用为主;11-2煤层为HCO3·Cl-Na型,以溶滤作用为主;6-2煤层为SO4·HCO3-Na型,以脱硫酸和阳离子交替吸附作用为主;1煤层为HCO3·Cl·SO4-Na型,以溶滤溶解作用为主。研究成果可为查清含水层富水性和地下水径流特征提供指导,进而为制订矿山防治水决策提供重要依据。     

Hydrochemical Analysis of Groundwater in Coastal Coal Mining Areas—A Case Study of the Liangjia Coal Mine,North China

To understand the hydrochemical characteristics and circulation pattern of groundwater in coastal coal mining areas, we analyzed 81 water samples from different water bodies in the Liangjia coal mine (LCM) area using multivariate statistical analysis and hydrochemical methods. The Quaternary groundwater (QW), accumulated water (AW) in the subsidence area, and mine water (MW) in the LCM all exhibit weakly alkaline to slightly saline water chemistry. The dominant cations and anions in the water are sodium (Na⁺) and chloride (Cl^?), reflecting the influence of seawater intrusion. Some ions in QW, AW, and MW exhibited significant annual variations, but Na⁺ and Cl^? concentrations increased with time. The water samples were divided into four categories through cluster analysis: C1 and C2 (bedrock water samples), C3 (water samples prominently affected by seawater intrusion), and C4 (QW and AW in the surface subsidence area). According to the Piper diagram, QW and AW in the surface subsidence area mainly correspond to the Na?Cl type, whereas the MW mainly consists of Na?Cl and Na?HCO₃ types. Factor analysis revealed four main factors: seawater recharge, HCO₃-rich bedrock water, alkaline water, and Quaternary groundwater (QW) with eigenvalues of 4.18, 2.44, 1.22, and 1.19 respectively, which explained 81.98% of the original data information. The comprehensive results of hydrochemical analysis and mathematical statistics indicated that the recharge sources of MW in LCM include seawater, QW, AW, HCO₃-rich bedrock water, and mixed water. Based on regional hydrogeological conditions, a preliminary groundwater circulation model of the coastal coal mining area was constructed. Groundwater generally flows into the Bohai Sea from southeast to northwest, and coal mining has changed the original local groundwater runoff patterns and intensified seawater intrusion.

     

水-土相互作用对浅层地下水硬度升高的影响

浅层地下水硬度呈逐渐升高的趋势,已成为地下水污染的一个普遍问题。设计淋溶试验模拟水-土相互作用的过程,研究地下水硬度升高的机理,对区域地下水水质保护、地下水资源合理开发利用都是十分必要的。试验使用的水样采自地下水,土样包括污染土、农田土、清洁土。试验结果表明:水-土相互作用会导致淋滤液总硬度升高,淋滤液中易溶盐、K+、Na+阳离子及TDS和硬度生成有密切的关系;在水-土相互作用过程中发生溶解作用、阳离子交换作用和盐效应,导致游离态钙镁,交换态钙镁及化合态钙镁进入地下水,引起地下水总硬度升高。     

乌东煤矿地下水水化学特征及其指示

为了研究乌东煤矿煤层顶板含水层之间的水力联系,采用了统计分析、Piper三线图、Gibbs图等方法定性分析了基岩地下水、第四系地下水以及地表水之间的水力联系。利用不同水体的Cl-浓度差异性,计算了相邻含水层之间的水力联系度,定量判别了它们之间的水力联系程度。结果发现,所有地下水样品的pH介于7.1～8之间,都为弱碱性水。随着含水层埋深的加大,地下水TDS逐渐增大,地表水和第四系地下水TDS均低于基岩含水层地下水。基岩地下水、第四系地下水和地表水主要的水化学类型分别为Cl·SO4-Na、HCO3·SO4-Na·Ca、SO4·Cl·HCO3-Na和SO4·Cl·HCO3-Na·Ca。基岩地下水样品受到浓缩作用影响,地表水和第四系地下水受到岩石风化-蒸发影响。同时研究区地下水和地表水中还发生了阳离子反交换作用。第四系地下水和地表水的联系度为0.361,联系程度为中等|第四系和基岩地下水之间的联系度为0.404,联系程度为低。此结果可为后期矿井涌水量预计及防治水工作提供参考依据。