崇明岛浅层地下水化学特征及其影响机制

为探究长江口浅层地下水化学特征及其影响机制,选择崇明岛为研究对象,采集22个浅层地下水样本和3个地表水样本,检测11项水化学指标及氢氧同位素.利用描述性统计分析、Arc GIS空间分析、Piper图解和离子比例系数等分析方法,分析研究区浅层地下水化学类型与离子空间分布,讨论控制浅层地下水化学演化过程的主要因素和离子来源,探究地表水与浅层地下水的水力联系.结果表明:崇明岛浅层地下水pH在7.30~7.94之间,整体呈中性硬水,36%为极硬水,围垦地区浅层地下水矿化程度较高;浅层地下水化学类型有13种,以HCO₃-Ca水为主,占样本数的27%,主要分布在崇明岛中部、西南部;从西部到东部阴离子由HCO₃-向Cl-过渡,阳离子由Ca2+向Na+过渡,在围垦区,浅层地下水化学类型以Cl·HCO₃-Na为主.研究显示,水-岩作用、阳离子交换作用和人类活动是影响崇明岛浅层地下水化学特征的主要影响因素,浅层地下水与地表水水力联系紧密.      

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.     

基于替代模型的地下水溶质运移不确定性分析

为分析参数的不确定性对地下水溶质运移数值模型的影响,采用蒙特卡罗(Monte Carlo)模拟对一算例进行分析,并从风险评估的角度对不确定性分析的结果进行了阐释.为减小计算负荷,利用Sobol'法对模型参数进行了灵敏度分析,筛选出较为敏感的参数作为随机变量,建立了模拟模型的克里格(Kriging)替代模型,进而实现Monte Carlo模拟.结果表明:置信度为80%时,井1,2,3浓度值的置信区间分别为23.46~42.06,47.99~66.73,69.54~82.94mg/L;结合风险评估,计算出地下水受污染的风险为0.54,可为地下水污染物防控与修复提供科学依据.     

塔里木河下游地下水化学特征对输水响应的阶段性研究

通过对塔里木河下游英苏断面地下水化学特征在生态输水作用下变化的观测资料研究发现,地下水化学特征对间歇性输水的响应表现出阶段性的特点:在受输水影响的初期地下水中矿化度和主要离子含量呈现上升变化,随着输水的进行,矿化度和主要离子的含量逐步下降,最后又表现出上升态势.根据地下水盐变化特点可将地下水化学对输水的响应划分为3个阶段:初期阶段(盐分横向累积阶段)、中期阶段(淡化压盐阶段)和后期阶段(蒸发溶盐阶段);输水间歇地下水化学特征的变化与地下水化学对输水响应表现出的阶段性特征相一致的特点.在“盐随水来,盐随水去”规律作用下,地下水化学特征的阶段性变化受土壤盐分含量、与河道距离、输水水质、水量的影响,其中土壤盐分、输送水的水质与地下水位的抬升是主导因素,而距河道远近与水量的多寡则是导致与河道不同距离处阶段性变化时间差异的重要原因.从水盐运移规律的角度考虑,河道输水方式比面上输水方式更利于生态恢复.     

基于参数不确定性的地下水污染治理多目标管理模型

引入随机Pareto控制排序和随机小生境技术,提出基于参数随机变化的改进小生境Pareto遗传算法,用于求解不确定性条件下地下水污染治理多目标管理模型.同时,利用顺序高斯条件模拟的蒙特卡罗方法,结合不确定性分析和风险评估,分析不同渗透系数条件点数对污染物运移结果不确定性和污染风险评价的影响.最后将该方法应用于一个考虑渗透系数为随机变量的二维地下水污染修复算例中.结果分析表明,该方法可为地下水污染治理提供变异性较小的Pareto管理策略,是一种稳定可靠的多目标随机优化方法.     

湔江冲洪积扇地下水化学特征及控制因素分析

湔江冲洪积扇是成都平原龙门山前冲洪积扇群之一,为研究其地下水化学特征及控制因素,2018年5月现场采集30组地下水水样.利用描述性统计分析、Piper图解、Arc GIS空间分析和离子比例系数等方法,分析研究区地下水化学类型与离子空间分布特征,讨论控制地下水化学演化过程的主要因素与离子的主要来源.冲洪积扇东北部区域多为弱酸性水,占13. 33%,其余呈弱碱性;地下水化学类型有HCO_3·SO_4-Ca、HCO_3-Ca、HCO_3·SO_4-Ca·Mg与HCO_3·SO_4-Ca·Na,均为淡水;主要离子空间变异系数介于0. 22～0. 91,变异性均为中等变异;地下水化学演化过程主要受溶滤作用的控制,人类活动亦有一定的影响,蒸发浓缩、大气降雨以及阳离子交替吸附作用影响效果不甚明显.     

塔里木河下游输水间歇地下水埋深及化学组分的变化

基于适时监测资料,对塔里木河下游2006年11月第11次输水停止后地下水埋深和地下水化学特征时空变化进行分析总结,结果发现,塔里木河下游上段地下水埋深自2007年3月～2009年9月呈增加变化,地下水主要离子含量以增加变化为主;中段地下水埋深呈增加变化,但主要离子的含量以下降变化为主要特征;下段地下水埋深从2008年8月起呈减小变化趋势,地下水中主要离子含量随地下水位的上升而增加.在各断面距离输水河道远处,地下水埋深变化首先与断面距离水源地大西海子水库的远近有关,距离大西海子水库较近的英苏断面在输水间歇地下水埋深呈增加变化,但变化幅度不大;喀尔达伊断面地下水埋深在输水间歇以增加变化为主;阿拉干和考干断面地下水埋深在2008年8月以后才开始受到输水的影响,地下水化学特征的变化则表现出较复杂的变化.     

考虑边界条件不确定性的地下水污染风险分析

为分析边界条件不确定性对地下水污染质运移数值模拟模型输出结果的影响,运用Monte Carlo方法对一算例进行阐明,并从污染风险预报方面对模拟结果进行分析.为减少重复调用模拟模型产生的大量计算负荷,将边界条件（第一类边界条件-水头值）作为随机变量,建立地下水污染质运移数值模拟模型的Kriging替代模型,在保证较高精度的同时,实现了Monte Carlo模拟.结果表明：边界条件的不确定性,对地下水污染质运移数值模拟模型预报的结果有很大影响,考虑与未考虑边界条件不确定性得到的研究区污染羽分布差别较大.对地下水污染质运移数值模拟模型的Monte Carlo模拟结果进行统计与分析,可以评估研究区观测井1,2,3污染物浓度预报结果的可靠程度,并且可以预报出研究区观测井1,2,3遭受不同程度污染的风险.     

西宁市浅层地下水化学特征及形成机制

地下水是西部干旱地区重要的供水水源，随着西部大开发战略的深入，工业化和城市化发展加大了西宁市对地下水资源量的需求，不合理的开发利用已引起地下水环境发生变化，探明地下水化学演化特征及形成机制，对防止其恶化，确保可持续利用至关重要.运用水化学和多元统计技术相结合的方法，分析了西宁市地下水化学特征，探讨了地下水的形成机制和不同因子的影响程度.结果表明，西宁市浅层地下水化学类型多达36种，以HCO₃-Ca(Mg)(占比60.00%)和HCO₃·SO₄-Ca(Mg)(占比11.81%)为主，草地、林地和裸地中地下水化学类型5～6种，建设用地和耕地中地下水化学类型复杂，多达21种，表明受到人类活动影响较强.研究区地下水化学演化过程主要受岩石风化溶滤、蒸发结晶和阳离子交换作用综合影响，主要控制因素分别是水-岩相互作用(贡献率为27.56%)、工业废水排放(贡献率为16.16%)、酸碱环境(贡献率为16.00%)、化肥、农药的过量施用(贡献率为13.11%)和生活污水(贡献率为8.82%).针对西宁市地下水化学特征及其人类活动影响，提出...     

超采背景下地下水化学特征演变及机制分析——以新疆昌吉州东部奇台县为例

地下水超采不仅引发生态与地质环境问题,而且对水质产生影响.探究超采背景下地下水化学演变特征,对区域地下水资源开发利用与保护具有重要意义.本文基于2001―2020年16眼原位井长系列监测数据及2020年30组地下水水质数据,采用Piper三线图、Spearman秩相关系数法、Gibbs图、离子比值法等方法对奇台县近20年地下水化学变化特征进行了分析.结果表明：(1)超采背景下,近20年奇台县平原区矿化度(TDS)呈下降趋势,水质趋于淡化.地下水化学类型主要由SO₄·HCO₃-Ca·Mg型过渡到SO₄·HCO₃-Ca·Na和SO₄-Ca型.(2)2001年和2020年地下水水位与水化学特征空间变化规律具有一致性,地下水位降幅较大区域对应的Mg²⁺、Na⁺、Cl^-含量变幅也相对较大,地下水化学组分受地下水超采影响较大.(3)超采背景下,地下水埋深增大,蒸发浓缩作用减弱甚至消失.地下水化学组分受岩石风化溶滤作用和矿物的...     

基于可靠性的弹药壳体分析设计

壳体的可靠性设计必须充分考虑各种随机变量.通过对弹药壳体从制造、贮存到使用各个环节进行分析研究,得出使壳体损坏的随机变量的散布特性,然后设计了记录随机变量的表格,提出了建立随机变量数据库的方法,最后利用可靠性数学方法对壳体进行可靠性设计.     

地下水原位化学修复数值模拟研究进展

数值模拟是地下水原位化学修复设计的主要方法。从地下水原位化学修复过程的物理和化学作用出发,分析了土体平衡方程、流体相连续性方程和溶质运移方程等基本控制方程,比较了常用地下水原位修复数值模拟软件的特征,指出土体变形对地下水渗流和溶质运移的影响以及现有地下水原位化学修复模拟中存在的问题,需考虑以下3个方面:1)原位注入化学修复模拟时应考虑土体变形、地下水渗流和溶质运移的三维耦合模型和模拟计算;2)药剂注入方式以及药剂注入引起的土体变形和破坏及其对土体渗透性的影响;3)药剂注入对土体固结变形和强度的影响。     

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.     

新疆车尔臣河流域绿洲带地下水咸化与污染主控因素

车尔臣河流域绿洲带地下水是当地居民生产生活的重要水源,查明地下水咸化和污染的控制因素,对可持续开发利用地下水资源和保护沙漠绿洲带生态环境具有重要意义.在该区共采集36组单一结构潜水样品和54组多层结构潜水-承压水样品,在确定地下水主要离子分布特征和污染现状基础上,应用水文地球化学方法(Piper图、多元统计、 Gibbs模型和离子间内联关系)综合揭示地下水咸化和污染的主控因素.研究区地下水从山前倾斜平原单一结构潜水至冲洪积平原多层结构潜水-承压水具有一定分带性,Cl-Na水(87.8%)是研究区地下水主要的水化学类型.单一结构潜水水质明显优于多层结构潜水-承压水,多层结构潜水-承压水咸化主要由Na⁺(均值9 969 mg·L^-1)、 Cl^-(均值13 687 mg·L^-1)和SO₄^2-(均值5 840 mg·L^-1)导致,自然的水文地球化学过程是导致地下水水质恶化的主要原因.地下水化学主要受水岩作用和蒸发-浓缩作用控制,硅酸盐岩和蒸发...     

基于不确定性分析的地下水污染超标风险预警

地下水污染预测可以通过地下水污染质运移数值模拟模型予以实现,为分析模型参数取值不确定性对模型输出结果的影响,本文运用蒙特卡洛方法对模型输出结果进行不确定性分析.为降低数值模拟模型复杂程度,运用灵敏度分析方法筛选对模型影响较大参数作为模型中随机变量;为减少重复调用数值模拟模型产生的计算负荷,在保证一定精度前提下,运用克里格方法建立模拟模型的替代模型完成模拟过程.结果表明:应用概率密度函数积分可以估计地下水遭受污染风险与不同置信程度下污染物浓度区间.污染羽分布图与分级污染超标风险预警图可以分别对研究区不同等级污染覆盖面积和研究区不同污染风险对应污染羽分布进行估计.基于污染质运移数值模拟不确定性分析的地下水污染超标风险预警可以更加客观地对地下水污染问题进行预测.     

地下水DNAPLs污染多相流的随机模拟及其不确定性分析

水文地质参数本身存在不确定性,为分析水文地质参数不确定性对地下水DNAPLs污染多相流数值模拟模型输出结果的影响,本文针对假想算例展开研究,首先建立了研究区地下水DNAPLs污染多相流数值模拟模型;然后,运用灵敏度分析法筛选对模型输出结果影响较大的参数作为随机变量;为减少反复调用多相流模拟模型产生的计算负荷,运用克里格方法建立多相流模拟模型的替代模型,利用替代模型完成蒙特卡洛随机模拟;最后,对随机模拟的结果进行统计分析并完成地下水污染风险评价.结果表明,利用污染物浓度分布函数可以估算单井遭受污染的风险;利用地下水污染风险图可以对全区地下水遭受不同程度污染的风险大小进行分区,为地下水污染防治提供更加科学、丰富的参考依据.     

场地地下水1,2-二氯乙烷污染的修复实验与数值模拟研究

为筛选适宜的地下水中1,2-DCA(1,2-二氯乙烷)污染的修复方法,本文开展原位修复包括化学氧化清除技术、监测自然衰减技术及其集成技术的有效性研究.首先通过室内实验,研究高铁酸钾和过氧化氢这两种不同氧化剂对1,2-DCA化学清除的效率以及清除过程中对地下水化学环境的影响.结果表明,高铁酸钾和过氧化氢均能有效的进行化学...     

巴中北部岩溶山区地下水化学特征及演化分析

为研究我国南、北岩溶发育过渡带地下水的水文地球化学特征及形成机制.采集巴中市北部双峰垭地区25组地下水样品,运用描述性统计分析、变异系数、Schoeller图、舒卡列夫分类、Piper图解、Gibbs与离子比例系数等方法对研究区岩溶水化学及分布特征进行分析,并探讨控制地下水化学演化的主要过程.结果表明,研究区南、北地下水存在一定的差异,北区地下水阴阳离子以HCO3-、Ca2+和Mg2+为主,水化学类型以HCO3-Ca·Mg型为主,南区地下水阴阳离子以HCO3-和Ca2+为主,水化学类型以HCO3-Ca型为主;地下水水文地球化学演化过程均受水-岩作用和阳离子交替吸附作用的控制,但对比之下南区蒸发结晶作用比北区更加强烈,北区大气降雨作用更加显著;气候与岩性的差异是导致研究区南、北部地下水化学存在差异的主要原因.     

污染地下水修复技术研究

随着工业化进程的加快,越来越多的化学污染物通过各种途径进入到土壤系统,使地下水受到严重污染,从而直接或间接地威胁到人类的健康,因此地下水污染修复引起了社会的广泛关注。简要说明了中国地下水污染现状,从原位与异位两种不同实施类型详细地介绍了地下水污染修复技术的分类,比较了物理修复、化学修复以及生物修复的优缺点,并展望了地下水污染修复技术未来的发展方向,为地下水资源保护和合理利用提供依据,为相关领域的研究提供参考。     

云南荞麦地流域地下水水化学特征及物质来源分析

为研究荞麦地流域地下水的水化学特征及物质来源,2017年7月在研究区共采集地下水的水样32个,综合运用聚类分析、因子分析和路径模型分析等方法,分析了荞麦地流域地下水水化学特征,并定性和定量探讨了荞麦地流域地下水水化学的物质来源.结果表明,研究区内水体整体呈弱碱性,Ca~(2+)、Mg~(2+)、SO_4~(2-)、HCO_3~-和N_3O~-等主要阴阳离子具有较高的空间变异性.通过聚类分析可知,研究区内地下水可分为两大类:A类和B类,分别具有两个子集:A_1、A_2、B_1和B_2,并且从A类地下水到B类地下水化学类型开始变得复杂,A类地下水水化学类型均为HCO_3-Ca型,B_1类地下水和B_2类地下水分别有HCO_3-Ca型、HCO_3-Na·Ca型、HCO_3-Na·Ca·Mg型和HCO_3-Ca型、HCO_3-Ca·Mg型、HCO_3-Na·Ca型各3类.为进一步探讨地下水水化学的影响因素,通过因子分析和路径模型分析可确定碳酸盐岩、人类活动、蒸发岩和硅酸盐岩是地下水的主要物质来源.其中人类活动的作用和MgSO_4型蒸发岩的溶解,是形成以碳酸盐岩为地下水化学组分的主要来源,同时具有多元地下水水化学特征的重要原因.