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.     

高寒干旱区地表水与地下水水化学特征及转换关系：以大通河流域为例

全球气候变暖和区域极端气候会导致高寒干旱山区平原降雨失衡、冰川融化和冻土退化,进而改变区域水文循环.其中,地表水与地下水转化关系是高寒干旱区水文循环气候响应的重要科学问题之一.以祁连山南麓大通河流域为研究区,基于119组基本水化学参数和38组氘氧同位素数据,利用多元统计分析和同位素技术,研究了流域地表水与地下水的水化学特征及其相互转化过程.结果表明,流域地表水以HCO₃-Mg·Ca型水为主,受控于岩石风化作用;地下水以HCO₃-Mg·Ca型和Cl·SO₄-Na型水为主,受岩石风化作用和蒸发浓缩共同控制.上游地下水存在少量钙、镁长石的溶解,中游地下水化学组分主要为碳酸盐岩的风化溶解,下游地下水中各离子组分蒸发富集使地下水溶解性总固体升高.风化溶滤、人为活动、原生沉积环境、阳离子交替吸附及其他因素对研究区地表水和地下水化学组分的贡献率依次为39.1%、 15.0%、 12.6%、 13.8%和19.5%.δD和δ¹⁸O同位素测试结果表明,沿地下水流向大通河河水氘氧同位素含量呈富集到贫化的变化趋势,大通河...     

泾河支流地表水地下水的水化学特征及其控制因素

为研究泾河支流(黑河流域)的水化学特征及其控制因素,2014~2015年先后采集枯水期及汛期地表水和地下水的水样242个,综合运用Piper三线图、相关性分析和Gibbs图等方法,分析了黑河流域水化学特征,并探讨了黑河流域的水化学演化规律.结果表明,研究区水体均呈弱碱性,2014年枯水期地表水和地下水阳离子以Na+为主,分别约占阳离子总量的56%和58%;阴离子以SO_4~(2-)为主,分别约占地表水和地下水阴离子总量的33%和39%;其它3个时期主要地表水和地下水组成阴阳离子均以HCO_3~-和Na~+为主,约占阴离子和阳离子总量的44%~46%和42%~56%.枯水期地表水TDS在上中游波动较大,汛期地表水和地下水的TDS由上游到下游沿河道逐渐增加.由枯水期到汛期,地表水的水化学类型由Na-Mg-Cl-SO4型转变为Ca-Mg-HCO3型,地下水由Mg-Cl-SO_4型转变为Ca-Na-HCO_3型.水化学样品点大部分分布在Gibbs图左中上部,说明流域水化学离子形成主要受岩石风化和蒸发-浓缩作用的影响,而人类活动对水化学的影响在枯水期较汛期更显著.     

绿色合成纳米零价铁镍去除地下水中硝酸盐的动力学研究

对格尔木市乌图美仁地区两条相邻流域采集水样分析并对水化学剖面进行对比,研究了地表水及地下水转化过程的水化学变化规律。根据测试结果绘制Piper三线图,采用舒卡列夫分类法确定冲洪积平原存在5种水化学类型,总体上:阳离子以钠钾型为主;阴离子主要为SO_4~(2-)和Cl~-;水化学类型总体表现为硫酸氯钠型。通过对Gibbs图分析得出:岩石风化作用是水化学类型的主导影响因素,小灶火流域的人类活动影响了水化学组分的含量,并显著地增强了水体溶解性总固体自冲洪积平原上游至下游先减小后增大的变化趋势。同时,深化了乌图美仁地区典型流域水化学特征的变化规律,揭示了该地区人为因素对水化学特征的影响,为保护该地区地下水资源提供参考。     

乌图美仁地区典型流域水化学特征对比研究

对格尔木市乌图美仁地区两条相邻流域采集水样分析并对水化学剖面进行对比,研究了地表水及地下水转化过程的水化学变化规律。根据测试结果绘制Piper三线图,采用舒卡列夫分类法确定冲洪积平原存在5种水化学类型,总体上:阳离子以钠钾型为主;阴离子主要为SO_4~(2-)和Cl~-;水化学类型总体表现为硫酸氯钠型。通过对Gibbs图分析得出:岩石风化作用是水化学类型的主导影响因素,小灶火流域的人类活动影响了水化学组分的含量,并显著地增强了水体溶解性总固体自冲洪积平原上游至下游先减小后增大的变化趋势。同时,深化了乌图美仁地区典型流域水化学特征的变化规律,揭示了该地区人为因素对水化学特征的影响,为保护该地区地下水资源提供参考。     

京津冀西北典型流域地下水化学特征及补给源分析

为揭示京津冀西北典型流域地下水循环特征,运用环境同位素和水化学技术等方法分析张家口市不同流域水体氢氧同位素特征、水化学特征及时空变化特征、地表地下水转化关系。结果表明：地表水化学类型主要为HCO₃-Mg·Na和HCO₃·Cl-Na型;地下水化学类型不同时期表现出不同的类型,水化学类型更为多样,主要以HCO₃-Mg·Na型、HCO₃·Cl-Na型、HCO₃·Cl-Na·Mg为主。地表河水和地下水中离子均主要来源于岩石风化作用;张北和桑干河流域地下水中离子偏向于蒸发浓缩作用控制。张家口市各流域地表地下水δ¹⁸O、δD组成较为接近,表明了当地地表水和地下水均受到大气降水的补给。大气降水和地表河水对地下水的补给比例均值分别为37.74%和62.26%,以地表河水的补给为主要方式。     

大汶河流域中下游浅层地下水水化学特征及其影响因素

泰安市是黄河流域下游高质量发展的主战场,地下水是其重要的供水水源.为查明大汶河流域中下游地区浅层地下水水化学特征及其影响因素,采集浅层地下水80组,对其12项化学指标进行检测分析.综合运用数理统计、离子比值、水化学图解、饱和指数等方法系统地分析了水化学组分的空间分布、水化学特征,讨论了控制水化学组分的主要离子来源及其影响因素.结果表明：(1)大汶河流域中下游浅层地下水pH介于6.52～8.00之间,TDS(溶解性总固体)浓度介于364.00～2 627.00 mg/L之间,以淡水、微咸水为主,由东向西沿着地下水流向逐渐升高;TH(总硬度)介于245.06～1 235.02 mg/L之间,以硬水、极硬水为主.(2)地下水中阳离子以Ca²⁺为主,阴离子无主导成分,以混合型为主,研究区内浅层地下水水化学类型较为复杂,以HCO₃-Ca型、HCO₃·SO₄-Ca型为主,同时出现了NO₃型水,建设用地水化学类型多达14种,其次为耕地(13种)和林地(6种).(3)地下水中主要离子来源于碳酸...     

地下水主要组分水化学异常识别方法对比：以柳江盆地为例

地下水化学组分的异常识别是构建水化学背景值及开展人类活动影响程度识别量化的重要基础.以往提出的基于5种水化学图的主要组分异常识别方法取得了良好效果,但是该方法考虑的水化学图种类过多,计算复杂.为简化水化学图法,本文以柳江盆地为例,尝试采用Durov图替代5种水化学图,对地下水主要组分进行异常识别.为此,分别对比分析了水化学图与数理统计法组合出的7种异常识别方法的剔除效果,并进行方法可靠性检验.结果表明,数理统计法与水化学图法结合识别地下水异常相对于两者单独使用可以取得更好的识别效果;其中3σ准则+5种水化学图法和3σ准则+Durov图法对地下水主要组分异常识别效果最好;并证实采用Durov图可以有效替代5种水化学图进行地下水主要组分的异常识别,既保留了水化学识别异常的科学性,又大大简化了异常识别计算的过程.     

丹江流域山区地表水-地下水水化学特征及其影响因素

丹江流域是南水北调中线工程重要水源涵养区,深入研究丹江流域水化学特征及其影响因素,对区域水资源保护及合理利用具有重要意义.通过对丹江流域水样采集与分析,综合运用描述性统计、Piper三线图、Gibbs图、离子比例系数法及氢氧同位素的方法,分析丹江流域水化学特征及其影响因素.结果表明,丹江流域水体整体呈弱碱性,主要水化学类型为HCO3-Ca型,中游离子质量浓度及水化学类型变化频繁.流域水体均受大气降水补给,地表水受蒸发作用影响明显,水化学组分受岩石风化溶解、离子交换和人类活动共同影响. Ca2+和Mg2+源于方解石、白云石及石膏等碳酸盐和硫酸盐矿物溶解,农业活动是水中硝酸盐的主要来源.地表水与地下水频繁转化和支流汇入影响是丹江干流空间分布特征差异化的主要原因.     

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.     

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。     

奎屯河流域平原区地下水水化学特征及成因分析

奎屯河流域是中国西北干旱内陆地区典型的地下水高氟、高砷区,由于该地水资源匮乏,地下水是奎屯河流域农业灌溉、工业及生活供水的主要水源.识别奎屯河流域地下水水化学特征、演变规律及其形成原因对于合理开发利用与保护管理该流域地下水资源,保障流域社会经济可持续发展与生态安全具有重要意义.为评价奎屯河流域平原区地下水质量及变化趋势,于2017—2019年采集地下水样品316组,综合运用描述性统计、空间分析、Piper三线图、Gibbs图、离子比值法、饱和指数等方法系统分析了地下水水化学组分空间分布、水化学特征、演变规律和成因.结果表明:①地下水化学组分在空间分布上存在较大的离散型和波动性,山前砾质平原区潜水化学类型为HCO₃·SO₄-Na·Ca型,细土平原区潜水为SO₄·Cl-Na·Ca型,承压水为HCO₃-Na·Ca、HCO₃·SO₄·Cl-Na型.②地下水中离子主要来源于岩石溶滤与蒸发浓缩作用,其中K+、Na+主要来源于岩盐溶解,SO₄2-、Cl-主要来源于蒸发岩溶解,Mg2+和Ca2+部分来源于蒸发岩溶解,部分来源于硅酸盐和碳酸盐溶解.CaCO₃及CaMg（CO₃）₂在细土平原区潜水中呈饱和状态,在承压水及砾质平原区潜水中未饱和,而CaSO₄在地下水中均未达饱和.③研究区地下水均发生了不同程度的阳离子交替吸附作用,作用的强弱程度表现为细土平原区承压水>细土平原区潜水>砾质平原区潜水.研究显示,研究区由南向北离子浓度逐渐增大,蒸发岩溶解为离子的主要来源.      

蛤蟆通河流域地下水化学特征及控制因素

为研究蛤蟆通河流域水化学特征及主要离子来源,2017年先后采集地下水样品59组,综合运用数理统计、Piper三线图、Gibbs模型和离子比等方法,分析了蛤蟆通流域地下水的水文地球化学特征,并探讨了蛤蟆通流域的水化学演化规律及主要离子来源.结果表明,该区地下水阳离子以Ca~(2+)为主,占阳离子总量的质量分数为22. 1%～72. 4%,平均为48. 7%;阴离子以HCO_3~-为主,占阴离子总量的质量分数为35. 3%～97. 5%,平均为80%; TDS介于93. 3～521. 1 mg·L~(-1),平均值为219. 1 mg·L~(-1),均为淡水;地下水类型以HCO_3-Ca、HCO_3-Ca·Mg和HCO_3-Ca·Na型水为主;地下水样品均分布在Gibbs模型左中部,说明该流域水化学离子组成受岩石风化作用控制;通过离子来源分析,该区主要离子来源于硅酸盐岩和碳酸盐岩的风化溶解.     

新疆博尔塔拉河流域平原区地表水与地下水水化学特征及转化关系

博尔塔拉河流域地质条件复杂,地表水与地下水转化频繁,研究地表水与地下水水化学特征及转化关系对流域水资源合理开发和配置具有重要意义.基于2021年4～5月采集的15组地表水样和39组地下水样,采用APCS/MLR模型和稳定氢氧同位素与水化学相结合的方法,分析了地表水和地下水水化学类型和氢氧同位素分布特征、水化学组分源贡献...     

石羊河流域地下水循环的同位素和地球化学演化特征

石羊河流域是我国水资源开发程度最高的内陆河流域之一,是干旱区典型的水资源脆弱带,其生态环境问题日益严重,因此,研究石羊河流域地下水循环和地球化学演化规律具有重要意义.本研究从祁连山顶到红崖山水库沿径流剖面采集水样,对降水、地表水和地下水的水化学及同位素δ18O、δD进行分析,以揭示地下水的补给、径流和排泄规律.结果表明,地下水径流系统在向下游输送的过程中不断接受河流的渗漏补给和农田灌溉入渗补给,通过河床溢流、人工开采的形式排泄,盆地平原区地下水以垂向运动为主.盆地下游是地下水的主要排泄区,盆地北端地下水随基底抬升而上升溢出,转化为地表水排出.流域地下水从上游到下游矿化度逐渐升高,溶解性总固体(TDS)值在131 ～1750mg·L-1之间;水化学类型从HCO3--SO42--Ca2+-Mg2+型逐渐转化为SO42--HCO3-Mg2+-Ca2+型,呈现明显的分带特征.     

渭河和泾河流域浅层地下水水化学特征和控制因素

渭河和泾河流域是黄河流域的重要支流,了解这两个流域地下水的水质状况对于黄河流域生态保护和高质量发展具有重要意义.本文利用Piper图、Gibbs模型、Na端元图和离子相关关系等方法,解释了两流域地下水水化学组成特征及其控制因素的特征与差异.并利用WQI法、Wilcox图、USSL图和Doneen图等方法,评估研究区地下水水质的饮用和灌溉适宜性.结果表明,渭河和泾河流域浅层地下水均以淡水为主,呈弱碱性;除Na⁺外,渭河流域地下水离子浓度整体上均大于泾河流域;两流域优势阴阳离子均为HCO₃^-和Na⁺;渭河流域水化学类型以HCO₃-Ca-Mg为主,占50%,而泾河流域以HCO₃-Ca-Mg和HCO₃-Na-K为主,各占32.5%.渭河和泾河流域水化学组成均主要受岩石风化作用控制,其中又以硅酸盐岩石风化为主;其次,研究区地下水水化学组成受到工矿活动的影响,且农业活动中化肥的施用也是其重要的控制因素;此外,渭河流域的浅层地下水水化学特征受到了明显的阳离子交替吸附作用的影响,而泾河流域有些地区却并不明显.对于饮用水水质评价而言,两流域地下水水质整体较好,且泾河流域地下水整体上优于渭河流域;根据SSP、SAR和PI指标对地下水作为灌溉水水质评价表明,研究区部分地区地下水不能直接进行灌溉,否则会造成盐害进而引起抑制植物生长,南部的水质优于北部;此外,3种灌溉水质评判方法均表明泾河流域地下水作为灌溉水水质整体上优于渭河流域.本研究能对渭河和泾河流域地下水水资源可持续利用、科学开发治理提供依据,并为黄土高原主要流域和其他类似地区水质管理及评价提供借鉴.     

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.     

粤北岩溶区星子河流域水化学离子特征及其时空变化分析

星子河流域位于粤西北典型岩溶区,岩溶地貌类型发育齐全。该流域是北江最大支流连江的上游源头,其水资源状况在粤西北和珠江三角洲核心区社会和经济发展中扮演着重要的角色。因此弄清楚其水质状况及其变化规律,非常必要而且具有重要的经济和社会意义。鉴于此,分冬夏季系统采集星子河流域水样进行分析和处理。结果表明:该流域Ca2+和HCO3-含量在水化学中占绝对优势,Ca2+占阳离子平均质量浓度70%以上,HCO3-占阴离子平均质量浓度的80%以上;其次是Mg2+和SO42-,分别约占阳离子和阴离子总量的12%和8%,属于软水和弱矿化度水;星子河流域水化学类型以碳酸盐岩石风化物质和蒸发岩溶解物质来源为主的HCO3--Ca2+、HCO3--Ca2+·Mg2+型,只有很少水样表现为HCO3-·SO42--Ca2+型;从Gibbs图的分析可知:星子河流域水化学组分主要来源于岩石风化,是岩石风化控制型,大气降水输入和蒸发-浓缩作用对该流域水化学离子的贡献有限;该流域水化学时间变化上表现出明显的降水稀释效应,大部分离子组分冬季含量高于夏季;相关分析表明星子河流域水化学空间变化特征明显,岩溶地质背景深刻的影响着其水文地球化学特征。     

马莲河流域河水化学特征和化学风化过程分析

采用Gibbs图解和端元分析方法研究了马莲河水化学特征、离子来源和化学风化作用,利用质量平衡正演模型评价了各风化作用对水化学组分的贡献率。结果表明,马莲河水为高TDS咸水,阳离子以Na~+、Mg~(2+)为主,阴离子以Cl~-、SO_4~(2-)为主;沿河水流向TDS降低,水化学类型由Cl-Na型演变为HCO_3·SO_4-Na·Mg型;河水化学组分的主要形成作用为化学风化,蒸发盐主导了流域风化过程,对离子组分平均贡献率高达76.5%,硅酸盐和碳酸盐风化较弱;化学风化具空间变异,从上游到下游,硫酸盐和碳酸盐贡献率增加,岩盐贡献率降低。岩性是控制流域化学风化作用的首要因素,降雨量和径流量可能也有一定影响。     

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· ...