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.     

潘一煤矿地下水化学空间变化特征与水源识别分析

为了认识矿井地下水化学在空间分布上的特征与变化规律和正确、快速识别地下水水源,用Piper图示法分析潘一矿4个主要含水层的地下水化学特征和水质类型,探究了新生界下含水和煤系水水质在空间上的变化特征,并用BP人工神经网络方法判别水样来源。结果如下:潘一矿新生界上含水,与其他含水层的水样水质相差较大,水质类型为HCO_3-Na+K·Ca;新生界下含水水质类型比较单一,为Cl-Na+K型水;煤系水沿HCO_3~-方向分布范围广,水质的类型主要为Cl-Na+K型水;灰岩水为Cl-Na+K型水。新生界下含水、灰岩水和部分煤系水水质比较接近,难以通过水质信息对水样来源做出有效判别。潘集背斜附近的浅部煤系砂岩含水层可能受到上覆下含水的补给,呈现出较高的Ca~(2+),Mg~(2+)浓度和较低的HCO_3~-浓度的特征。BP人工神经网络方法判别准确率为82.3%,总体上判别效果较好。     

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%。     

腾冲HCO3—Na型热泉水的化学模型

腾冲的热泉大部分是BCO_3-Na型水。根据Na~+、HCO_3~-含量对数相关图和Na~+、SiO_2含量半对数相关图可将HCO_3-Na型水分成4组,第4组HCO_3-CO_3-Na或CO_3-HCO_3-Na型水在组成上同第1组。 第1、4组热泉水的化学组分主要是Na~+、H~+和H_4SiO_4。化学热力学计算结果表明它们是钠长石在富含CO_2气体的60℃热水中异成分溶解产物。 第2组的水化学组分比第1组有较高的Ca~(2+)含量,它是钙长石在富含CO_2气体的100℃左右热水中异成分溶解的结果。 第3组的水化学组分有较高的Na~+、K~+和Ca~(2+)含量,K~+从热泉水围岩中迁移出来,表明该类水热系统的水热蚀变较深,可能有较高的热储温度。     

长江中上游结合带喀斯特小流域夏季水化学特征——以宜昌下牢溪为例

河流的水化学组成受自然因素和人为因素的综合影响,研究河流水化学特征有助于了解流域内物质循环及人类活动的干扰情况.针对长江中上游结合带喀斯特小河流下牢溪,于2019年6月至8月间进行了八大离子及相关环境因子的采样及监测.结果表明:下牢溪水化学类型为HCO_3~--Ca~(2+)-Mg~(2+)型,HCO_3~-占阴离子总当量浓度的85.59%,Ca~(2+)、Mg~(2+)分别占阳离子总当量浓度的48.96%和48.79%.相较于长江流域内其他喀斯特河流,下牢溪具有更高的HCO_3~-和Mg~(2+)浓度水平.河流水化学组成主要受到岩石风化控制,Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_3~-主要来源于白云岩、石灰岩的溶解,Na~+、K~+、Cl~-、SO_4~(2-)、NO_3~-主要来自于生活污水和农业面源的输入.下牢溪Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_3~-浓度自上游向下游逐渐降低,而Na~+、K~+、Cl~-和SO_4~(2-)浓度呈现往下游方向递增的趋势,下牢溪中下游受人为活动影响更为明显.     

宿县矿区主要突水含水层水文地球化学模拟

为定量地揭示矿区水文地球化学环境演化的本质,更为深入探讨水文地球化学环境演化与人类工程活动和地质背景之间的联系及其联系程度,采用宿县矿区主要突水含水层(四含、煤系、太灰)地下水样的常规离子(K~++Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、Cl~-、SO_4~(2-)、HCO_3~-、CO_3~(2-))、pH值以及总溶解固体(TDS)数据,确立了地下水流路径以及其中的矿物相。在此基础上,利用PHREEQC软件建立了水文地球化学模拟模型,对矿区地下水流路径中的水文地球化学演化进行了定量模拟。研究结果表明:矿区四含水力联系密切,黄铁矿氧化与阳离子交替吸附是其水文地球化学演化的主要水-岩相互作用;矿区煤系地下水总体径流条件差,黄铁矿氧化与阳离子交替吸附作用趋于稳定;矿区中东部太灰水动力条件较好,碳酸盐溶解沉淀是水文地球化学演化的主要水-岩相互作用,西部水力联系不畅,阳离子交替吸附作用与黄铁矿氧化作用是水文地球化学演化的主要水-岩相互作用。研究成果有望为华北隐伏型煤矿区矿井水害防治及地下水资源开发利用提供理论支持。     

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。     

沂沭河下游平原地下水化学及氢氧稳定同位素特征

为研究沂沭河下游平原地下水化学及氢氧稳定同位素特征,采用数理统计、Piper三线图、δD-δ~(18)O关系图法进行分析。结果表明:北部丘岗区地下水以淡水为主,水化学类型沿地下水流向的变化为HCO_3·Cl-Ca·Na型→Cl·HCO_3-Na·Ca型→Cl·HCO_3-Na型,裂隙水和孔隙水均为大气降水补给,后者受蒸发较强;由于沉积环境不同,东部滨海平原区浅层水TDS明显高于深层水,浅层水水化学类型由陆向海的变化为HCO_3型水→HCO_3·Cl型水→Cl·HCO_3型水→Cl型水,深层水的水化学类型由陆向海的变化为HCO_3型水→HCO_3·Cl型水→Cl·HCO_3型水,浅层水与深层水水力联系较弱,浅层水主要接受大气降水补给,而深层水则为侧向径流补给。     

近煤层灰岩含水层水化学特征研究

为弄清近煤层灰岩含水层地下水水化学分布规律,进而为水源判别等煤矿防治水工作提供一定依据,通过图示法对比分析同一含水层在不同矿区的水化学类型以及离子浓度特征,结果表明:不同矿区的同一含水层的水化学类型有异同,如超化矿奥灰水水化学类型为Ca-Mg-HCO_3,裴沟矿奥灰水水化学类型为Ca-Mg-HCO_3-SO_4,赵家寨矿奥灰水水化学类型为Ca-Na-MgSO_4-HCO_3、Ca-Mg-Na-SO_4-HCO_3、Na-Ca-HCO_3-SO_4;不同矿区的同一含水层离子浓度有差异,如超化矿、赵家寨矿、李梁店矿L_(7-8)含水层地下水中Ca~(2+)、Mg~(2+)、SO_(42-)浓度和硬度平均值依次增加,赵家寨、超化和裴沟矿区内奥灰水中Na~+浓度差异较大。     

煤矿地下水化学特征分析及涌水水源判别模型建立

在煤矿的开采过程中,矿井水害是常见的煤矿地质灾害之一,准确掌握地下水化学特征对指导煤矿防治水工作具有重要的实际意义。基于袁店二井煤矿各含水层水质化验资料(离子含量、pH值和矿化度),绘制出各含水层的Piper三线图、Durov图,得出了各含水层的水质类型以及各水化学参数的变化规律。对各离子进行谱系聚类分析,明确了各离子的来源。在上述研究基础上,建立了相应的涌水水源判别模型。研究结果表明:袁店二井煤矿地下水阴离子主要为HCO_3~-和Cl~-,阳离子主要为K~++Na~+,水化学类型以HCO_3~-·Cl--Na~++K~+型为主;其离子主要来源于可溶的钠钾盐以及难溶的碳酸盐岩。比对建立的水源判别模型,对1022工作面集中风巷处水样进行判别,得出1022工作面集中风巷涌水水源为煤系砂岩水。通过此项研究,为以后的矿井防治水工作提供一定的指导作用。     

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。     

绵阳红层地区浅层地下水水化学特征、成因及水质分析

绵阳市近年来城市建设飞速发展,在高强度的人类活动作用以及全球气候变化条件下,绵阳红层地区地下水环境日益恶化,已成为制约生态环境建设和经济社会发展的重要因素。因此,对该区域浅层地下水水化学特征以及水质进行分析评价具有非常重要的意义。红层地区地下水体主离子特征主要受该地区地质条件、地形地貌条件以及水文气象条件所影响,运用经典统计学、Piper三线图、等值线图、相关性分析、主离子比例关系分析以及Wilcox分类图等方法对绵阳市红层地区地下水水样中的主体离子测试结果进行分析,表明地下水中Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO~(3-)占主要优势,从山前补给区到河谷平原排泄区,Cl~-和TDS逐渐增大,水化学类型由Ca·Mg—HCO_3型变化为Ca·Na—HCO_3·Cl型,化学过程主要以风化-溶滤作用为主,地下水水化学类型形成的主要作用是铝硅酸盐的溶解、碳酸盐的溶解以及蒸发岩盐的溶解,饮用水水质和灌溉用水水质均符合标准。     

皖北海孜矿10煤顶底板砂岩水化学特征及成因

二叠系主采煤层顶底板砂岩裂隙含水层,是矿井直接充水含水层。以皖北矿区海孜矿10煤层顶底板砂岩含水层为研究对象,通过对其地质特征的研究和17个水样品(8个底板砂岩水、7个顶板砂岩水)的常规水化学组成进行分析,利用主成分分析并结合水-岩相互作用关系来探讨其特征差异及成因。结果表明:海孜矿10煤层底板岩性为浅灰色细砂岩与深灰色灰黑色泥岩、粉砂岩互层,顶板为浅灰色中细粒长石石英砂岩;顶底板砂岩水的离子含量差异明显,底板煤系砂岩水化学类型主要为Ca-Mg-SO4,其次有HCO3-Cl、HCO3-Cl-SO4;顶板煤系砂岩水化学类型主要为HCO3-Cl,其次有SO4-HCO3-Cl;与第四含水层、太原组灰岩水、老塘水相比,10煤层底板含水层中Ca2+、Mg2+、SO2-4与顶板含水层中Cl-、HCO-3所占比例区分明显。主成分分析结果表明10煤底板受到"脱硫酸"作用、硅酸盐矿物的溶解及于地下水径流作用有关,顶板则主要是钠盐矿物(如芒硝)、苦盐矿物(如苦盐)、硅酸矿物以及石膏的溶解所致。     

新泰市地下水水化学特征及成因探讨

为查明新泰市地下水水化学特征及其离子来源,分别于2017年9月和2018年5月各采集29件地下水水样,综合运用数理统计、相关性分析、Piper三线图、Gibbs图以及离子比等方法对水样测试结果进行分析。结果表明,新泰市地下水环境较前人研究发生了较大的变化;丰枯水期主要阳离子为Ca~(2+),阴离子由前人研究以HCO_3~-为主变为以HCO_3~-和SO_4~(2-)为主;丰枯水期地下水按TDS划分,均处于淡水和微咸水等级;水化学类型在空间上变化较大,出现了多种类型,以HCO_3·SO_4-Ca型为主,这也说明地下水环境受到外界的影响;新泰市地下水离子主要来源于硅酸盐岩和碳酸盐岩等的风化溶解,同时也受到人类生活、工业生产以及农药化肥过量使用的影响。     

松散层水化学特征及离子来源分析-以丁集煤矿为例

以丁集矿12组松散层下含的水常规离子浓度为水文地球化学分析基础数据,运用Piper三线图、离子比例系数分析、相关性分析和主成分分析,对研究区松散层下含水的水文地质特征进行研究。结果表明:常规水化学组分中,阴、阳离子的优势离子分别是Cl-l和Na++K+,水化学类型主要为Cl-Na。主导研究区水化学特征的是水-岩作用,主要经历了岩盐的溶解作用,硅酸盐矿物和碳酸盐岩的风化-溶解作用,以及硫酸盐矿物的溶解和黄铁矿的氧化作用等。     

新集二矿地下水稀土元素地球化学特征

稀土元素因独特的化学性质通常被用来指示地质体的环境演化过程.系统采集新集二矿四个含水层(二含水、砂岩水、太灰水、奥灰水)地下水样品共13个水样,测试样品中稀土元素含量,模拟其无机络合形态,来探讨不同含水层稀土元素地球化学特征及其控制因素.结果表明:研究区四个含水层地下水均表现为中稀土元素富集,呈现明显的Eu正异常和Ce负异常;不同含水层在轻重稀土分异程度上存在明显区别,Ce负异常主要与氧化还原条件和围岩岩性条件有关,Eu正异常与斜长石的溶解作用和高含量Sr有关;MINTEQ模拟结果显示,研究区地下水的无机络合形态主要以Ln(CO3)-2和LnCO+3为主.     

山东省地热水水化学研究及赋存特征

为研究山东省地热水水化学特征及赋存特征,利用2015年采集的104组山东省地热水样的分析检测结果,开展对地热分区的水化学特征的论述。研究发现鲁东隆起地热区水化学类型以HCO_3·SO_4-Na型水和Cl-Na·Ca型水为主,鲁中南地热区水化学类型较为复杂,主要为SO_4型水,鲁西北坳陷地热区水化学类型以Cl-Na型水为主;根据山东省地质构造、水文地质条件和地热水赋存特征等因素,将全省地热水资源分成鲁东、鲁西北和鲁中南3个大区,其中鲁中南区又可划分为4个亚区。从热储层岩性、热储类型、盖层特征及其成因类型等方面对各地热分区进行了概述。     

新乡市化工集聚区地下水化学特征及成因分析

新乡市化工产业集聚区内地下水污染问题较严重,为了解该区域地下水化学现状及人为因素对地下水的影响,在化工厂及周边采集地下水样,利用统计分析、Piper三线图、Gibbs图和离子比例系数等方法研究地下水化学组分特征及成因规律。结果表明:研究区地下水TDS较高,属于咸水,优势离子为Na~+、SO■、HCO~-_3、Cl~-,其主要来源是碳酸盐、硫酸盐矿物的溶解;区内水化学类型主要呈现HCO_3·SO_4-Na·Ca·Mg型、SO_4·Cl-Na·Ca·Mg型和Cl·HCO_3-Na·Mg·Ca型;地下水主要受到蒸发作用的控制,部分地区受到蒸发作用和水岩作用的共同控制。化工产业对区内地下水造成的污染较大,越靠近污染源,各离子浓度越高,对地下水水质影响越大。此外,农业化肥和生活污水也对地下水环境造成了一定的危害。     

黔东南变质岩区温泉水化学特征及水岩反应研究

以黔东南变质岩区剑河、黄平、雷山等温泉作为研究对象,通过对研究区温泉水化学特征的研究,确定温泉水化学类型,分析主要离子来源和判断水岩反应过程。结果表明:研究区温泉为中低温、弱碱性,水化学类型为HCO_3-Na,主要来源为大气降水,主要阴阳离子来源于围岩中斜长石的溶解,稀土元素呈现出明显Eu正异常,主要是围岩中斜长石分解所致。