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格尔木昆仑山前冲洪积扇地下水水文地球化学作用

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格尔木昆仑山前冲洪积扇地下水水文地球化学作用

作者：张未长安大学

学位级别：硕士

格尔木地区位于柴达木高盐盆地,与格尔木河有关的地表水和地下水是支撑该地区社会经济发展的重要保障。本文以格尔木昆仑山前冲洪积扇地下水为研究对象,通过水质分析、比例系数法、Gibbs图、反应路径法和水文地球化学计算等方法,开展格... 详细信息

格尔木地区位于柴达木高盐盆地,与格尔木河有关的地表水和地下水是支撑该地区社会经济发展的重要保障。本文以格尔木昆仑山前冲洪积扇地下水为研究对象,通过水质分析、比例系数法、Gibbs图、反应路径法和水文地球化学计算等方法,开展格尔木河上游河水水质演化规律、格尔木昆仑山前冲洪积扇地下水的水文地球化学和主要的水文地球化学作用以及地下水中碳酸盐岩和硅酸盐动力学溶解的研究,在此基础上,分析了高盐盆地对河水和地下水水质的影响。论文取得了以下成果:(1)格尔木河上游,从玉珠峰北坡,依次经过玉珠峰南坡、沙松乌拉山河谷地区、布尔汗布达山脉南侧,从河水TDS、水化学类型、氯离子和钠离子浓度的变化规律判断,高盐盆地对河水水质有明显的影响,其中玉珠峰北坡最小,盆地边缘的沙松乌拉山北侧地区受影响最大。(2)冲洪积扇地下水主要接受河水补给,因此其水质明显受河流径流量和发源地的影响。格尔木河发源于玉珠峰且径流量大,其冲洪积扇地下水水质较好;而位于其东西两侧的红柳沟河和拖拉海河分别发源于盆地边缘的布尔汗布达北坡和沙松乌拉山北坡,且径流量小,其冲洪积扇地下水水质较差。(3)研究区地下水的水文地球化学作用主要为碳酸盐岩和硅酸盐的溶解作用,以及离子交换作用。碳酸盐的溶解表现为过饱和溶解。另外,矿物溶解作用中,盐岩的溶解作用明显。总体上在冲洪积扇中部地下水水质受河水水质控制,含水层的水文地球化学作用次之。(4)通过经验公式和实测数据反演方法得到的方解石的溶解速率分别为1.09E-07和1.05E-07 mmol·cm·s,速率常数k、k、k、k和k的对数平均值分别-1.345、-4.726、-6.962、-1.941和-6.69,相比而言,反演法计算结果更为合理。(5)通过实测浓度反演方法对长石类、粘土矿物和SiO单体等硅酸盐的溶解速率和速率常数进行估算,三类硅酸盐矿物的溶解速率分别为3.92E-07、3.14E-07和7.85E-08 mmol·cm·s,速率常数分别为4.52E-04、2.8E-04和2.5E-04 d,溶解速率明显高于碳酸盐岩。

关键词：水文地球化学作用方解石动力学溶解硅酸盐动力学溶解格尔木冲洪积扇格尔木河

莱州湾典型剖面海（咸）水入侵过程中水文地球化学作用研究

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莱州湾典型剖面海（咸）水入侵过程中水文地球化学作用研究

作者：胡云壮中国地质大学（北京）

学位级别：硕士

莱州湾地区是我国海水入侵研究的典型区域。该地区的海水入侵始于上世纪七十年代末，海水入侵不仅破坏了当地的地下水资源，也引发了一系列生态环境地质问题，严重影响了当地的经济发展。本次研究在建立莱州湾昌邑-柳疃典型监测剖面的... 详细信息

莱州湾地区是我国海水入侵研究的典型区域。该地区的海水入侵始于上世纪七十年代末，海水入侵不仅破坏了当地的地下水资源，也引发了一系列生态环境地质问题，严重影响了当地的经济发展。本次研究在建立莱州湾昌邑-柳疃典型监测剖面的基础上，通过对海（咸）水入侵过程中的水文地球化学作用研究，结合同位素分析，识别了研究区不同水体的水化学特征，揭示了海（咸）水与地下水的相互作用规律，为莱州湾地区海水入侵趋势预测、灾害控制等提供了科学依据。本论文的主要成果包括以下几点：（1）据搜集整理已有研究成果，并结合本次调查资料研究表明，研究区地下水与海(咸)水之间水力联系非常密切;北部滨海地区晚更新世以来的三期海相沉积，是该区地下卤水盐分的主要来源;潍河浅埋古河道带是区内的主要含水层，然而，浅埋古河道带沟通了北部滨海咸卤水体，成为了该区海（咸）水人侵的主要通道。（2）据野外现场测试及水化学室内测试结果表明，研究区由南至北，地下水化学类型由HCO3·Cl-Ca→Cl·HCO3-Ca→Cl·HCO3-Na→Cl·SO4-Na→Cl-Na，呈有规律的变化;根据水化学组分结果，给出了利用Cl-、TDS、Na++K+、rCl-/rHCO-3、SO2-4划分海（咸）水入侵程度的标准。（3）结合矿化度值将本区地下水体分为淡水、微咸水、咸水和卤水;根据不同地下水体的水化学特征分析，判断出研究区在海水入侵过程中首先发生了混合作用，在此基础上，发生了阳离子交换吸附作用和不同程度的溶解沉淀作用;根据rCl-/rNa+、rMg2+/rCa2+等特征离子比值，识别了研究区咸水、微咸水是由地下淡水与卤水混合形成，部分深层地下淡水也受到了卤水下移侵入影响。（4）通过氢氧同位素的测试和综合分析认为，研究区地下淡水明显来源于大气降水，而第四纪古海水成因的卤水受到了蒸发及浓缩作用，氧飘逸现象比较严重;Cl-与δ18O的关系表明，研究区咸水、微咸水主要是由地下淡水和卤水的混合作用形成。（5）通过计算主要矿物饱和度发现，研究区所有水体中盐岩均处于未饱和状态;石膏与白云岩在地下淡水和微咸水中未达到饱和，在卤水与咸水体中处于饱和状态;方解石则在所有水体中都基本呈饱和状态。根据反向地球化学反应路径模拟结果，各反应路径均发生了阳离子交换作用，白云石、方解石主要以沉淀作用为主，CO2气体发生散逸，而石膏则表现为即有沉淀，也有溶解作用发生。

关键词：莱州湾海(咸)水入侵水文地球化学作用同位素反向地球化学模拟

河道入渗条件下铁锰迁移的水文地球化学作用模拟

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河道入渗条件下铁锰迁移的水文地球化学作用模拟

作者：谭行中国地质大学(北京)

学位级别：硕士

再生水入渗回补地下水,能有效缓解地下水过度开采产生的一系列环境地质问题。但是,回补也会改变含水层的环境条件,使某些离子更易从固相介质进入地下水中,从而威胁地下水水质安全。本研究中,在潮白河再生水回补河段,选择了一个垂直于河... 详细信息

再生水入渗回补地下水,能有效缓解地下水过度开采产生的一系列环境地质问题。但是,回补也会改变含水层的环境条件,使某些离子更易从固相介质进入地下水中,从而威胁地下水水质安全。本研究中,在潮白河再生水回补河段,选择了一个垂直于河道的剖面。该剖面上有3个离河道不同距离(分别为50m、100m和200 m)的地下水监测井。基于该剖面2007年至2015年的地表水和地下水监测数据,通过水化学特征分析,识别出了影响地下水水质的主要组分及可能存在的水文地球化学作用。采用Petrasim软件的TOUGHREACT模块建立了剖面二维反应性溶质迁移模型,研究了回补过程中各种水文地球化学作用对铁锰迁移的影响。主要结论如下:(1)在河道回补水入渗条件下,离河道不同距离监测井的地下水水位变化趋势具有一致性,但是地下水水化学类型和主要离子的变化具有显著性差异。监测期内,回补水整体水化学类型变化不明显,主要为SO·Cl-Na型。研究区地下水水化学类型由HCO-Ca型向HCO-Na型转变,并且离河道越远,转变为HCO-Na型所需时间越长。(2)监测数据显示,地下水中氨氮、锰、钡、砷、铁对地下水水质影响较大。钠吸附比值法、相关性分析和矿物饱和指数分析结果表明,在回补过程中,混合作用是影响地下水中常规组分的主要作用,同时还发生了K与Ca的离子交换作用和脱硫酸作用;菱铁矿与菱锰矿的溶解-沉淀作用影响着Fe和Mn在含水层中的迁移。(3)在模型识别与验证中,地下水水位和Cl浓度拟合结果均较好。在此基础上,对地下水中常规阴阳离子组分、Fe和Mn浓度随时间的变化进行了拟合。模型结果显示,抑制Fe迁移的作用主要为菱铁矿和针铁矿的沉淀作用,其次为沉积物的吸附作用;促进Fe迁移的作用为阳离子交换作用;赤铁矿的还原作用对Fe迁移无明显影响。抑制Mn迁移的作用为菱锰矿的沉淀作用;促进Mn的迁移的作用主要为阳离子交换作用、软锰矿的还原作用,其次为沉积物中锰的解吸作用。

关键词：河道入渗铁锰水文地球化学作用 TOUGHREACT

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内陆微咸水区水文地球化学作用试验研究

内陆微咸水区水文地球化学作用试验研究

作者：王立艳济南大学

学位级别：硕士

鲁北地区原生水文地质环境恶劣，淡水资源匮乏，浅部广泛分布TDS>2g.L-1的微咸水/咸水，其下部深层地下淡水已成为主要的供水来源。然而，随着工、农业生产用水及生活用水对淡水资源需求量的增加，深层淡水资源已严重超采。淡水资源的... 详细信息

鲁北地区原生水文地质环境恶劣，淡水资源匮乏，浅部广泛分布TDS>2g.L-1的微咸水/咸水，其下部深层地下淡水已成为主要的供水来源。然而，随着工、农业生产用水及生活用水对淡水资源需求量的增加，深层淡水资源已严重超采。淡水资源的过度开采，引起了地下水咸化，已成为重大水文地质环境问题，进一步加剧了水资源供需矛盾。如何改良、科学合理的利用潜在的资源—咸水，已成为当务之急。本文以内陆地区济阳县典型咸水区为研究对象，对该区水文地质条件、含水介质物理化学性质、地下水离子组分特征进行系统分析的基础上，采用浅层地下含水介质-粉土、浅层地下水-咸水、当地降水-雨水为试验材料，通过室内易溶盐试验、咸水-雨水混合试验，水-岩混合作用试验，雨水-咸水驱替试验，探讨内陆浅层地下咸水水文地球化学作用。主要研究咸雨水驱替过程中，地下水离子组分的变化特征，地下水与含水介质间的离子交换吸附作用规律、矿物溶解/沉淀作用规律及水文地球化学作用与含水介质参数变异的内在联系。为内陆微咸水区水资源开发利用、管理评价、污染防治工作提供科学的理论依据。本文通过室内试验得出了以下新的结论和见解：（1）易溶盐试验研究表明：内陆咸水区易溶盐主成分离子主要表现为阳离子以Na+、Mg2+为主，阴离子Cl-、SO42-占优势;含水介质中交换性钠离子含量高，且富含大量的NaCl、Na2SO4等可溶性盐类;地下水电导率及含水介质的含盐量则表现为随着深度的增加呈升高趋势;粘土具有滤盐作用。（2）咸水-雨水混合试验表明：封闭条件下，咸水与雨水混合并非是简单的机械混合过程。络合作用改变着地下水中离子组分含量。（3）水岩作用试验表明：封闭条件下，不同咸水-雨水混合比的水岩作用混合液中，矿物的溶解/沉淀及离子交换吸附规律存在差异，表现为水与岩盐、石膏处于溶解状态，而水与方解石、白云石处于沉淀状态。当咸水混入量为20%以上，阳离子交换以Mg-Na交换反应为主，Ca-Na次之，此外，含水介质对SO42-吸附量最大，对Cl-影响作用较小。（4）雨水-咸水驱替试验表明：雨水驱替咸水过程，电导率呈现“反S型”变化趋势，介质对驱替液离子组分的“膜效应”显著。当渗出液电导率小于6.22ms/cm时，水与石膏处于溶解状态，当渗出液电导率大于或等于6.22ms/cm时，水与石膏处于平衡状态;当渗出液电导率大于1ms/cm，水与方解石处于沉淀状态。当渗出液离子强度介于0.20～0.25mol/L时，阳离子交换作用以Mg/Ca–Na交换为主，介质对阴离子吸附作用显著。当渗出液电导率大于12ms/cm时，水中Ca2+、Mg2+与地层中Na+发生了阳离子交换作用，当渗出液电导率大于14.1ms/cm时，Mg2+/Ca2+离子交换吸附作用增强，当渗出液电导率大于9.34ms/cm时，粘土矿物对SO42-吸附作用最为显著。（5）雨水驱替咸水饱和柱过程，含水介质渗透性整体呈现下降趋势。渗透系数由初始的6.49×10-4cm/s，下降至2.28×10-4cm/s，并维持相对稳定。咸水再次驱替饱和雨水土柱后，含水介质孔隙度由初始的43.02%，最终下降至38.73%，含水介质渗透性变化具有不可逆性。雨水驱替咸水过程中，粘粒释放及膨胀、水化学作用、驱替液的粘滞性是影响含水介质渗透性变异的主要贡献因子，但不同阶段其影响因素存在差异。

关键词：浅层微咸水水文地球化学作用含水介质参数内陆地区

碘迁移的水文地球化学作用及地甲病的成因类型

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中华地方病学杂志 1988年第4期 37-39+20页

作者：赵光武杨忠耀桂林冶金地质学院哈尔滨科学技术大学

一、碘的自然循环碘在地壳中含量不高,平均丰度为0.5ppm,由于碘的物理化学特征、决定了其在自然界中易迁移,造成碘以分散状态广泛分布于地球各外部圈层。碘的自然循环可分为地球化学循环和生态循环。1、碘的地球化学循环:碘在内生条件... 详细信息

一、碘的自然循环碘在地壳中含量不高,平均丰度为0.5ppm,由于碘的物理化学特征、决定了其在自然界中易迁移,造成碘以分散状态广泛分布于地球各外部圈层。碘的自然循环可分为地球化学循环和生态循环。1、碘的地球化学循环:碘在内生条件下不能形成矿化富集,仅在富含卤素的某些矿物中有伴生,主要分散于岩石中。它们经风化出的碘经迳流搬运至海洋、和原始水圈中的

关键词：成因类型发病率地甲病碘含量沉积水封存水富集作用海相沉积浓集系数水文地球化学作用病区分布有机质

新疆喀什噶尔河下游平原区地下咸水中碘形态及碘富集成因

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地球科学 2024年第2期49卷 781-792页

作者：孙英周殷竹周金龙鲁涵葛婷婷纪媛媛新疆农业大学水利与土木工程学院新疆乌鲁木齐830052 新疆水文水资源工程技术研究中心新疆乌鲁木齐830052 新疆水利工程安全与水灾害防治重点实验室新疆乌鲁木齐830052 中国地质调查局水文地质环境地质调查中心河北保定071051 新疆农业职业技术学院新疆昌吉831100

新疆喀什噶尔河位于典型的干旱-半干旱区,河流下游平原区地下水溶解性总固体(TDS)和碘含量异常,严重威胁当地用水安全.以喀什噶尔河下游平原区为研究区,通过对地下水水化学特征、Cl/Br摩尔比、氢氧稳定同位素、赋存环境与水文地球化学... 详细信息

新疆喀什噶尔河位于典型的干旱-半干旱区,河流下游平原区地下水溶解性总固体(TDS)和碘含量异常,严重威胁当地用水安全.以喀什噶尔河下游平原区为研究区,通过对地下水水化学特征、Cl/Br摩尔比、氢氧稳定同位素、赋存环境与水文地球化学作用的分析确定该区地下咸水中碘的分布与碘富集的影响因素.结果表明,研究区地下水碘含量变化范围为化学类型主要为Cl·SO_(4)型和SO_(4)·Cl型.地下水TDS变化范围为3079.13~15249.50 mg/L,主要为中性至弱碱性咸水(87.5%),其次为盐水(12.5%).碘元素的存在形态主要为I^(-)(87.5%),其次为IO_(3)^(-)(12.5%),且无共存形态,亚氧化环境和亚还原环境分别利于碘元素以IO_(3)^(-)和I^(-)形态存在.高TDS、细粒岩性、平缓的地势、地下水浅埋条件及碱性环境均有利于地下水碘的富集.潜水碘富集主要受蒸发浓缩作用和蒸发岩溶解作用的影响,承压水碘富集主要受还原条件下含铁矿物的溶解和冲积-湖积物的影响.Cl^(-)与Cl/Br摩尔比值表明高碘潜水受到一定程度蒸发浓缩作用的影响.

关键词：高碘喀什噶尔河地下水咸水碘形态水文地球化学作用

煤矿开采影响下岩溶地下水化学特征及演化机制研究

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干旱区资源与环境 2024年第6期38卷 120-129页

作者：常浩魏晓超魏征河北省地质矿产勘查开发局第一地质大队邯郸056000

黑龙洞泉域位于邯郸市西南部,是北方主要的岩溶泉群之一,也是重要的煤炭开采区,其地下水化学特征是影响邯郸地区水环境质量的重要因素。为充分了解煤矿开采条件下地下水化学特征及演化机制,利用多元统计分析、水文地球化学分析等方法对... 详细信息

黑龙洞泉域位于邯郸市西南部,是北方主要的岩溶泉群之一,也是重要的煤炭开采区,其地下水化学特征是影响邯郸地区水环境质量的重要因素。为充分了解煤矿开采条件下地下水化学特征及演化机制,利用多元统计分析、水文地球化学分析等方法对不同区域(西区、东区)地下水化学特征进行深入分析,并探讨控制地下水化学演化的主导因素。结果表明:研究区地下水中主要阴阳离子组分为HCO_(3)^(-)、Ca^(2+),且东区地下水主要化学组分含量普遍高于西区。西区和东区地下水化学类型主要为HCO_(3)·SO_(4)-Ca·Mg型,而东区地下水SO_(4)^(2-)含量较高,部分水样为SO_(4)·HCO_(3)-Ca、SO_(4)·HCO_(3)-Ca·Mg型。岩石风化作用是控制研究区地下水化学成分的主导因素,且以碳酸盐岩的风化溶解为主,过高的SO_(4)^(2-)含量源于含煤地层中硫化物的氧化、石膏的溶解;离子交换反应也是影响水化学成分的重要过程,且正向离子交换的强度较大;人类活动,尤其是煤矿开采、农业活动,在一定程度上也影响着研究区地下水化学演化过程。研究结果不仅为区内生活、工农业用水安全提供理论支撑,更对密集人类活动影响下北方岩溶区地下水化学成分演化研究具有重要的借鉴意义。

关键词：地下水水化学特征离子比值水文地球化学作用岩石风化

淮北煤田邹庄煤矿太灰水水化学特征及成因分析

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宿州学院学报 2024年第3期39卷 46-50页

作者：闵宁冯松宝林曼利宿州学院资源与土木工程学院安徽宿州234000 国家煤矿水害防治工程技术研究中心安徽宿州234000

随着煤炭浅部资源逐渐枯竭,淮北煤田邹庄煤矿的煤炭开采正逐步向深部发展,导致深部地下水系统原有平衡被破坏。为保证安全开采,同时确保矿井涌突水发生后能快速识别突水水源,需对太灰水的水文地球化学特征进行系统研究。采用Gibbs图、... 详细信息

随着煤炭浅部资源逐渐枯竭,淮北煤田邹庄煤矿的煤炭开采正逐步向深部发展,导致深部地下水系统原有平衡被破坏。为保证安全开采,同时确保矿井涌突水发生后能快速识别突水水源,需对太灰水的水文地球化学特征进行系统研究。采用Gibbs图、离子比例系数、主成分分析等方法进行分析,探讨邹庄煤矿深部太灰含水层水文地球化学形成作用。结果表明:太灰水呈弱碱性,TDS变化范围为1520 mg/L~1674 mg/L,属微咸水,水化学类型为Na-HCO 3-Cl型;Gibbs图分析显示太灰水形成主要受岩石风化的影响;离子比例系数和主成分分析得出离子来源受控于溶滤溶解作用和阳离子交替吸附作用。以方解石溶解为主,还包括少量的岩盐溶解、石膏溶解及硫化物氧化溶解。在地下水径流过程中与围岩发生的阳离子交替吸附作用,其类型为地下水中Ca 2+交换围岩中Na+。

关键词：淮北煤田太灰水水文地球化学作用离子比例系数

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混合作用下地表水的水文地球化学效应研究

人民珠江 2018年第1期39卷 44-47,70页

作者：杜炎玲孙亚乔吴飞童秀娟长安大学环境科学与工程学院陕西西安710054 旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室陕西西安710054

分析黄陵县境内混合前沮河、建庄川河和混合后沮河水化学组分特征的基础上,采用Cl^-质量守恒法对沮河与建庄川河的混合比例进行了计算,并结合Gibbs图和矿物饱和指数对地表水混合过程中发生的水文地球化学作用进行了阐释。研究结果表明:... 详细信息

分析黄陵县境内混合前沮河、建庄川河和混合后沮河水化学组分特征的基础上,采用Cl^-质量守恒法对沮河与建庄川河的混合比例进行了计算,并结合Gibbs图和矿物饱和指数对地表水混合过程中发生的水文地球化学作用进行了阐释。研究结果表明:受混合作用的影响,汇入建庄川河后的沮河水中TDS、K^+、Na^+、Ca^(2+)、Mg^(2+)、Cl^-含量相对于汇入前沮河水明显上升,SO_4^(2-)含量明显下降,水质变差。混合河水中建庄川河水与沮河水的混合比例分别为69.26%和30.74%。Gibbs图显示混合前沮河、建庄川河和混合后沮河的水化学组分主要受岩石风化和人类活动的共同影响。在沮河水与建庄川河水混合过程中,由于方解石沉淀和石膏溶解及其影响下的去白云石化等水文地球化学作用形成了低Ca^(2+)、Mg^(2+),高SO_4^(2-)的Na-Mg-Cl型水。

关键词：地表水混合作用水文地球化学作用沮河