涉县东风湖泉域地下水化学特征及演化规律

作     者：赵崇钦 

作者单位：河北地质大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王滨;范存良

授予年度：2020年

学科分类：081803[工学-地质工程] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

主      题：岩溶地下水 水化学特征 演化规律 水文地球化学模拟 涉县东风湖泉域 

摘      要：涉县地处河北省邯郸市西部的太行山区,东风湖泉域位于河北省涉县与山西黎城县交界,东风湖的泉流量在人工开采逐年增加、大气降水逐年减少的影响下,总体上呈现出逐年减少的趋势。由于涉县天津铁厂等工业和人类活动影响导致了地下水中化学组分含量改变从而使水化学场发生变化等一系列生态环境问题。因此开展研究泉域地下水化学演化规律,对涉县东风湖泉域的地下水规划、地下水环境、和社会经济发展有着重要的意义。本论文通过Piper三线图、主要离子等值线图、聚类分析与因子分析、社交网络分析、Gibbs图、离子比例法与水文地球化学模拟对研究区地下水化学组分时空分布特征、离子形成作用及其水化学特征和演化规律系统分析,结果表明:(1)根据东风湖泉域补给区、径流区和排泄区地下水化学分布特征,地下水化学特征主要受补给条件较好、径流途径短、长期溶滤作用所决定,地下水的矿化度和水化学类型差别都不大,矿化度在290-650 mg/L之间,水化学类型主要为HCO-Ca·Mg型或HCO-Ca型。(2)通过近十年离子等值线图发现Ca、Mg、SO在时空上分布规律类似,补给区含量低,随着地下水径流,排泄区一带含量达到最大。K、Na与Cl离子在时空上分布规律类似,且变异系数大易受外界影响,由于受天津铁厂等工业和人类活动影响,在更乐—西岗强径流区一带含量达到最大。(3)通过聚类分析、社交网络分析与因子分析对研究区2015与2019年水化学特征系统分析,找到影响研究区水化学特征主要因素。根据Gibbs图和离子比例法可得影响研究区岩溶地下水组分主要因素为岩石风化作用,且发生阳离子交换作用Na—Ca,地下水中Ca与土壤矿物中Na置换。(4)水文地球化学模拟表明:2015年研究区从补给区到排泄区水流路径I发生方解石、石膏、岩盐溶解,白云石沉淀,阳离子交替吸附为Ca—Na,到了2019年研究区这些矿物迁移量增大了,阳离子交替吸附与2015年相反为Na—Ca。2015年水流路径Ⅱ从径流区到排泄区演化过程为方解石、岩盐沉淀,白云石、石膏溶解,阳离子交换为Na—Ca离子,2019水流路径Ⅱ中演变规律与2015年结果相同。