基于信息筛选和拉依达准则识别地下水主要组分水化学异常的方法研究

地下水水化学组分的异常值识别是获取水化学背景值的重要的一环,以往提出的基于水化学各组分内在联系的计算背景值的水化学图法及Durov图法在柳江盆地的研究中均取得了良好的效果,但是水化学图法的计算步骤繁多,过程复杂,对采样精度要求严格.因此,为简化计算过程,快速识别异常,本文借鉴英国地调局识别异常的方法,以沙颍河流域为研究区,针对该区浅层地下水水质资料,利用信息筛选法替代水化学图法,对研究区内水化学主要组分进行异常识别,并将不同识别方法的识别效果进行对比分析.结果表明,尽管存在两种方法单独识别出的异常数据较多,但是水化学图法+拉依达准则和信息筛选法+拉依达准则对地下水主要组分的异常识别效果均较好,异常识别后的剩余数据的阈值范围较为一致,信息筛选法能够在大尺度区域内精度较低条件下,有效地替代水化学图法快速识别出异常值.     

雷州半岛地下水水化学特征及成因分析

地下水是雷州半岛的重要供水水源.以雷州半岛地下水为研究对象,采集并测试了47个地下水样品中的常规水化学组分,综合运用Gibbs图解法、Piper三线图、离子比例法等分析方法,研究该区域地下水中主要离子的来源及其控制因素.结果 表明:研究区地下水中主要阳离子和阴离子分别为Na+和HCO3-;浅层孔隙水水化学类型以Cl· ...     

城镇化进程中新疆塔城盆地浅层地下水化学演变特征及成因

随着经济的发展,新疆塔城盆地地下水开采量持续增大,然而研究区水文地质研究基础薄弱,盆地地下水化学演化趋势及其成因不明,这使得未来的地下水开发利用存在较大风险.本文在对盆地内地下水进行系统采样分析的基础上,基于5种水化学图对地下水化学组分进行异常识别,并对比历史水化学数据,对盆地地下水化学演变进行了深入分析.结果表明:研究区地下水阳离子以Ca~(2+)和Na~+为主,阴离子以HCO~-_3和SO_4~(2-)为主,盆地广泛分布溶解性总固体小于1.0 g·L~(-1)的淡水.从山前淋溶迁移带到地下水径流缓慢的平原区,地下水化学类型由HCO_3-Ca和HCO_3·SO_4-Ca·Mg型过渡到SO_4·HCO_3-Na·Ca型.对比1979年水化学数据,城镇化进程中,由于地下水的过量开采,水位埋深下降,原来的部分排泄区变为径流区,水循环交替加快,致使研究区HCO_3型和SO_4·HCO_3型水分布面明显增加,以硫酸根和氯离子为主的高TDS水化学类型分布面积明显减少.然而在城镇周边人口密集区地下水中水氯离子和硝酸根离子明显升高,地下水TDS和总硬度呈上升趋势,地下水盐化和硬化明显.研究区地下水化学演变主要受潜水流经的含水层介质及地下水流场变化影响,另外排污沟渠污水下渗是影响地下水水质的另一个主要因素.     

采煤驱动下复杂井田含水层化学特征与水力联系辨识

通过分析复杂井田不同含水层的常规元素、微量元素、氘氧同位素与氚同位素的水化学特征来判断各含水层的水力联系,并分别建立了Piper识别图版、Durov识别图版、氘氧同位素识别图版,借此可以快速甄别矿井突水的来源.结果表明:研究区地下水主要为大气降水补给,第四系含水层与直罗组含水层存在显著联系,直罗组含水层与延安组存在有限的联系.利用各含水层不同岩性导致的水化学离子特征差异和氘氧同位素、氚同位素的示踪特性建立识别图版,可有助于快速识别补连塔矿区突水水源,并对不同含水层的突水事故提出针对性的解决措施.     

新疆喀什三角洲地下水化学特征及演化规律

"水质型"缺水问题严重阻碍着新疆喀什地区经济的发展.为研究位于喀什地区西部的喀什三角洲地下水水化学特征及主要离子来源,于2016年6～10月采集地下水水化学样品402组,地下水氢氧同位素样品114组.综合运用数理统计、Gibbs图、离子比、Schoeller图和水文地球化学模拟等方法,分析了喀什三角洲地下水的水文地球化学特征,探讨了水化学演化规律及主要离子来源.结果表明:①该区地下水中阴离子以SO_4~(2-)为主,其次为Cl-;阳离子以Na+为主,地下水类型以SO4·Cl-Na型为主;②该区地下水离子组分受岩石溶滤作用和蒸发浓缩作用控制.水中离子主要来源于蒸发岩的溶解,其次为碳酸岩的溶解.河流冲积平原潜水受蒸发浓缩作用影响,承压水还受反向阳离子交换作用和混合作用影响;③沿地下水流向,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,方解石沉淀.     

长江流域安庆段浅层地下水水化学特征及控制因素

浅层地下水为安庆市居民生活用水和工农业生产用水的主要水源,是维持社会经济可持续发展和区域生态环境的重要基础保障.为深入研究安庆市浅层地下水的水化学特征及控制因素,采集了196组浅层地下水水样,综合运用Piper三线图、Gibbs图、离子比值和数理统计方法对安庆市地下水的水化学特征及控制因素进行研究,定量评估不同来源对地下水水化学组分的贡献.结果表明,安庆市浅层地下水呈弱碱性,pH值在5.84～8.38,均值为7.21; ρ（TDS）介于47～1 620 mg·L^-1,均值为324.21 mg·L^-1,阴阳离子主要以HCO₃^-和Ca²⁺为主,水化学类型为HCO₃-Ca型.地下水水化学组分受岩石风化溶滤作用、阳离子交替吸附作用、矿物溶解和沉淀以及人类活动综合影响.Ca²⁺、Mg²⁺和HCO₃^-主要来源于碳酸盐岩和硅酸盐岩的风化溶解作用,Na⁺、Cl^-和SO₄^2-受工业活动和生活污水的排放、K⁺和NO₃^-受农业活动的影响.APCS-MLR受体模型分析进一步揭示地下水水化学组分主要有地质因子、工业因子、农业因子和未知源这4种来源,其贡献率分别为45.35%、14.19%、25.38%和15.08%.地质因子是浅层地下水水化学组分的重要来源,人类活动则加剧了地下水水化学的演变.     

塔里木盆地绿洲带地下水咸化机制

采用Durov图、PMF模型、Gibbs图、离子比值法和饱和指数法对2016～2018年采集的1326组地下水样品进行分析,揭示研究区地下水中盐分的来源及高盐地下水形成的驱动因素.结果表明:在研究区绿洲带微咸水和咸水占比分别为37.2%和19.1%,水化学类型主要为SO₄·Cl型;在微咸水、咸水、盐水和卤水中岩盐、石膏等蒸发盐岩的持续溶解是导致高盐地下水形成的主要驱动因素,Cl^-、SO₄^2-、 Na⁺与TDS(P<0.001)及岩盐、石膏的SI值与TDS(P<0.001)之间均呈现出极显著的正相关性,也证实了这一点;冲积平原区较差的地下水动力条件、细粒岩性和弱碱性的水化学环境为地下水中盐分的富集创造了有利条件,蒸发浓缩作用和阳离子交换作用是形成高盐地下水的次要因素;由于人类活动的影响,导致承压水区高TDS潜水沿井壁入渗补给承压水含水层,也是加剧深层地下水咸化的潜在因素.     

曹妃甸地区地下水水化学特征及影响因素的R型因子分析

通过对2008年12月份在曹妃甸地区采集测试的25组水化学资料进行分析,探讨了该区地下水的水化学特征,并利用R型因子分析法对影响该区地下水化学组分的4个主要因素进行了研究,结果表明:区内浅层地下水基本都为高矿化的Cl-Na型,深层地下水水化学类型具有一定的水平分带性;高矿化的地表水和潜水主要是蒸发浓缩作用和沿海土壤易溶盐含量高共同影响的结果,深层地下水水化学组分主要受含水介质中易溶盐分组成和补给水高碳酸含量的影响;地下水中NH4+、NO3-和NO2-的广泛检出反映了农业生产和人们生活排污等人类活动对地下水化学组分的影响。     

淮南煤矿区地表水和地下水水化学特征及控制因素

为厘清淮南矿区地表水和地下水水化学特征和控制因素,采集115组地下水和30组地表水样品,基于数理统计、 Piper三线图、 Gibbs图、矿物稳定场图和离子比例系数等方法,分析了淮南煤矿区地表水和地下水的水文地球化学特征,研究了其水化学特征演变规律.结果表明,淮南煤矿区地下水和地表水呈弱碱性,地表水和地下水中优势阴阳离子为HCO^-₃、 Ca⁺和Na⁺.HCO₃-Ca型和HCO₃-Ca·Na·Mg型为地表水和地下水的主要水化学类型.地下水和地表水的水化学特征主要受岩石风化作用控制,阳离子交替吸附和蒸发对其有一定的促进作用.水岩作用以硅酸盐和碳酸盐矿物的溶解为主,碳酸盐岩的溶解制约Ca²⁺、 Mg²⁺和HCO^-₃等离子的变化.地表水和地下水中Cl^-、 SO₄^2-、 NO^-₃     

山东省平度北部富锶地下水水化学特征及形成机制

地下水是平度地区重要供水源,本次调查中发现富锶地下水,研究其水化学特征和成因机理具有重要意义.2020年9月采集了地下水和地表水样品,结合水文地质条件,运用描述性统计分析、Piper三线图、Gibbs图、离子比值、矿物饱和指数等方法,揭示了平度北部地区富锶地下水的成因机制.结果表明,平度北部地区富锶地下水分布广泛,锶含量为0.08～2.92 mg·L^-1.平均含量为0.68 mg·L^-1,水化学特征受溶滤作用、蒸发浓缩作用的影响,岩石风化溶解是水化学特征的主要控制因素.地下水径流强化了Sr²⁺的富集.区内以硅酸盐岩矿物和碳酸盐岩矿物溶解为主.Na⁺、K⁺、Cl^-、Sr²⁺主要来源于硅酸盐岩的溶解,Ca²⁺、Mg²⁺和SO₄^2-主要来源于碳酸盐岩的溶解.人类活动对研究区水化学特征有较大影响.     

北京市南口地区浅层地下水水化学时空变化特征分析

根据对北京市南口地区浅层地下水水质监测结果,综合运用数学统计方法、Piper三线图示法,对该区浅层地下水水化学特征时空变化进行研究.结果表明,研究区浅层地下水化学类型相对比较简单,以HCO3-Ca·Mg型水为主;地下水季节变化对水化学类型空间变异性影响不大;浅层地下水中主要离子成分变化趋势基本相同,在枯水期和丰水期离子...     

洛阳盆地浅层地下水化学特征及其演化特征分析

在系统采集并分析洛阳盆地浅层地下水样品的基础上,综合描述性统计、相关性分析、运用Piper三线图、Gibbs模型以及离子比例系数等方法,对洛阳盆地浅层地下水化学特征及其形成机理进行了分析和探讨。结果表明:HCO~-_3和Ca~(2+)分别是研究区浅层地下水中优势的阴、阳离子;HCO_3-Ca和HCO_3-Ca·Mg型为主要地下水化学类型;浅层地下水TDS和总硬度的平均浓度相对较低,平均值分别为450.5 mg/L和329.3 mg/L。本区浅层地下水化学特征的形成主要受到岩石风化作用的影响,地下水水质成分主要来自于碳酸盐岩和硅酸盐岩等矿物的长期风化溶解。同时,逆向阳离子交换作用也在一定程度上影响着浅层地下水化学的形成。     

龙子祠泉域岩溶地下水水化学特征及成因

龙子祠岩溶水是临汾市工农业生产和城市水源地.查明污染特征及成因,对合理开发利用岩溶地下水资源与泉域生态保护具有重要的意义.本研究以龙子祠泉域岩溶地下水系统为研究对象,通过样品采集与同位素分析,综合运用水化学(Durov图、离子比例、Gibbs图、硫同位素和氢氧同位素)方法分析地下水水化学特征.揭示了龙子祠泉水的水文地球化学特征和环境同位素特征.龙子祠泉域岩溶地下水水化学场从深埋滞留区到补给区到径流、排泄区具有明显的分带性.龙子祠岩溶地下水主要为SO_4·HCO_3-Ca和SO_4·HCO_3-Ca·Mg型水,SO_4~(2-)值为61.6～1 503 mg·L~(-1),均值为481.4 mg·L~(-1),SO_4~(2-)超标比例为70.3%.其SO_4~(2-)主要来源于石膏的溶解和煤系地层FeS_2氧化,其中龙子祠泉水中SO_4~(2-)源于FeS_2氧化的比例为20.2%.依据氢氧、硫同位素得出70%的岩溶地下水不同程度的受到煤矿酸性水的污染.利用Phreeqc软件模拟得出:研究区水化学特征主要受白云石、岩盐和石膏的溶解作用与去白云石化作用.     

武汉长江新城地下水化学特征及成因分析

为研究武汉地下水水化学特征及形成原因,以长江新城为研究区,于2019年7-9月采集地表水和地下水样品,对区内地下水和地表水进行测试分析.基于水化学结果,运用数理统计、离子比值分析、矿物饱和指数等方法,揭示了长江新城的水化学演化过程和主要离子来源.结果表明,区内地下水阳离子以Ca²⁺为主,阴离子以HCO₃^-为主,地下水和地表水的补给来源密切相关.地下水主要受岩石风化作用控制,同时还受一定程度的蒸发浓缩作用影响,主要离子来源受碳酸盐岩溶解沉淀控制,也存在硅酸盐岩和蒸发盐岩风化溶解作用的影响.地下水受生活污水和农业肥料施用影响较大.     

济南白泉泉域地下水位动态对降水响应的年内时滞分析

利用1990~2011年间济南白泉泉域内4个碳酸盐岩裂隙岩溶水及泉域内及北侧3个松散岩孔隙水水位动态观测资料与同期降水数据,采用相关分析、交叉小波分析方法对研究区地下水位动态与降水的关系进行了研究。结果表明:1相关分析可概略的描述水位动态对降水响应的滞后特征。2交叉小波分析表明,全时段岩溶水观测点水位动态对降水时滞为101.41~141.56d,孔隙水为114.14~185.37d,泉域径流区及排泄区的各点对降水的滞后明显,且岩溶水径流路径越长,水位动态越滞后。3高降水时段岩溶水动态时滞为80.80~118.31d,孔隙水为128.59~167.52d,说明年降水量及降水组合形式对水位时滞有影响,总体降水量越大则地下水位响应越快。地下水位对降水响应的定量描述,可耦合入地下水位预测模型,从而对地下水资源的保护及合理开发利用起到积极作用。     

郯庐断裂带（安徽段）浅层地下水水化学特征、控制因素及水质评价

为研究郯庐断裂带（安徽段）地下水的水化学特征、控制因素和地下水质量.在郯庐断裂带周边的江淮波状平原区、沿江丘陵平原区和皖西山地共采集了86组地下水,综合运用描述性统计、Piper图、Gibbs图、离子比例分析、饱和指数、氯碱指数和熵权水质指数（EWQI）等方法,开展了地下水的水化学特征及控制因素研究,评价了地下水的质量.结果表明,郯庐断裂带（安徽段）周边浅层地下水呈弱碱性,地下水化学类型以HCO₃-Ca·Mg和HCO₃-Na·Ca型为主.水岩相互作用控制地下水化学组分的形成,硅酸盐岩和碳酸盐岩风化作用控制了地下水化学组分的形成.强烈的阳离子交替吸附作用是引起Na⁺富集的重要因素.研究区地下水整体质量较好,但受到一定程度人类活动的污染,江淮波状平原和沿江丘陵平原大部分地下水不适合直接饮用.研究结果对郯庐断裂带（安徽段）周边浅层地下水资源可持续开发利用和环境保护具有重要意义.     

基于多元统计分析的浅层地下水受人为活动影响表征性指标筛选

本文利用描述性统计分析、主成分分析和聚类分析,研究了马鞍山地区浅层地下水中19种水化学指标数据的离散性、指标间的相关性。结果表明:TDS、Fe、Mn、F-、NO-2可作为该地区人为活动对地下水影响的表征指标。对上述五种指标的综合分析显示,马鞍山地区地下水受人为活动的影响程度可分为三个区:西北区以马鞍山主城区及郊区为代表,主城区地下水受人为活动的影响程度大,郊区地下水受人为活动的影响程度较大;东南区地下水受人为活动影响程度中等;西南区及丹阳、新市镇和薛津镇一带地下水受到人为活动影响程度小。     

南水北调典型受水区浅层地下水水化学特征及成因

以邯郸黑龙港平原作为典型受水区,运用描述性统计、Piper图、离子比例分析、饱和指数和氯碱指数等方法,开展浅层地下水水化学变化特征及其成因分析研究.结果表明:南水北调中线工程通水后浅层地下水总体上由咸水向微咸水转化,浅层地下水水质的改善与水位恢复存在密切的相关性;6月和12月浅层地下水主要水化学类型分别是Na-SO₄-Cl型和Na-HCO₃型.蒸发岩(岩盐、石膏和芒硝)和碳酸盐岩矿物(方解石和白云石)的溶解/沉淀作用控制着浅层地下水主要离子浓度的变化.大部分区域发生了正向阳离子交换作用,而地下水位降落漏斗区或钠离子浓度相对富集区域则主要发生了反向离子交换作用.工业和生活污水排放、农业化肥使用可能在一定程度上造成部分浅层地下水的污染.研究结果对南水北调中线受水区地下水资源可持续开发利用和环境保护具有重要意义.