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某垃圾填埋场地下水水化学与水质评价研究

环境科学与技术 2019年第4期42卷 221-228页

作者：刘国刘晏辉何天煜曾燚黄琴琴成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室四川成都610059 国家环境保护水土污染协同控制与联合修复重点实验室(筹) 四川成都610059

经现场调查发现,四川省某县的生活垃圾填埋场,目前已发生渗滤液泄漏并对周边地下水产生污染。以高锰酸盐指数、NH_3-N、Cl^-、SO_4^(2-)、Fe^(2+)、Mn^(2+)、TDS和总硬度等8个指标为对象,采用F值指数法和主成分分析法并结合地下水化学... 详细信息

经现场调查发现,四川省某县的生活垃圾填埋场,目前已发生渗滤液泄漏并对周边地下水产生污染。以高锰酸盐指数、NH_3-N、Cl^-、SO_4^(2-)、Fe^(2+)、Mn^(2+)、TDS和总硬度等8个指标为对象,采用F值指数法和主成分分析法并结合地下水化学分析对周边10个采样点的地下水水质进行综合评价,并用ArcGIS 10.3对污染物浓度进行插值,分析不同种类污染物在场地附近的浓度分布特征。评价结果表明:填埋场周边地下水已受到严重污染,综合评分F值均>7.20,属于极差级别,整体上,2种评价方法所得不同采样点污染程度排序结果基本一致,埋场下游方向越近污染越严重,主要污染物为Cl^-和SO_4^(2-),污染较重的采样点的地下水化学类型也相应的由HCO_3-Ca型转变为了HCO_3·Cl-Ca和SO_4-Ca 2种类型。研究表明,该文采用的水质评价模式可用于污染地下水水质评价,并能对评价结果给出合理解释。

关键词：垃圾填埋场水质评价地下水水化学 ArcGIS 自然领域法

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新疆阿克苏平原区地下水水化学演化特征

地球与环境 2020年第5期48卷 602-611页

作者：雷米周金龙范薇张杰新疆农业大学水利与土木工程学院乌鲁木齐830052 新疆水文水资源工程技术研究中心乌鲁木齐830052

地下水作为新疆平原区重要的饮用水水源。为了解新疆阿克苏平原区地下水化学演化过程,运用数理统计、Piper三线图、Gibbs图、离子比法、矿物稳定场图和反向水文地球化学模拟,对研究区2017年30组地下水取样点的检测结果进行分析。其结果... 详细信息

地下水作为新疆平原区重要的饮用水水源。为了解新疆阿克苏平原区地下水化学演化过程,运用数理统计、Piper三线图、Gibbs图、离子比法、矿物稳定场图和反向水文地球化学模拟,对研究区2017年30组地下水取样点的检测结果进行分析。其结果表明:阿克苏平原区地下水中阳离子平均含量总体为Na^+>Ca^2+>Mg^2+>K^+,阴离子平均含量总体为SO4^2->HCO3^->Cl^-;从山前倾斜平原到冲积平原地下水中各离子表现出累积作用;地下水各化学成分不仅来源于蒸发盐岩和碳酸盐岩的溶滤,钠长石、钙长石等硅酸盐岩对地下水中化学成分也存在一定影响,各矿物溶解强度表现为岩盐岩>蒸发盐岩>碳酸盐岩>硅酸盐岩;在反应路径中,含水介质岩土颗粒越细,反应路径越长,越有利于离子交换。

关键词：新疆阿克苏平原区地下水水化学演化特征

南太行山山前平原地下水水化学以及同位素组成研究

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地球与环境 2017年第2期45卷 203-213页

作者：刘运涛张东赵志琦河南省地质矿产勘查开发局第五地质勘查院河南理工大学资源环境学院河南焦作454000 中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室贵阳550002

采用环境同位素和水化学方法,通过分析南太行山山前平原不同类型水体氢氧稳定同位素(δD和δ18O)、溶解性无机碳同位素(δ^(13)C-DIC)和水化学组成特征,探讨不同水体来源以及人类活动对地下水水质的影响过程。研究区地下水氢氧同位素组... 详细信息

采用环境同位素和水化学方法,通过分析南太行山山前平原不同类型水体氢氧稳定同位素(δD和δ18O)、溶解性无机碳同位素(δ^(13)C-DIC)和水化学组成特征,探讨不同水体来源以及人类活动对地下水水质的影响过程。研究区地下水氢氧同位素组成表明,区内地下水均来自大气降水,补给区和排泄区浅部含水层地下水较深部含水层地下水氢、氧同位素值均偏正,氘盈余值(d值)也偏小,显示浅部含水层地下水受蒸发作用影响。同时排泄区地下水氢、氧同位素值较补给区地下水偏正,显示排泄区地下水经历较明显的蒸发过程。研究区地下水溶解性无机碳碳同位素(δ^(13)C-DIC)组成表明,补给区和排泄区浅部含水层地下水δ^(13)C-DIC值较深部含水层δ^(13)C-DIC值均偏负,显示浅部含水层地下水无机碳更多来源于有机物分解。同时排泄区地下水δ^(13)C-DIC值较补给区地下水δ^(13)C-DIC值偏负,表明排泄区地下水溶解性无机碳受有机物分解影响较大。研究区地下水水化学组成表明,补给区地下水水化学类型以Ca-HCO3型为主,排泄区地下水水化学类型以Na-HCO3-SO4型为主。结合同位素组成特征,补给区地下水水化学组成主要受溶滤作用和人类活动的影响,排泄区地下水水化学组成则受溶滤作用、蒸发浓缩作用、阳离子交换作用和人类活动的共同控制。

关键词：氢氧同位素溶解性无机碳碳同位素地下水水化学焦作市

人民胜利渠灌区地下水水化学演变与适用性分析

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人民胜利渠灌区地下水水化学演变与适用性分析

作者：张冬青华北水利水电大学

学位级别：硕士

随着人类对地下水的不断开采利用,地下水水化学演变越来越复杂,影响地下水水化学演变的因素也越来越多元化。如何识别地下水水化学演变特征及影响因素已成为水文地质学研究的重点和难点问题。人民胜利渠是建国后在黄河下游兴建的第一个... 详细信息

随着人类对地下水的不断开采利用,地下水水化学演变越来越复杂,影响地下水水化学演变的因素也越来越多元化。如何识别地下水水化学演变特征及影响因素已成为水文地质学研究的重点和难点问题。人民胜利渠是建国后在黄河下游兴建的第一个大型引黄灌溉工程。近年来,随着小浪底水库的建成运用,灌区引水口受闸底高程限制,引水困难,引黄水量减小,地下水开采量逐渐增大,地下水动力场的改变会引起地下水化学场的变化。另一方面,人民胜利渠灌区作为河南省粮食主产区,化肥农药等的大量施用也影响着地下水水化学系统的演变。因此,本论文分析了地下水水化学年际年内的变化过程及其空间分布状况,研究了影响地下水水化学演变的自然因素和人为因素,揭示了地下水在生活、农业及工业方面(主要指锅炉用水)的适用性,旨在为合理利用地下水,实现灌区水资源系统健康发展提供科学依据。论文主要研究内容及结论如下:(1)基于累积距平和反距离插值法,对人民胜利渠灌区1996-2016年地下水中主要水化学成分(K、Na、Mg、Ca、HCO、SO、Cl)及矿化度(TDS)的空间分布及年际年内变化过程进行分析。结果表明:在空间分布上,除HCO外,地下水中其他主要离子浓度及TDS的空间分布具有明显的分带特征,北部高于南部。在年际变化上,Na和Cl总体呈增加趋势,而SO在高矿化度区呈减小趋势,在低矿化度区呈增加趋势。在年内变化上,低矿化度区地下水中各化学成分在丰水期的浓度均小于枯水期的浓度;高矿化度区除Na外,其他离子与TDS在年内均有小幅度增加。(2)基于相关分析和累积距平分析法,从自然因素(埋深、降水、地表水、地质条件)和人为因素(开采、种植规模、土地利用类型、人为污染)两方面对影响地下水水化学的因素进行分析。结果表明:研究区地下水均受到埋深、降水、引黄水及地质条件的影响,但高矿化度区受引黄水影响较低矿化度区小。开采量变化是引起地下水水化学变化的重要因素,受开采量影响,研究区2003年后高矿化度区SO浓度整体呈下降趋势,TDS逐渐减小,而低矿化度区SO浓度整体呈增加趋势,TDS逐渐增加;当作物种植面积维持在较高水平时,研究区地下水TDS均值也维持在较高水平,当种植面积较小时,研究区地下水TDS均值也处于较低水平;土地利用类型对研究区地下水水化学的空间分布无明显影响。(3)基于单因子评价法、USSL图示法和Wilcox图示法等方法对研究区地下水在生活饮用、灌溉及工业方面(主要指锅炉用水)的适用性进行评价。结果表明,研究区高矿化度区地下水超标严重,不适宜作为生活饮用水,导致超标的主要因素是矿化度,随时间变化研究区内不适宜作为生活饮用水的区域逐渐向灌区中东部扩大。在考虑微咸水灌溉的前提下,研究区大部分地区地下水可用于灌溉,但长期灌溉后可能会造成土壤盐分累积;研究区大部分地区地下水用于锅炉用水时,会产生大量的气泡和锅垢,不适宜直接作为锅炉用水。

关键词：人民胜利渠灌区地下水水化学影响因素时空分布地下水适用性

人民胜利渠灌区浅层地下水水化学突变机理及模拟

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人民胜利渠灌区浅层地下水水化学突变机理及模拟

作者：阿长松华北水利水电大学

学位级别：硕士

人民胜利渠灌区为河南省重要的粮食生产区,地下水资源作为灌区生产生活的主要供水源,发挥着重要的作用。近年来灌区对地下水需求量与日俱增,地下水开采量加大,导致灌区地下水水化学环境发生变化,伴随着这一变化灌区地下水水化学在演化... 详细信息

人民胜利渠灌区为河南省重要的粮食生产区,地下水资源作为灌区生产生活的主要供水源,发挥着重要的作用。近年来灌区对地下水需求量与日俱增,地下水开采量加大,导致灌区地下水水化学环境发生变化,伴随着这一变化灌区地下水水化学在演化过程中会发生突变现象。为研究灌区浅层地下水水化学突变,本文依据矿化度(TDS)及主要离子成分分布特征将灌区划分为高矿化度区、中矿化度区和低矿化度区,并对不同矿化度区地下水水化学年际、年内的演化特征进行了分析;采用突变检验方法从时间和空间两个维度对灌区地下水水化学进行了检验,分析了灌区地下水水化学在影响因素作用下的演变过程;构建了不同矿化度区的TDS与影响因素之间的尖点突变模型,模拟分析了TDS在影响因素作用下的突变条件;最后从离子浓度变化百分比角度定量阐述了不同矿化度区的TDS突变机理。得出的主要结论如下:(1)在年际变化上,1996年-2013年高矿化度区HCO、Cl、Mg浓度在枯水期和丰水期整体均呈现上升趋势;SO、Ca浓度在枯水期和丰水期整体均呈现下降趋势;Na+K浓度在枯水期整体呈现下降趋势,丰水期整体呈现上升趋势;中矿化度区HCO和Na+K在枯水期和丰水期整体变化趋势一样,均呈上升趋势。Cl、SO和Ca在枯水期和丰水期整体均呈下降趋势。Mg在枯水期和丰水期整体变化趋势平稳。低矿化度区HCO、Cl、SO、Mg和Na+K浓度在枯水期和丰水期整体均呈现上升趋势;Ca浓度在枯水期和丰水期整体均呈现下降趋势。2015年、2016年和2022年枯水期与同年丰水期相比,高矿化度区所有离子浓度值均呈现出枯水期大于丰水期的变化规律;中矿化度区HCO、Cl和Ca浓度值呈现出枯水期与丰水期差异不大,SO和Na+K浓度值呈现出枯水期小于丰水期,Mg浓度值呈现出枯水期大于丰水期的变化规律;低矿化度区所有离子浓度值均呈现出枯水期与丰水期差异不大的变化规律。在年内变化上,随枯-平-丰季节交替变化,高矿化度区Cl、SO、Ca、Mg浓度在各时期的平均值呈现的变化规律一样,均为先下降再上升;HCO和Na+K浓度平均值呈现的变化规律一样,均为持续下降。中矿化度区所有离子均受季节交替变化的影响,其中HCO所受的这种影响最显著。低矿化度区除Mg和Ca外,其余离子均受季节交替变化的影响,其中HCO所受的这种影响最显著。(2)在时间突变上,高矿化度区和低矿化度区所有离子在枯水期、丰水期均发生了突变。中矿化度区除Mg和Na+K在枯水期未发生突变外,其余离子均在枯水期、丰水期发生了突变。从发生突变时间早晚来看,不同矿化度区的SO和Ca发生突变的时间都是枯水期早于丰水期。从发生突变频次来看不同矿化度区的Ca在枯水期发生突变的频次比在丰水期发生突变的频次多。在空间突变上,HCO、Cl和Na+K在枯水期发生的空间突变比在丰水期发生的空间突变多;SO、Ca和Mg则在丰水期发生的空间突变比在枯水期发生的空间突变多。空间突变通常发生在同一时期同一方向上离子浓度梯度值变化较大的地方或从丰水期至枯水期交替变化时,离子浓度较上一个时期相比变化幅度大的地方。(3)自然影响因素(次控制变量)中选取降水量,人为影响因素(主控制变量)中选取埋深、引黄水量、化肥施用量,构建不同矿化度区的地下水TDS与自然因素和人为因素之间的尖点突变模型。结果表明:中矿化度区最先发生突变,其次是高矿化度区,最后是低矿化度区;从突变发生频次来看,最容易发生突变的是中矿化度区,其次是高矿化度区和低矿化度区。通过对不同矿化度区模拟分析后,各划分区域内,系统状态变量若发生突变,则u值在(0,0.45)范围内变化时,有几率对应v值使点(u,v)在平面区域处于尖点突变区域内,系统状态变量在控制变量制约下发生突变;当u值在(0.45,1)范围内变化时,则无论v值怎么变,点(u,v)在平面区域处于尖点突变区域外,系统状态变量在控制变量制约下很难发生突变。(4)高矿化度区TDS浓度下降过程发生突变年份的浓度变化百分比为-14.8%和-15.9%,上升过程发生突变年份的浓度变化百分比为67%;对于中矿化度区,TDS浓度在下降过程中发生突变年份的浓度变化百分比为-10.2%和-16%,上升过程中发生突变年份的浓度变化百分比为36.4%、20.4%和30.8%;对于低矿化度区,下降过程中发生突变年份的浓度变化百分比为-13.8%,上升过程发生突变年份的浓度变化百分比为34.5%和26.8%。发生突变年份TDS上升或下降百分比均分别比其它年份上升或下降的百分比大,从这个角度也验证了尖点突变模型模拟结果的正确性。

关键词：人民胜利渠灌区地下水水化学突变检验尖点突变模型突变模拟突变机理

基于GIS的楚雄地区红层地下水水化学特征及空间规律研究

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基于GIS的楚雄地区红层地下水水化学特征及空间规律研究

作者：周中海成都理工大学

学位级别：硕士

楚雄州属滇中干旱地区,水资源时空分布极不均匀,资源性缺水与工程性缺水并存,较难集中化利用红层井开采地下水。楚雄红层区水文地质条件复杂,目前对红层地下水水化学特征的研究较零散,尚未全面、深入掌握红层地下水的水化学特征,为了研... 详细信息

楚雄州属滇中干旱地区,水资源时空分布极不均匀,资源性缺水与工程性缺水并存,较难集中化利用红层井开采地下水。楚雄红层区水文地质条件复杂,目前对红层地下水水化学特征的研究较零散,尚未全面、深入掌握红层地下水的水化学特征,为了研究楚雄地区红层地下水水化学特征及空间分布,对研究区不同类型红层地下水进行了代表性水样点的采集,通过Arc GIS软件建立红层地下水水化学空间模型,对水化学数据可视化,分析楚雄地区红层地下水水化学的空间分布特征,对楚雄地区红层地下水循环系统研究具有重要参考依据,为楚雄地区红层地下水有效开发利用提供建议。通过以上研究,最终得到如下主要成果:(1)楚雄地区红层地下水分为风化裂隙水、层间裂隙水、溶蚀孔隙裂隙水。在划分的水文地质单元中,牟定盆地、吕合盆地、广通盆地水文地质单元地下水顺裂隙或层面径流,受沟谷切割出露泉点向河谷或河流排泄;天子庙、波罗河水文地质单元地下水主要为就近补给、就近排泄;南华盆地水文地质单元中深部层间裂隙水绕向斜轴,向寺脚底泉点排泄,浅表风化裂隙水顺裂隙面径流,就近补给、就近排泄;楚雄盆地水文地质单元浅表风化裂隙水顺裂隙网径流,深部层间裂隙水绕向斜轴向循环,形成承压水,在沟谷处排泄。(2)通过92组水化学常量组分数据,结合地质剖面,总结出红层地下水水化学特征及控制因素:风化裂隙水作为研究区主要的地下水类型,受环境影响程度较大,阳离子以Ca2+为主,阴离子以HCO3-为主,矿化度在250～400mg/L之间,水化学类型以HCO3—Ca型为主;层间裂隙水,受岩层性质(岩性、单层厚度、相邻岩层的组合情况)的影响程度大,阳离子以Ca2+为主,阴离子以HCO3-、SO42-为主,当砂岩厚度达100～200m时,其矿化度为500～700mg/L,当厚度达200～300m时,其矿化度为300～500mg/L,地下水类型主要为HCO3—Ca型水和HCO3·SO4—Ca型水;溶蚀孔隙裂隙水,受含水岩组中膏盐团块影响程度大,阳离子以Ca2+、Na++K+为主,阴离子以SO42-为主,HCO3-、Cl-其次,矿化度在800～1100mg/L之间,地下水类型主要为HCO3·SO4—Ca型水、HCO3·Cl—Ca型水和SO4—Ca型水。(3)运用AHP层次分析法原理,设置层次模型结构,构造畅流型指标判断矩阵,得到水化学组分指标权重:HCO3-为0.4247,SO42-为0.1161,Cl-为0.0312,K++Na+为0.0555,Ca2+为0.2613,Mg2+为0.1112。(4)利用Arc GIS对所有的信息层进行分析,采用按权重进行叠加的方法,得出楚雄地区红层地下水水化学及循环系统的分布特征:K++Na+离子在各单元的排泄区及城镇人口集中的地方,含量(30～70mg/L)较高;Ca2+离子多聚集于各单元的排泄区(含量140～280mg/L);Mg2+离子集中在各单元的径流区(含量60～100mg/L);Cl-离子主要聚集在各单元的排泄区及含盐地层中(含量170～380mg/L);SO42-离子主要聚集在各单元的排泄区(含量350～650mg/L);HCO3-离子主要集中在各单元的补给区(含量210～700mg/L);p H多为弱碱性;TDS在各个水文地质单元的排泄区及城镇人口集中的地方,含量(800～1200mg/L)较高;水化学类型以HCO3—Ca型水和HCO3·SO4—Ca型水为主。在南华盆地、吕合盆地、楚雄盆地、广通盆地单元的地下水循环系统中,地下水从高山补给区到平原排泄区,呈现出水力坡度由大变小,径流速度逐渐变慢,集中补给,分散排泄,径流交替沿途由强变弱的特征;牟定盆地单元,高山补给区到中部平原排泄区,水力坡度大,地下水表现出径流速度加快,径流通畅,地下水交替积极的特点;天子庙、波河罗单元内地下水呈现出径流速度快,径流途径短,迅速排泄的特点。(5)通过对楚雄地区红层地下水水化学空间分布规律的分析,结合研究区红层地下水的利用现状及水质特征,提出了有效开发利用建议:风化裂隙水适合浅井开发,单井独户或小规模联户供水;层间裂隙水适合各种管井开发,深井集中联村供水或引泉供水;溶蚀孔隙裂隙水适合中、深管井开发,集中联村供水,有条件浅井开发与风化裂隙水相同。

关键词：红层地下水地下水水化学 ArcGIS 地下水循环开发利用

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地下水水化学的实际应用

水文地质工程地质 1957年第3期 38-41页

作者：朱根逸朱崙

水化学是研究天然水的物理性质和化学成分的科学。地下水水化学是水化学中最主要,实际应用最广的一部分,它是与水文地质密切结合的专门科学。它的发展是与水文地质学,地球化学等科学的发展和理论相连系着白的。地下水的水化学对解决洪水... 详细信息

水化学是研究天然水的物理性质和化学成分的科学。地下水水化学是水化学中最主要,实际应用最广的一部分,它是与水文地质密切结合的专门科学。它的发展是与水文地质学,地球化学等科学的发展和理论相连系着白的。地下水的水化学对解决洪水(工业和民用),农田灌溉,确定地下水对水下部分的建筑物基础(包括工业、民用和巨大的水利工程)及其它材料的侵蚀性和研究地下水的形成与动态,有很重要的作用。目前利用水化学方法寻找有益矿产(石油,金

关键词：地下水水化学物理性水化学方法化学成分供水水源

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郭庄泉域地下水水化学特征及污染影响研究

煤炭与化工 2021年第8期44卷 142-146,153页

作者：宫萍萍中国煤炭地质总局水文地质工程地质环境地质勘查院河北邯郸056004

为了节约和有效保护水资源,加强水的生态文明建设,提升水环境质量,有效的保护和综合治理水环境资源,以郭庄泉域为研究对象,以煤矿开采对区域性的水环境化学的影响和可持续利用的地下水为研究重点,分析了郭庄泉域地下水的水化学类型,通... 详细信息

为了节约和有效保护水资源,加强水的生态文明建设,提升水环境质量,有效的保护和综合治理水环境资源,以郭庄泉域为研究对象,以煤矿开采对区域性的水环境化学的影响和可持续利用的地下水为研究重点,分析了郭庄泉域地下水的水化学类型,通过数理统计和主要离子含量、水化学特征的相关分析,得出了郭庄泉域内的主要含水层的水化学类型和分布规律,其中奥灰岩溶水水化学类型大致有6种,以SO4—Na+K·Ca型水为主,分布最广。

关键词：郭庄泉域煤矿开采岩溶水地下水水化学

四川红层分布区地下水水化学若干问题探讨——以自贡市为例

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西南民族大学学报（自然科学版） 2007年第2期33卷 408-413页

作者：孙熠邓太平刘玉洁时云峰四川大学水利水电学院四川成都610065 四川省地质矿产勘查开发局成都水文地质工程地质队四川成都610072 四川交通职业技术学院四川成都6111302

利用钻孔试验分析了自贡红层分布区地下水水化学的水平及垂直分布特征,探讨了该区地下水的水化学特征及形成原因,进而探讨红层水资源开采等引起的咸淡水混合、水质变化等相关环境问题.

关键词：地下水水化学红层水资源