滇东高原煤矿聚集区扎外河流域水化学特征及演化规律

采煤废水是影响中国水环境的重要因素之一,研究其对岩溶小流域水化学特征及演化的影响,可以为流域水资源开发利用和水污染防治提供科学依据。通过数理统计、离子比例系数、Piper三线图和Gibbs图等方法,分析了扎外河流域水化学特征及主要物质来源。结果表明:矿坑水水化学类型为SO_4-Ca和HCO_3·SO_4-Ca·Na型,碳酸盐岩岩溶水和碳酸盐岩夹碎屑岩岩溶水水化学类型主要为HCO_3-Ca和HCO_3-Ca·Mg型,而受采煤废水影响,地表水由HCO_3-Ca型过渡为HCO_3·SO_4-Ca和HCO_3·SO_4-Ca·Na型。碳酸盐岩风化是研究区Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_3~-离子的主要来源;SO_4~(2-)离子则主要源于煤系地层黄铁矿的氧化和碳酸盐岩地层中石膏的溶解;硅酸盐风化是Na~+的主要来源,岩盐的溶解和阳离子交换作用也对Na~+有部分贡献。因子分析进一步表明,H_2CO_3和H_2SO_4参与的碳酸盐岩风化、农业活动、硅酸盐风化和阳离子交换作用综合控制了研究区水化学特征。矿业活动不仅改变了天然水体的水化学组分,还不同程度影响了流域内岩石的风化溶解过程。     

青海湖沙柳河流域夏季河水和地下水水化学特征

河水和地下水的水化学特征能够反映流域水环境的特点和水质情况.本文以青海湖沙柳河流域为研究区,选取夏季典型月份进行了河水和地下水样品采集及可溶性离子含量的测定,对青海湖沙柳河流域夏季河水和地下水的离子含量特征、水化学类型、离子来源和灌溉适宜性进行了研究.结果显示:(1)青海湖沙柳河流域夏季河水和地下水的pH平均值分别为7.59和7.12,电导率(EC)平均值分别为365.17μs·cm~(-1)和592.93μs·cm~(-1);河水和地下水的阳离子平均浓度顺序依次为Ca~(2+)Mg~(2+)Na~+K~+Li~+NH_4~+,阴离子平均浓度顺序为HCO_3~-SO_4~(2-)Cl~-NO_3~-NO_2~-F~-.Piper三线图结果显示该流域夏季河水和地下水水化学类型均以HCO_3-Ca·Mg和HCO_3-Ca型为主.(2)Gibbs图结果显示,夏季河水和地下水Na~+/(Na~++Ca~(2+))质量浓度比值范围为0.03～0.62,Cl~-/(Cl~-+HCO_3~-)质量浓度比值范围为0.01～0.18,表明岩石风化作用是控制整个沙柳河流域夏季河水和地下水水化学组分的主要因素.(3)青海湖沙柳河流域夏季河水和地下水钠百分比(Na~+%)平均值均为15%,钠吸附比(SAR)平均值分别为0.37和0.46,表明该流域夏季河水和地下水很适宜灌溉.     

大汶河流域上游典型剖面地下水水化学特征及其影响因素分析

为了解大汶河流域上游地下水水化学特征及其主要离子成因,选取两条典型剖面,采集了21组水样数据,利用数理统计分析、聚类分析、离子比分析、同位素分析等方法探讨其水化学特征及主要物质来源。结果表明,流域内各类地下水阳离子以Ca²⁺为主,HCO3^-、SO4^2-为优势阴离子,属于低矿化度水,pH均值7-8之间,整体偏弱碱性。研究区地下水水化学类型主要为 HCO3.SO4-Ca型、HCO3.SO4-Ca.Mg型、SO4.HCO3-Ca.Mg型。其中岩溶水中沿地下水流向从补给区向径流区SO4^2-离子含量逐渐增大,水化学类型由HCO3.SO4-Ca.Mg型演变为SO4.HCO3-Ca.Mg型,Na⁺ 、Ca²⁺ 、HCO3^- 、SO4^2-来源为白云石、方解石等碳酸盐矿物溶解和石膏等硫酸盐矿物溶解。研究表明流域内地下水主要来源于大气降水,大气降水和孔隙水的入渗补给是岩溶水的补给来源。地表水与孔隙水氢氧同位素特征相似,并且δD值为-60‰～-50‰,δ¹⁸O值为-6‰～-4‰,说明其受到当地降水二次蒸发补给的影响。通过对流域水化学特征及物质来源的分析,以期对大汶河流域地下水资源的合理开发利用和水污染的防治提供科学的依据。     

岩溶水水化学特征的主成分分析和因子分析

【目的】为了解岩溶区地下水水化学特征以及地下水成分的来源。【方法】以广西果化镇地下水为研究对象,于2017年7月共采集地下水样品21件,运用Gw_chart软件制作水化学Piper三线图,结合R软件进行相关性分析、主成分分析法、因子分析法等对数据进行处理。【结果】研究区岩溶地下水水化学类型主要为重碳酸-钙型水,Ca2+和Mg2+为地下水中主要阳离子,HCO-3和SO2-4为地下水中主要阴离子。HCO-3与Ca2+,Na++K+与Cl-,SO2-4与Mg+2、Ca2+,相关性较强,它们经历了相似的化学反应过程。通过主成分分析法提取了3个主成分,共解释了91%的方差,可以很好地代表原始数据;通过因子分析提取出3个公共因子,共解释了86%的方差。【结论】自然因素水-岩作用为水化学元素特征与来源主导因素,人类活动也起到了重要作用。     

基于水化学和同位素的典型岩溶水系统溶质演化过程—以西昌市仙人洞为例

仙人洞岩溶水系统是西昌市南部典型的地下水系统,亦是该区饮用水和灌溉用水的唯一水源,对其水源成因和溶质组分演化过程的研究具有重要的科学价值和现实意义。本文以仙人洞岩溶水系统为研究对象,通过分析岩溶水、基岩裂隙水和地表水水化学组分、氢氧同位素和氚同位素特征,探讨了这三类水的成因和溶质演化过程。结果显示：仙人洞三类水阳离子以Ca₂₊为主,阴离子以HCO_3-为主,水化学类型主要为Ca-HCO_3-型水;水化学指标和同位素信息揭示三类水均以大气降水补给为主,但岩溶水属于具有快速通道的深循环、长径流途径的水循环模式,而基岩裂隙水则属于浅表层循环模式。系列水化学图示和离子比值系数表明岩石风化作用、碳酸盐岩溶解和离子交换过程是影响这三类水组分演化的主要化学过程。     

滇东典型煤矿区地表水地下水化学特征及控制因素

以滇东典型煤矿区不同水体为研究对象,分析其水化学特征及控制因素,为水资源保护与利用提供理论依据。2020年8月采集水样42组,运用 Piper 三线图、Gibbs 图、因子分析以及离子比例系数法,分析了研究区不同水体水化学特征及其影响因素。 结果表明：研究区地表水pH均值为8.42,呈弱碱性,TDS变化范围为140~828 mg·L?1,阳离子以Ca2+、Na+为主,阴离子以HCO3?、SO42?为主,水化学类型从HCO3?Ca过渡为HCO3?Ca·Na、HCO3?Na和HCO3·SO4?Ca·Na型;地下水pH均值为7.55,呈中性,TDS变化范围为60~620 mg·L?1,阳离子以Ca2+、Mg2+为主,阴离子以HCO3?为主,水化学类型为HCO3?Ca和HCO3?Ca·Mg型;矿井水富集Na+和SO42?,水化学类型为HCO3?Na、SO4?Ca型。研究区水体水化学特征受岩石风化作用、阳离子交换作用和人类活动等因素的共同影响。水体中Ca2+、Mg2+和HCO3?主要来源于碳酸盐岩的溶解, HCO3?还受到硅酸盐岩溶解的影响;SO42?来源于石膏的溶解和煤系地层黄铁矿的氧化,而Na+则受采煤废水排放及阳离子交换作用的影响。总体上,地表水主要受矿业活动影响,基岩裂隙水主要受农业活动的影响,而岩溶地下水受人类活动影响有限。提取了研究区地下水3个主因子,累计贡献率达82.06%,分别代表碳酸盐岩溶解和矿业活动、硅酸盐岩溶解和阳离子交换作用以及农业活动的影响。     

南盘江流域不同类型水水文地球化学特征

根据南盘江流域不同类型水水样化学成分分析资料,分析了区内水的水化学特征。结果表明,不同类型水化学指标不同。地表水的pH,电导率和SO42-浓度较高,而HCO3-浓度和Ca2+浓度低;河水为湖水与地下河及泉水混合而成,水化学指标本应处于两者之间,但实际上电导率和SO42-浓度高于两者。地下水水化学类型均为HCO3-Ca型或HCO3-Ca.Mg型,为典型的岩溶水;地表水水化学类型复杂,是由于水体周边人类活动频繁,扰动了水体天然水化学特征。应在生态,工农业生产,生活等方面采取有效措施,遏制水体污染并治理。     

浐河流域地表水水化学特征

为探究西安地区主要流域地表水水化学特征及其成因,以浐河流域为研究对象,利用Piper三角图、Gibbs图、相关性对其水化学离子组分特征及来源进行分析,以期对浐河流域的水资源利用与管理提供科学依据.结果表明:浐河流域地表水主控阳离子为Ca2+,均值在86.63 m g·L-1,主控阴离子为HCO3-,占总阴离子含量的70...     

新汴河水化学特征及其成因分析

以新汴河为研究对象,通过对新汴河中常规离子采用离子色谱法进行测定,利用Piper三线图和Gibbs图对新汴河水进行分析得到新汴河的水化学特征,结果表明:(1)新汴河K~+和HCO3-浓度变化较小,Ca~(2+)、Mg~(2+)、Na~+、Cl~-、SO_4~(2-)浓度在引河汇入处发生阶跃变化,其中Mg~(2+)、Na~+、Cl~-、SO_4~(2-)浓度在引河汇入后明显减小,而Ca~(2+)在引河汇入后明显增大。(2)新汴河TDS变化与Mg~(2+)、Na~+、Cl~-、SO_4~(2-)浓度变化具有很强的相关性。(3)新汴河以引河为界,上游段和下游段离子组分存在较大差异,上游段水化学类型为Na~+-HCO_3~--SO_4~(2-)-Cl~-型,下游段水化学类型为Na~+-Ca~(2+)-HCO_3~-型,而引河水化学类型为Ca~(2+)-Na~+-HCO_3~-型,新汴河上、下游段水化学类型发生变化的原因是由引河水的汇入引起的。     

东欢坨矿地下水化学动态及特征

研究开采影响下地下水动态特征是进行矿井水文地质条件实时研究、科学防治矿井水害及合理开采的重要基础。选取煤5顶板含水层为代表,分析1998~2009年以来24个水样的Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-、NO3-、矿化度及 pH 值大小变化,结果表明含水层水化学特征稳定,动态不明显。因此,选取1950-2009年各时段内不同含水层水样113个,进行水化学特征聚类分析,得出4组典型分类：第四系冲积层孔隙承压水及煤5顶板(A 段、B 段)水;煤5-煤7、煤12-1顶底板水;煤12-2、煤14、K3及G层水;奥陶系石灰岩岩溶水;分类与含水层水文地质循环特征相符。研究结果对整个东欢坨矿区的防治水工作具有一定意义。     

双河洞洞穴系统岩溶地表水、地下水主要离子化学特征及其来源分析

为揭示喀斯特洞穴区域地表水、地下水水化学特征及其水化学变化的影响因素,采用数理统计、Piper三线图、Gibbs图、氢氧同位素关系图、离子相关性及离子比值关系等方法对研究区2015年4月~2017年3月的40组地表水水样和253组地下水水样数据进行分析。研究结果表明:双河洞区域地表水、地下水pH均呈碱性,TDS值总体上属淡水和微咸水,TH值属软水和微硬水。地表水中阳离子主要以Ca~(2+)、Mg~(2+)离子为主,阴离子主要以HCO_3~-离子为主;水化学类型主要为HCO_3-Ca和HCO~(2+)_3-Ca·Mg。地下水中阳离子主要以Ca~(2+)、Mg离子为主;阴离子主要以HCO_3~-和SO_4~(2-)离子为主,水化学类型主要为HCO_3·SO_4-Ca·Mg、SO_4·HCO_3-Ca·Mg和HCO_3-Ca·Mg。通过Gibbs图、离子相关性、主要离子比值关系可以看出,主要离子组分均来自碳酸盐岩和硫酸岩盐的风化溶解,同时可能存在人为活动的影响。研究区水化学组分是区域地质地貌条件、水-土-岩相互作用、农业活动等因素综合导致的。研究结果对岩溶区地表水和地下水的开发利用、管理和保护具有重要的科学意义。     

拉萨河谷地区孔隙地下水水化学特征及水文地球化学模拟

为研究拉萨河谷地区地下水水化学特征及演化规律,综合运用数理统计、Piper三线图、Gibbs图等进行水化学分析,并运用PHREEQC软件进行水文地球化学反向模拟。结果表明:拉萨河谷地区地下水主要阳离子呈Ca~(2+)Mg~(2+)Na~+K~+的关系,阴离子则存在HCO_3~-SO_4~(2-)Cl~-NO_3~-的关系;拉萨河谷地区与堆龙曲河谷地区地下水水化学组分具有一定的差异性,且地下水水化学类型均以HCO_3·SO_4-Ca·Mg为主,水岩作用是地下水水化学组分的主要控制因素。堆龙曲模拟路径发生了斜长石和伊利石的连续溶解,绿泥石的连续沉淀;盐岩先沉淀后溶解,石膏先溶解后沉淀;石英先发生沉淀,后未参与反应;CO_2先逸出,后又溶解。拉萨河路径发生了绿泥石连续沉淀,斜长石开始未参与反应,后发生了溶解;盐岩、石膏、石英和伊利石发生了先溶解后沉淀,CO_2则发生了先溶解后逸出。两条路径都发生了阳离子交换作用,地下水的演化受矿物相的溶解沉淀以及阳离子交换作用的共同影响。     

平朔矿区地下水水化学特征及成因

为揭示平朔矿区地下水化学特征及成因,采集了区内浅层孔隙水、山西组砂岩裂隙水、煤系层间砂岩裂隙水和奥陶系灰岩裂隙水四个含水层共计31个地下水样,运用统计分析、Piper三线图、Gibbs图、离子组合比和主成分分析等方法深入探讨该区地下水水化学组分形成及影响因素.结果表明:研究区各含水层地下水总溶解固体(TDS,total dissolved solids)范围在211.84～1315.00 mg·L~(-1).四个含水层主要优势阴阳离子分别为HCO_3~-和Ca~(2+),水化学类型随含水层深度增加由HCO_3~--Ca~(2+)·Mg~(2+)型向HCO_3~-·SO_4~(2-)-Ca~(2+)·Mg~(2+)型过渡.地下水化学组分主要受阳离子交替吸附作用、黄铁矿氧化、盐岩溶解及碳酸盐和硫酸盐溶解作用控制.其中黄铁矿氧化、盐岩溶解及碳酸盐和硫酸盐溶解作用对深部含水层地下水组分的影响显著强于浅层孔隙水.     

响水溪泉岩溶地下水水化学特征及成因

响水溪岩溶大泉位于雅安市天全县响水溪村,为研究该地区地下水循环模式与泉水成因,2022年2月在现场进采集水样12组,通过Piper图示、离子比例分析对该地区的水化学特征进行分析。基于研究区的水文地质条件、地下水补径排规律利用水均衡法、同位素特征分析对响水溪泉成因进行了验证。结果表明,响水溪地区的地下水水化学类型普遍为HCO₃-Ca·Mg型,其离子组分主要受到白云岩、灰岩的风化溶解。响水溪岩溶大泉最直接的补给含水层为灯影组(Z₂C-₁d)岩溶含水层。除此之外,受构造作用其补给同时也受到北侧二叠系阳新组(P₂y)、泥盆系(D_2-3)碳酸盐岩裂隙溶洞水影响。     

信江流域地下水水化学特征及形成机制

地下水质量是鄱阳湖水生态环境重要组成部分,研究地下水的水化学特征、形成机制对流域水资源合理开发利用和生态文明建设具有重要意义。利用Gibbs图解法、相关性分析法以及主成分因子分析方法等分析了鄱阳湖信江流域地下水的水化学特征和形成机制。结果表明:大气降水是地下水的主要补给来源,Ca~(2+)、Na~+、HCO~-_3是地下水中优势离子,受水文地质情况及人类活动影响流域内水化学类型主要以Ca-HCO_3、Ca-HCO_3·SO_4为主。地下水中离子主要来源于岩石风化,Ca~(2+)、HCO~-_3、Mg~(2+)主要来自碳酸岩风化,Na~+、SO_4~(2-)主要来自蒸发岩的溶解,NO~-_3、Cl~-主要来自人类活动,K~+主要来源于硅酸岩风化输入,人类活动的影响主要为工矿活动;同时Ca~(2+)、Na~+还受到阳离子交替吸附作用影响,阳离子交替吸附作用参与了地下水水文地球化学过程。碳酸岩、蒸发岩、硅酸岩、人类活动、大气降水对地下水溶质贡献率分别为29.6%、19.9%、12.1%、19%、19.4%。     

山东枣庄陶枣煤田裂隙岩溶水水质评价研究

矿山闭坑后大量被污染的矿坑水对裂隙岩溶水具有潜在的影响.对陶枣煤田裂隙岩溶水水质评价发现区域内水质较差和极差级别分别占到总数的25.64%和41.03%,说明岩溶水总体水质较差.通过对岩溶水水化学特征分析得知,区内岩溶水阴离子类型有4种,分别为HCO^-₃型、HCO^-₃·SO₄^2-型、SO₄^2-·HCO^-₃型和SO₄^2-型,阳离子可划分为Ca²⁺、Ca²⁺·Na⁺和Ca²⁺·Mg²⁺或Mg²⁺·Ca²⁺3类型.通过对1991至2017年水化学动态特征分析发现区内地下裂隙岩溶水受煤矿开采影响较大,基于聚类分析法发现区内主要存在2种污染途径,分别为地表水渗透污染和矿坑水串层污染.     

青岛西海岸新区地下水水化学特征及水质评价

为了解青岛西海岸新区地下水水化学特征及地下水质量,选取2017年35个地下水水质监测数据,综合运用数理统计、水化学、模糊综合评价以及因子分析等方法进行研究。结果表明:研究区地下水中Ca~(2+)、Na~+、HCO■、SO■相对含量较高,阴离子呈HCO■SO■NO■Cl~-的关系,阳离子浓度存在Ca~(2+)Na~+Mg~(2+)K~+的关系。地下水水样pH均值7.22,呈弱碱性;TDS含量100.20～1 498.60 mg/L,均值421.40 mg/L;TH均值248.23 mg/L,为硬水。地下水水化学类型主要为HCO_3·SO_4·Cl-Na·Ca、HCO_3·SO_4-Ca、HCO_3-Ca、HCO_3·SO_4-Ca·Mg、HCO_3·Cl-Na·Ca、HCO_3-Na·Ca,水岩作用是地下水水化学组分的主要控制因素。基于内梅罗指数法和模糊综合评价法进行水质评价,认为研究区地下水水质整体较差。基于因子分析法对研究区地下水进行污染源解析,共提取4个主因子,累积方差贡献率73.747%公因子,其中F_1解析为来自农业生产活动,F_2主要与地质因素有关,F_3表征为生活污水排放,F_4代表工业生产活动,其贡献率分别为:35.697%、15.148%、12.131%和10.771%。     

东平湖地区地下水化学特征及质量评价

为分析东平湖周边地区地下水化学特征及地下水质量,运用离子分析、数理统计、Piper三线图及Gibbs图等方法,对研究区枯水期及丰水期溶解性总固体（TDS）时空分布、离子特征、水化学类型、影响因素和离子来源进行了分析;采用综合评价法对地下水水质进行了评价,并对其时空分布及水质成因进行了简析。结果表明：东平湖周边地区地下水TDS值普遍偏高,枯水期与丰水期空间分布规律差异不大;地下水中阳离子以Ca2+、Na+为主,阴离子以HCO3-、SO42-为主,水化学类型枯水期以HCO3?SO4-Ca?Na型水为主,丰水期以HCO3 -Ca?Na型水为主;枯水期地下水化学特征主要受岩石风化作用影响,部分受蒸发浓缩作用影响,离子主要来源为蒸发岩溶解及碳酸盐溶解的共同作用,丰水期主要受岩石风化作用影响,离子主要来源为碳酸盐溶解;研究区地下水水质相对较差,枯水期与丰水期水样中Ⅳ类水（较差）及Ⅴ类水（极差）占比均超过了50％,但丰水期Ⅱ（良好）、Ⅲ（较好）类水比枯水期同类水分布区域更广。     

岩溶区流域水化学时空变化特征———以桂江流域为例

于2012-2013年的四季分别在桂江流域采集水样,每次采样分别取15个样品,通过研究发现流域内水化学在不同的时间和空间具有不同的变化特征.研究表明:(1)桂江流域四季pH值介于6.32~8.87,平均值为7.61;EC变化在18~379μs/cm之间,平均值为170μs/cm;SIc变化范围为-4.04~0.98,平均值为-0.74;桂江的水化学类型以HCO3-Ca型为主.(2)Ca2+,Mg2+,HCO-3和SIc在流域的变化特征相似,总体呈现中游高上下游低的特点.由于工农业活动的影响,SO2-4和NO-3在桂江流域上游和中游的部分支流相对较高.Cl-,Na+和K+总体上看中下游较高,是由于大气降水和下游砂页岩的影响而成.(3)桂江流域河水主要离子在冬季含量最高夏季最低,秋季和春季其次,主要是由于夏季降水较多,河流中溶解的主离子被大量雨水稀释,冬季则相反.     

漓江干流水体主要离子化学变化特征及影响因素

【目的】为保护漓江流域水环境及揭示区域碳酸盐岩风化过程提供基础数据及科学支撑。【方法】通过收集一个水文年漓江干流典型断面的水样,并进行水化学分析来研究水体中离子化学变化特征及其控制因素。【结果】漓江两个断面水化学类型都为Ca-HCO_3型,河水主要离子组分受到水岩作用的控制。两个断面对比来看,上游大面圩(DM)断面受到部分降雨输入的影响,而下游普益(PY)断面受到更加强烈的碳酸盐岩风化作用的影响。漓江两个断面HCO_3~-、Ca~(2+)离子浓度表现出雨季小于旱季的现象,主要受到雨季降雨和流量增大的影响,而SO_4~(2-)、NO_3~-、Cl~-离子浓度出现雨季大于旱季的现象,则主要受到农业活动、城市排污的影响。此外,由于人类活动的影响,漓江碳酸盐岩风化受到外源酸的影响,进而影响岩溶风化碳汇效应的评估。【结论】漓江典型断面水体优势离子(HCO_3~-、Ca~(2+))变化特征主要受到地质条件的控制,岩溶作用强度表现出显著的空间差异性;SO_4~(2-)、NO_3~-、Cl~-离子则受到不同人类活动的影响,表现出显著的季节变化和空间变化。