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为了阐明采动影响下华北隐伏型煤矿地下水化学演化规律,选取淮北煤田任楼煤矿为研究示范,运用系统聚类与主成分分析法对任楼煤矿不同时期的四含、煤系、太灰与奥灰含水层地下水水样的常规水化学指标（K++Na+、Mg2+、Ca2+、Cl-、SO42-、HCO3-与CO32-）开展多元统计分析,从而划分不同水化学类型,进而揭示地下水化学形成条件。研究结果表明:地下水"脱硫酸"程度揭示系统逐渐封闭,受采动影响逐渐减弱;"硬化"程度揭示系统逐渐开放,受采动影响逐渐增强;"咸化"作用贯穿于"脱硫酸"与"硬化"作用过程中。而且,地下水因受采动与"咸化"作用影响,"脱硫酸"与"硬化"作用程度表现几乎相反的变化趋势。 相似文献
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矿区深部含水层水-岩作用的同位素与水化学示踪分析 总被引：3，自引：0，他引：3
为了有效揭示华北隐伏型煤矿区煤炭开采进程中深部含水层水-岩作用机制,本文以淮北煤田宿县-临涣矿区为研究示范,收集与采集1985～2011年期间矿区松散层第四含水层、煤系砂岩裂隙含水层、石炭系太原组岩溶含水层与奥陶系岩溶含水层深部地下水样166个,分析与测试87Sr/86Sr、34S、13C同位素以及Na++K+、Ca2+、Mg2+、HCO-3、Cl-、SO2-4、CO2-3等常规组分,并开展基于同位素与水化学的水-岩作用示踪与分析。研究成果表明:在矿区主要充水含水层中,煤系砂岩裂隙含水层脱硫酸与阳离子交替吸附作用最为显著,而松散层第四含水层、石炭系太原组岩溶含水层与奥陶系岩溶含水层黄铁矿氧化或地下水硬化最为显著;受煤炭开采影响,煤系砂岩裂隙含水层、奥陶系岩溶含水层主要水-岩作用逐渐减弱,松散层第四含水层、石炭系太原组岩溶含水层主要水-岩作用或增强、或减弱,增强或减弱的程度取决于井田基岩面标高、主要断层的展布形态与隔水性能以及煤层开采扰动范围等。 相似文献
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利用断层两盘岩溶水化学特征判断其导隔水性对于我国华北型煤田水害防治具有十分重要的实践意义。以顾北矿F104断层两侧太原组岩溶地下水为研究对象,在分析断层两盘水文地质条件基础上,采用Piper三线图、离子组合比和主成分法,分析了主要组分来源及水-岩作用差异性,并采用PHREEQC软件对岩溶地下水进行反向水化学模拟。结果表明:南北区岩溶水均存在方解石和白云石的溶解和沉淀现象,南区阳离子交换吸附和脱硫酸作用程度强于北区,而北区黄铁矿氧化和岩盐溶解作用较南区明显,南北两区水化学环境及水-岩作用存在显著差异,进而推断F104断层具有较好的阻水性,且影响了其两侧的氧化-还原环境及温度差异,控制着地下水径流方向和水-岩作用程度。 相似文献
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广汉市平原区浅层地下水化学演化及其控制因素 总被引：4，自引：0，他引：4
为在广汉市城乡规划过程中提供地下水资源开发利用的基础信息,采用矿物风化系统分析、相关性分析、主成分分析和PhreeQC反向水文地球化学模拟等方法对广汉市平原区的浅层地下水的地下水水化学组分进行分析,确定了浅层地下水的水化学演化及控制因素,完成了地下水资源的质量及时空分布特征分析。分析表明：Gibbs图显示岩石风化主导该区地下水水化学特征,风化过程产生离子和次生矿物又经历水解作用,在矿物风化系统稳定场图中显示水样中铝硅酸盐矿物逐渐趋于溶解,碳酸盐矿物处于饱和状态;PhreeQC反向水文地球化学模拟结果显示在水流模拟路径上主要发生了钙蒙脱石、钾长石溶解和高岭石、石英、钠长石的沉淀,以及Ca-Na2之间的阳离子交换吸附作用;离子相关性和主成分分析进一步的验证了溶滤作用、蒸发浓缩作用和阳离子交换吸附作用是引起浅层地下水水化学过程和矿物组成改变的主要原因。研究区地下水水质总体不会对人体健康造成不良影响。 相似文献
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煤矿开采势必破坏天然水化学环境,然而矿区多类含水层地下水系统水化学研究尚未从时空角度分析采动影响下水化学演化的本质。以临涣矿区为研究示范,基于历年常规水化学数据开展主成分分析,揭示采动影响下水化学演化过程中的水-岩作用机制。其中,第1主成分代表碳酸盐、硫酸盐溶解及黄铁矿氧化作用,第2主成分代表阳离子交替吸附及脱硫酸作用。采动影响下矿区主要突水含水层地下水碳酸盐、硫酸盐溶解及黄铁矿氧化作用均逐渐减弱,减弱区域不尽相同;然而,阳离子交替吸附及脱硫酸作用的变化规律不明显。研究成果为矿井突水水源识别和水资源保护与利用提供理论依据。 相似文献
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采空区积水在我国煤矿中广泛存在。明确在采空区封闭-半封闭环境条件下的水-岩相互作用机理,对实现煤矿区水污染减量以及地下水资源保护具有重要意义。以内蒙古某煤矿采空区积水为研究对象,设计高度还原采空区环境的箱式模拟试验,采用X射线衍射仪(XRD)和X射线荧光光谱仪(XRF)对模拟采空区填充物(煤、垮落岩体)中矿物成分及元素组成进行分析,借助离子色谱仪(IC)和电感耦合等离子体发射光谱分析仪(ICP-OES)等对水中水化学特征进行表征,探究采空区积水水质形成的水-岩相互作用机制。结果表明:水-岩相互作用主要为煤及垮落岩体中的矿物溶解-沉淀作用、阳离子交换作用、煤中黄铁矿氧化作用以及混合作用。矿物溶解作用占主导地位,采空区积水中的Na+、K+主要来源是钠长石、钾长石等硅酸盐矿物的溶解,而Ca2+和Mg2+主要来自于钙长石、方解石、绿泥石等矿物溶解;离子交换作用主要发生在采空区水-岩作用的初期(0～20 d),而后逐渐减弱;采空区底部残煤中黄铁矿氧化作用是积水SO42- 相似文献
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为了解沉积变质型铁矿床开采后矿区地下水化学特征的变化趋势,在充分掌握矿区含水系统划分和流动系统发育规律的基础上,通过对四含上、四含下、基岩含水层148个水样常规离子的相关性、水化学类型及公因子的分析,得出水化学类型分区和公因子得分等值线,将二者叠加,分析各含水层潜在的形成作用及其控制因素.研究结果表明,四含上以碳酸盐溶滤、污染、氧化作用为主;四含下以污染、溶滤、局部脱硫酸作用为主;基岩含水层以离子交换吸附、第四系水的混合、硅酸盐矿物的不全等溶解作用为主.除了背景因素外,矿山开采后的三维流场控制了基岩含水层的形成作用和原生水化学类型,影响了第四系含水层的局部形成作用,水化学类型分区界线明显移动. 相似文献
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韩城矿区奥灰水化学特征及形成机制探讨 总被引：2，自引：0，他引：2
以岩石化学成分、水质分析、同位素组分以及水质动态长期监测等资料为基础，分析了矿区岩溶水介质的赋存与分布等水文地质背景，重点研究了水化学组分特征及其形成机制。结果表明：由矿区边部至中深部，水化学类型由重碳酸硫酸钙镁型向硫酸盐氯化钠钙型过渡，TDS随含水层埋深升高而水质变差，水化学组分主要由溶滤作用经去膏盐化和脱白云岩化过程形成，开采井群水质变劣的主因是矿区中深部高矿化水的混合作用所致。 相似文献
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Integrated hydrochemical assessment of the Quaternary alluvial aquifer of the Guadalquivir River, southern Spain 总被引：2，自引：0，他引：2
M. Lorite-Herrera R. Jimnez-Espinosa J. Jimnez-Milln K.M. Hiscock 《Applied Geochemistry》2008,23(8):2040-2054
The alluvial aquifer of the Guadalquivir River comprises shallow Quaternary deposits located in the central-eastern part of the Province of Jaén in southern Spain, where groundwater resources are used mainly for crop irrigation in an important agricultural area. In order to establish the baseline hydrochemical conditions and processes determining the groundwater quality, groundwater and river water samples were collected as part of an integrated investigation that coupled multivariate statistical analysis with hydrochemical methods to identify and interpret the groundwater chemistry of the aquifer system. Three main hydrochemical types (Mg–Ca–HCO3, Ca–Mg–SO4–HCO3–Cl and Na–Ca–Mg–Cl–SO4) were identified. Further interpretation, using R-mode principal components analysis (PCA) conducted with 13 hydrochemical variables, identified two principal components which explain ⅔ of the variance in the original data. In combination with the hydrochemical interpretation, mineralogical analyses of the aquifer sediment together with inverse geochemical modelling using NETPATH showed that dedolomitization (calcite precipitation and dolomite dissolution driven by gypsum dissolution) is the principal hydrochemical process controlling the regional groundwater chemistry. Other processes such as silicate weathering, ion exchange, mixing between river water and groundwater, and agricultural practices also affect the groundwater chemistry. 相似文献
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基于主成分分析的岩溶水水化学组成及影响因素研究——以贵州水城盆地为例 总被引：3，自引：0，他引：3
2015年9月对贵州水城盆地进行采样,共采集地下水样品12个,地表水样品10个,综合运用相关性分析、主成分分析等方法,并结合PHREEQC软件对矿物饱和度指数的计算结果,探讨了地下水、地表水水化学特征现状及其影响因素。研究结果表明:水城盆地岩溶水的水化学类型主要为HCO3-Ca型,部分为SO4-Ca型,地下水和地表水水化学组成主要受Ca2+、K++Na+、HCO3-、SO42-和Cl-影响。研究区地下水和地表水中Ca2+和HCO3-主要来源于碳酸盐岩地区的水-岩反应,水体中Cl-、NO3-和Na+主要来源于城镇生活污水、屠宰废水排放。地下水水质受水-岩反应影响,部分区域受到人类活动干扰明显;地表水水质在钟山区方向主要受沿途生活污水和农业面源污水汇入影响显著,而在水城县方向受煤矿企业排放废水影响较大。 相似文献
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浅层地下水水位埋深浅、含盐量高,是导致河套灌区土壤次生盐渍化的重要原因.以河套灌区西部地区为研究区,通过对浅层地下水的水化学和氢氧同位素特征分析以及水文地球化学模拟,探讨了灌区浅层地下水的补给来源和主控水-岩作用过程,并定量估算了蒸发作用对浅层地下水含盐量的影响.研究区内浅层地下水为弱碱性咸水,pH为7.23~8.45,总溶解性固体（total dissolved solids,TDS）变化范围为371~7 599 mg/L;随着地下水咸化程度增大,水化学类型由HCO3-Na·Mg·Ca型向Cl-Na型过渡.引黄灌溉和大气降水是浅层地下水的主要补给来源,径流过程中浅层地下水受蒸发作用和植物蒸腾作用影响,地下水化学组分主要来源于蒸发盐溶解和硅酸盐风化水解,并受强烈的蒸发作用和离子交换作用影响.水文地球化学模拟和主成分分析结果显示,蒸发作用和岩盐溶解作用对区内浅层地下水咸化贡献最大,石膏和白云石等矿物的溶解、硅酸盐的水解、Na-Ca离子交换以及局部地形起伏对地下水咸化过程也有较大贡献. 相似文献
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This work investigated the freshening time and hydrochemical evolution of coastal groundwater in two brackish aquifers in Shenzhen, China. One was the brackish aquifer that resulted from heavy pumping, and the other was the aquifer reclaimed from the coastal sea. Freshening time and hydrochemical evolution of brackish aquifers were quantitatively evaluated using PHREEQC 2.0, a one-dimensional reactive-transport model. Freshening time was shown to mainly depend on pore water velocity, while the chemical composition of groundwater was determined by the cation exchange capacity of the aquifer. It was shown that after heavy pumping ceased, the freshening time for the original coastal aquifer ranged from 20 to over 80 years. While for the coastal reclaimed aquifer, the freshening time was from 85 to 140 years, which depended on the hydraulic conductivity of the fill materials in the reclaimed site. During aquifer freshening, groundwater evolved from Na–Cl type to Ca–Mg–HCO3 or Na–HCO3 type. A sensitivity analysis showed that the freshening time was most sensitive to the pore water velocity in the aquifer, while the groundwater chemical composition was most sensitive to the values of cation exchange capacity of the aquifer. As for the dispersivity, it had almost no effect on the freshening time and the chemical composition of groundwater. 相似文献
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Murat H. Ozler 《Environmental Geology》2003,43(7):759-775
Groundwater in the Van coastal aquifer is one of the main sources of potable, industrial and irrigational water in Van City, because of its semi-arid climate. Groundwater extraction has been in excess of replenishment owing to increased agricultural and economic activities and a growing population during the last 20 years. A hydrochemical survey of the Van aquifer provided data on the groundwater chemistry patterns and the main mineralization processes. The main processes influencing the groundwater chemistry are salinisation from salt-water intrusion, silicate mineral dissolution, cation exchange and human activity. Deterioration in water quality has resulted from intrusion of the salt water of Lake Van along the coastal regions into the Van plain. At present, the mixing rate of salt water in the Van aquifer is between 1 and 5.5% and salt water has already invaded about 5 km inland in the iskele and the airport region. 相似文献
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《地学前缘(英文版)》2023,14(1):101476
Groundwater resources in the North China Plain (NCP) are undergoing tremendous changes in response to the operation of groundwater exploitation reduction (GWER) project. To identify groundwater evolution in this complex context, hierarchical cluster analysis (HCA) and principal component analysis (PCA) were combined to interpret an integrated dataset of stable isotopes and chemical data from four sampling campaigns in a pilot area of groundwater control. We proposed a novel HCA approach integrating stable isotopes and chemical signals, which successfully partitioned the groundwater samples into the unconfined and the confined water samples. Stable isotopic evidence showed that the lateral inflow and the surface water may contribute more to groundwater recharge in this region than local modern precipitation. The unconfined water’s main hydrochemical types were Na type with mixed anions, and Na–Cl–SO4 type, while the confined water was mainly Na–Cl and Na–SO4 types. Geochemical processes mainly involved the dissolution/precipitation of halite, gypsum, Glauber's salt, feldspar, calcite and dolomite, as well as the cation exchange. PCA results showed that water–rock interaction (i.e., salinity-based and alkalinity-based processes) predominated the hydrochemical evolution, along with local nitrate contamination resulting from fertilizers and domestic sewage. The GWER project regulated the natural evolution of unconfined water chemistry, and significantly reduced the unconfined water’s salinity (mainly Na+, Mg2+, SO42?). This may be attributed to upward leakage from low-salinity confined water at some parts of the aquifer. Additionally, insignificant changes in the confined water’s salinity reflected that the impact of GWER on the confined aquifer was negligible. This study facilitates the groundwater classification effectively in the areas lack of geological data, and enhances the knowledge of groundwater chemical evolution in such a region where groundwater restoration is in progress, with important implications for groundwater sustainable management in similar basins worldwide. 相似文献
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秦皇岛洋河-戴河冲洪积平原第四系含水层海水入侵机理分析 总被引：2，自引：0，他引：2
通过对秦皇岛洋河-戴河冲积平原地区枣园水源地野外调查和不同水样的水文地球化学及多种同位素测试分析发现:1)该区海水入侵过程中的水化学作用主要是海水与粘土含量高的地层中钙质矿物阳离子的交换;2)海水入侵不是沿含水层整体向前推移,而是存在优先入侵通道(如断层和水势差较大水流方向)和局部入侵速度较快的现象;3)深层和浅层地下水水力联系较大,海水入侵已经影响到深层地下水;4)研究区地下水平均氚浓度为9.86 TU,地下水平均年龄介于17.6a～23.7 a之间,地下水流速约为2.11 m/a,整体上地下水循环路径短,径流速度快,地下水交替强烈.这些结果可为以后进一步治理海水入侵和合理利用地下水提供依据. 相似文献
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Hydrogeochemistry and isotope techniques to determine water interactions in groundwater-dependent shallow lakes,Wet Pampa Plain,Argentina 总被引：1，自引：0，他引：1
Asunción Romanelli Orlando Mauricio Quiroz Londoño Daniel Emilio Martínez Héctor Enrique Massone Alicia Haydée Escalante 《Environmental Earth Sciences》2014,71(4):1953-1966
This paper gives an account of the implementation of hydrochemical and isotopic techniques to identify and explain the processes that govern solute exchange in two groundwater-dependent shallow lakes in the Southeastern Pampa Plain of Argentina. Water samples (lakes, streams, spring water and groundwater) for hydrochemical and stable isotopic determination were collected and the main physical–chemical parameters were measured. The combination of stable isotope data with hydrogeochemical techniques was used for the identification of sources and preferential recharge areas to these aquatic ecosystems which allowed the explanation of the lake water origin. The hydrochemical processes which explain Los Padres Lake water chemistry are evaporation from groundwater, CO2 input, calcite dissolution, Na+ release by Ca2+ and Mg2+ exchange, and sulfate reduction. The model that best aligns with La Brava Lake hydrochemical constraints includes: mixing, CO2 and calcite dissolution, cationic exchange with Na+ release and Mg2+ adsorption, and to a lesser extent, Ca/Na exchange. This model suggests that the fractured aquifer contribution to this water body is greater than 50 %. An isotopic-specific fingerprint for each lake was identified, finding a higher evaporation rate for La Brava Lake compared to Los Padres Lake. Isotopic data demonstrate the importance of these shallow lakes as recharge areas to the regional aquifer, becoming areas of high groundwater vulnerability. The Tandilia Range System, considered in many hydrogeological studies as the impermeable bedrock of the Pampean aquifer, acts as a fissured aquifer in this area, contributing to low salinity waters and with a fingerprint similar to groundwater isotopic composition. 相似文献
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黑河流域中游盆地水文地球化学演化规律研究 总被引：1，自引：0，他引：1
黑河是我国第二大内流河,研究其水化学演化规律,对于区域水资源科学利用与管理、保障饮水安全和下游生态安全都具有重要作用。本文利用2014—2018年在黑河流域开展1∶50 000水文地质调查所获取的资料,研究了黑河干流和丰乐河两个典型剖面的水化学和同位素变化规律。结果表明,黑河中游盆地地下水主要来源于祁连山区大气降水补给,黑河干流区地下水氘氧同位素比丰乐河流域更为富集,反映了氘氧同位素的高程效应。在丰乐河流域排泄区发现了非现代气候条件下形成的古水,说明现在的盐湖盆地早期就是地下水滞留区。山前戈壁带含水层经长期淋滤作用,地下水溶解性总固体(total dissolved solids,TDS)较低,水化学类型以重碳酸型为主。溢出带以北下游地区TDS逐步增高,地下水类型以硫酸型、硫酸-氯型为主,具有两种地下水化学背景和演化模式:一种是石膏溶解-碳酸盐沉淀析出-氯化物溶解-缓慢的硅酸盐非完全溶解和阳离子交换反应模式;另一种在此基础上增加硫酸钠溶解演化模式。流域补给区和径流区地下水TDS升高的主要原因是溶滤作用。丰乐河排泄区地下水TDS升高的主要原因仍是溶滤作用,溶滤盐分的来源是表层的盐分,以石盐为主。黑河干流排泄区由于含水层较薄,水位埋深较浅,蒸发对地下水咸化的影响更大。 相似文献
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疏勒河尾闾区是护卫敦煌绿洲及文化的生态安全屏障,但是对地下水化学的研究相对较少。本次研究在野外调查及采样测试的基础上,综合运用数理统计、Piper三线图、离子相关性分析、Gibbs图及离子比例系数等方法明确了疏勒河尾闾区的地下水化学特征,并对其成因进行了分析。结果表明：疏勒河尾闾区地下水水质总体呈弱碱性,具有高溶解性总固体及高硬度的特征,水化学类型主要为Cl-·SO2-4-Na+型。地下水水化学演化是由蒸发浓缩作用主导,同时风化溶解和阳离子交换共同作用的结果。地下水中的Ca2+及Mg2+主要来自于蒸发岩及硅酸盐的溶解,Na+主要来源于岩盐溶解。高氟水的形成与片麻岩中普遍存在的黑云母矿物、蒸发浓缩主导的水文地球化学作用以及地势低洼的地形条件有关。成果不仅丰富了疏勒河流域内的地下水化学研究,亦可为敦煌绿洲生态安全屏障区的保护与建设提供科学依据。 相似文献
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为研究蒙陕接壤区浅埋煤层开采下矿井水水化学特征与来源,通过采集研究区内的矿井水、不同含水层地下水及地表水样,综合利用水化学特征研究、数理统计、离子比例系数法以及氢氧同位素,探究该区矿井水水化学特征及其形成作用。基于此,对研究区矿井水的主要来源进行了识别。结果表明,矿井水与第四系萨拉乌苏组、侏罗系直罗组和延安组地下水水力联系紧密。矿井水主要离子形成受水-岩作用影响,主要阴阳离子来源于硅酸盐矿物与方解石的溶滤作用;受到反向阳离子交换作用影响,使矿井水中Na+含量高于浅部地下水;混合作用对矿井水水化学成分形成影响较小。矿井水受延安组、直罗组地下水与萨拉乌苏组地下水共同补给,三者在矿井水补给水源中所占比例分别为86.39%、1.59%与12.02%。研究成果可为该区的矿井水害防治与水资源处理利用提供依据。 相似文献