鄂尔多斯盆地洛河组地下水地球化学模拟——以陕西省长武-彬县地区为例

文中以揭示鄂尔多斯盆地长武-彬县地区白垩系洛河组地下水水化学场的形成机理为主要研究目的。在了解鄂尔多斯盆地的地形、地势、地貌、新构造运动、岩石类型、岩性构造和其他特征的基础上,运用化学热力学原理、质量作用定律和质量守恒定律,应用水文地球综合分析方法和地下水地球化学模拟技术,对白垩系洛河组地下水进行了水-岩作用的地球化学模拟。应用Phreeqc软件定量分析研究了该区地下水的演化过程、形成机理,总结了矿物或次生矿物的溶解沉淀规律以及水溶液中化学成分的变化,主要结论为:1)在水流模拟路径上主要发生了方解石与伊利石的沉淀和白云石、石膏、岩盐、斜长石、钾长石和钾云母的溶解,以及Ca-Na2间的阳离子交换作用;2)在水D20点南附近可能是洛河含水岩组地下水的排泄基点。结果表明水-岩作用模拟结果有助于揭示研究区地下水化学环境的演化机制。     

陇东盆地白垩系地下水运移研究

陇东盆地气候干旱、降雨稀少,盆地内分布着复杂的地下水含水层,如何有效的评价地下水资源量,怎样合理的开发利用地下水资源成为亟待解决的问题。因此,以白垩系环河组地下水为例,在研究区沿泾河和马莲河共采集水化学样25组,同位素样30组,通过对比分析地下水与地表水水化学样和同位素样的测试结果,来探讨陇东盆地白垩系地下水的控制因素和运移规律。陇东盆地白垩系地下水水化学、同位素特征表明:地下水源于大气降水,向斜两翼为现代降水,向斜核部多为古地质历史时期大气降水;地下水从东西两翼顺层汇集到天环向斜核部,在盆地中部地区河流下游地段排泄于河流或流出盆地;盆地西翼地下水径流交替较东翼快。受陇东盆地地层结构的影响,白垩系地下水向斜核部运移缓慢。     

基于多元统计方法的张掖盆地地下水化学特征分析

为研究张掖盆地的地下水化学特征,对研究区56组水样的9项指标综合运用描述性分析、因子分析和聚类分析的方法进行系统分析.结果表明:张掖盆地的水化学类型沿地下水的补径排路径呈现出明显的水文地球化学分带特征.影响研究区水化学特征的主要因素是以Cl-、SO42-、Na+、TDS、Mg2+、总硬度为主要载荷变量的蒸发浓缩作用,贡献率高达58.922％;其次是以Ca2+和HCO3-为主要载荷变量的补给溶滤作用,贡献率为25.162％.Q型聚类分析大致划分了地下水的补给径流区和排泄区,体现了不同区域的水化学类型的差异性.     

河西走廊地下水水化学特征及其演化规律

根据新一轮国土资源实际调查资料,结合前人研究成果,以大气降水水质分析结果为背景值,系统研究分析了河西走廊地区的水文地球化学特征,揭示了走廊平原地下水水化学组分在水平和垂直方向的演化规律,论证了下游盆地200m以下深层淡水的形成机理,提出了颇具典型意义的水文地球化学分带模式。     

干旱-半干旱地区地下水水文地球化学演化规律研究

研究干旱-半干旱地区的地下水的演化规律对于该地区的工农业发展具有重大的意义。从地下水动力场、水岩作用的角度,对鄂尔多斯盆地北部的都思兔河-盐池地下水系统的地下水水文地球化学演化规律进行了研究,并应用PHREEQC软件计算出矿物饱和指数。研究表明:该地区地下水随着水流方向,地下水的水质发生明显的改变,并且水化学类型也呈现出了由HCO3型水向Cl型水转化的较强的规律性变化。总体上,水岩作用为石膏、萤石、菱铁矿的溶解以及方解石和白云石的沉淀作用。     

哈密盆地绿洲带地下水数值模拟及资源评价

哈密盆地是我国水资源最为贫乏的地区之一,但是近年来对地下水的大幅度开采导致了地下水位持续下降。为了研究哈密盆地绿洲带的地下水资源情况,构建了区域三维地下水流模型,模拟结果显示:哈密盆地绿洲带多年平均地下水补给量为5.51亿m~3/a,排泄量为6.58亿m~3/a,均衡差为1.03亿m~3/a。其中补给主要来源为暴雨洪流、山前侧向径流,河水入渗,井灌回归等,占总补给量的81.95%,排泄则以人工开采为主,占总排泄量的79.72%。在区域模型现状开采条件下,模拟了20年后地下水位的降深情况,并尝试通过优化开采布局的方法减缓绿洲带地下水降落漏斗的形成,结果表明优化开采布局有一定的可行性。     

酒泉东盆地地下水化学特征及成因分析

为研究酒泉东盆地地下水化学特征及其成因,采用描述性统计、舒卡列夫分类、相关性分析、Gibbs图解法及离子比例系数法,对研究区地下水107组水样进行系统的研究分析。结果表明:研究区地下水总体呈弱碱性淡水;阳离子以Mg~(2+)和Na~+为主,阴离子以SO_4~(2-)和HCO_3~-为主;水化学类型由盆地南部山前单一结构平原的HCO_3·SO_4-Mg·Ca型向盆地中部的细土平原区的HCO_3·SO_4-Mg·Na、HCO_3·SO_4-Na·Mg、SO_4-Na·Mg型过渡,最后演变为盆地北部金塔南山前的SO_4·Cl-Na·Mg型;在盆地南部山前的地下水补给-径流区,地下水中的化学组分主要来源于水岩作用下硅酸盐岩、蒸发盐岩及碳酸盐岩的溶解,随着由补给-径流区向盆地北部的排泄区过渡,蒸发浓缩作用及阳离子交替吸附作用逐渐成为地下水化学成分演变的主控因素。     

基于环境同位素的陇东盆地地下水分析

目前同位素技术在水文水资源领域应用非常广泛,也取得了较大的成果,研究地下水同位素对于有效开发利用水资源和预测地下水环境的变化具有重要的意义.根据陇东盆地同位素测试结果,分析盆地地下水同位素分布特征,追溯地下水的来源及运移过程.结果发现:陇东盆地地下水均来源于大气降水,地下水循环具有浅层循环与深层循环两种模式.浅层地下水积极参与现代水循环,可更新能力较强,地貌对地下水径流控制作用明显.深层地下水为古地质时期补给形成的,水交替径流缓慢,可更新能力弱,地下水径流受地质构造控制,从向斜两翼向核部汇集在盆地中部排泄于河流基准排泄面.     

内蒙古伊敏盆地地下水水化学特征及其成因

采矿活动强烈地改变了区域水文循环特征并对地下水化学特征产生明显影响,揭示煤矿开发影响下的地下水系统演变特征,可为煤矿区的生态环境保护和可持续发展提供理论支持。本文以内蒙古伊敏盆地为例,在水文地质调查的基础上结合地下水流动系统理论、Piper三线图、Gibbs图、离子比例系数、矿物饱和指数等分析方法探究煤矿开采活动干扰下的地下水化学变化特征。结果表明：研究区水环境整体上呈弱碱性,采矿显著影响区和非影响区内检测指标存在着不同程度的超标情况。盆地内煤矿开采疏排地下水加速了区域水文循环速度,使显著影响区水质向淡化方向演化。露天煤矿的开发使得原本封闭的地下水系统变得开放,含硫煤以及硫铁矿氧化产酸激发的一系列水-岩相互作用是区域地下水化学特征发生变化的主因。盆地地下水的水化学成分受蒸发浓缩作用和水-岩相互作用的影响。沿着地下水的流动方向,显著影响区内水化学类型是从HCO₃-Ca·Na型向HCO₃-Ca型变化,TDS和Cl-浓度呈现出下降趋势;在非影响区内是从HCO₃-Ca·Na型向Cl-Ca·Mg型转变,TDS和Cl-浓度表现为上升...     

渭河陕西"二华"段浅层地下水水化学特征

渭河流经陕西华阴、华县(二华)段,通过对"二华"地区浅层地下水取样分析,系统研究其地下水化学成分的空间变化及演变规律.结果表明:"二华"地区浅层地下水主要接受秦岭山前地下水的补给,靠近渭河沿岸地区,接受渭河的侧向补给.地下水的补给、径流、排泄区水化学类型主要从HCO3·S04-Ca·Mg经S04·HC03-Na·Ca过...     

半日花（Helianthemum songaricum）根系生态适应特征

珍稀濒危灌木半日花（Helianthemum songaricum）是古老的第三纪孑遗植物,其群落是荒漠植被的主要类型之一。采用全根挖掘法研究西鄂尔多斯半日花的根系形态特征,调查群落内土壤机械组成和有效降雨后土壤水分的垂直分布格局。结果表明：半日花根系分布深度在100 cm左右,根幅为冠幅的30倍以上,根冠比为2～3;...     

鄂尔多斯高原潜水同位素特征及其成因分析

西北干旱半干旱区地下水的补给来源和方式仍没有统一的认识。通过对比鄂尔多斯高原不同水体氢氧稳定同位素特征,发现鄂尔多斯高原潜水的δD、δ~(18)O平均值(-71.75‰,-9.64‰)相对于当地降水均值(-65.00‰,-8.79‰)偏负。通过综合分析区内气候特点、地下水补给方式、潜水位动态等方面因素,认为潜水δD、δ~(18)O偏负现象与干旱地区降水的雨量效应和季节性冻土冻融作用下降水入渗补给地下水过程有关。δD、δ~(18)O值偏负的大降水补给地下水的能力较强,可能使潜水δD、δ~(18)O值偏负;冻土冻融条件下δD、δ~(18)O值偏负的冬季降水有效入渗补给能力较强,是潜水δD、δ~(18)O值偏负的另一可能原因。研究表明,利用氢氧稳定同位素研究干旱半干旱区地下水的补给来源和方式,需要考虑不同降水条件及冻土冻融作用下地下水补给能力的差异及其对地下水同位素组成的影响。     

鄂尔多斯高原内流区地下水开发利用方式研究

针对鄂尔多斯高原内流区地下水资源可持续开发利用问题,建立了理想数值模型。在此模型基础上,采用控制性数值试验方法、定量与定性分析相结合的方法,通过典型内流区稳定流分析、无第四系内流区稳定流分析、参数灵敏度分析,对该区内地下水资源开发利用中的井位、过滤器顶部埋深、过滤器合理长度、开采目的层等关键技术问题进行了分析。结果表明,在该区内地下水资源合理开发利用方式应为：采用中段悬挂式过滤器的非完整井,在远离湖泊的位置,单一开采白垩系含水层地下水。同时指出,控制性数值试验方法、定量与定性分析相结合的方法,在地下水资源可持续开发利用中,乃至地下水科学领域,是值得重视和进一步发展的研究方法。     

鄂尔多斯苏里格南区块浅层地下水水化学分布特征及污染源分析

利用2008年8月所采集的29件浅层地下水样品的水质资料分析了鄂尔多斯盆地苏里格南区块浅层地下水的水化学空间分布特征及地下水污染源,结果表明:苏里格南区块浅层地下水中总溶解固体(TDS)含量较低,且基本上未受到有机物污染,但存在大肠菌群、亚硝酸盐氮、氨氮、硝酸盐氮以及金属锰、铁超标的现象;浅层地下水中大肠菌群的主要污染源为生活污水、生活垃圾及人蓄粪便,而地下水中"三氮"的污染源主要为农药化肥及人蓄粪便;浅层地下水中铁、锰超标的主要原因是该地区土壤中铁、锰的本底值较高。     

沙漠腹地达理雅博依绿洲浅层地下水水化学特征分析

为了评价塔克拉玛干沙漠腹地达理雅博依绿洲地下水水化学特征与演化规律及对当地生态环境的影响。在研究区的生态井位观测点采集了19组地下水样品进行检测。综合运用数理统计、相关性分析、Piper三线图、Gibbs模型、Schoeller图和离子比等方法,分析地下水水化学特征和克里雅河尾闾绿洲的水化学演化规律。研究表明:研究区地下水阳离子以Na⁺、Mg⁺离子为主,阴离子以Cl^-、SO₄^2-,为主,Mg⁺、Cl^-、SO₄^2-表现为强变异性,K⁺、Ca⁺、Na⁺、HCO-3表现为中等变异;TDS介于1000mg/L-18620mg/L范围内,平均值为4366.408mg/L,矿化度较高;水化学类型以Cl^--Na⁺为主;地下水样品主要分布于Gibbs图的右上部分,表明研究区地下水主要受蒸发浓缩作用控制,岩石风化和大气降水影响较小;主要离子比表明碳酸盐、蒸发岩和硅酸盐是离子的主要来源,且处于沙漠腹地的独特地理因素,地下水中的离子交换作用较弱。     

鄂尔多斯高原地下水浅埋区植被与地下水埋深关系

采用植被样方实地调查结合浅井揭露地下水埋深的方法,建立鄂尔多斯高原苏贝淖周边滩地植被群落总盖度、单物种盖度及物种空间演替与地下水埋深的定量关系。研究表明,群落总盖度与水位埋深在1.6m内有明显相关关系;苔草、碱蓬、芦苇、马兰和芨芨草等低湿地物种存在适生水位,分别为0.4m、0.6m、0.8m、0.8m和1.6m;物种演替与水位埋深关系表明,水位埋深小于0.6m地带,为湿生、盐生植被优势区;大于3.2m地带为旱生、沙生植被优势区。同时,1.6m为生态交错带临界水位,该区域湿生、中生、旱生和沙生等植被类型均有分布,物种数量最多,物种多样性最大。不同水位埋深下的植被分布和演替规律可为预测地下水开发后植被变化演替提供重要科学依据。     

民勤绿洲灌区地下水水化学特征及其演化驱动机理

通过分析民勤绿洲灌区55个地下水样的相关水化学指标,探讨该区地下水水化学特征及其演化驱动机理。结果表明:研究区地下水阳离子以Na~+和Mg~(2+)为主,阴离子以SO_4~(2-)和Cl~-为主;其中K~+、Na~+、Mg~(2+)、CO_3~(2-)、Cl~-、SO_4~(2-)表现为强变异性,而Ca~(2+)和HCO_3~-则表现为中等变异。研究区地下水水化学类型以SO_4-Mg型、Cl-Mg型、SO_4-Na型和Cl-Na型为主,沿着地下水流方向(坝区→泉山区→湖区),阳离子中Na~+逐渐取代了Mg~(2+)的主导地位,而阴离子中SO_4~(2-)一直占主导地位,但Cl~-的比重在不断增加。研究区地下水水化学组分主要来自岩盐、石膏等蒸发岩、碳酸盐矿物以及硅铝酸盐矿物的风化溶解。地下水水化学演化是由蒸发浓缩、阳离子交换和溶滤共同作用的结果。该研究结果可为民勤绿洲地下水资源评价、合理利用及其保护提供科学依据与决策指导。     

Quantification of groundwater recharge and evapotranspiration along a semi-arid wetland transect using diurnal water table fluctuations

Groundwater is a vital water resource in arid and semi-arid areas. Diurnal groundwater table fluctuations are widely used to quantify rainfall recharge and groundwater evapotranspiration(ET_g). To assess groundwater resources for sustainable use, we estimated groundwater recharge and ET_g using the diurnal water table fluctuations at three sites along a section with different depths to water table(DWT) within a wetland of the Mukai Lake in the Ordos Plateau, Northwest China. The water table level was monitored at an hourly resolution using a Keller DCX-22 A data logger that measured both the total pressure and barometric pressure, so that the effect of barometric pressure could be removed. At this study site, a rapid water table response to rainfall was observed in two shallow wells(i.e., Obs1 and Obs2), at which diurnal water table fluctuations were also observed over the study period during rainless days, indicating that the main factors influencing water table variation are rainfall and ET_g. However, at the deep-water table site(Obs3), the groundwater level only reacted to the heaviest rainfalls and showed no diurnal variations. Groundwater recharge and ET_g were quantified for the entire hydrological year(June 2017–June 2018) using the water table fluctuation method and the Loheide method, respectively, with depth-dependent specific yields. The results show that the total annual groundwater recharge was approximately 207 mm, accounting for 52% of rainfall at Obs1, while groundwater recharge was approximately 250 and 21 mm at Obs2 and Obs3, accounting for 63% and 5% of rainfall, respectively. In addition, the rates of groundwater recharge were mainly determined by rainfall intensity and DWT. The daily mean ET_g at Obs1 and Obs2 over the study period was 4.3 and 2.5 mm, respectively, and the main determining factors were DWT and net radiation.     

石河子市浅层地下水化学特征及其成因分析

为研究新疆石河子市地下水化学特征及成因,采用描述性统计和Piper三线图对研究区19个潜水和25个浅层承压水水样的主要离子组分含量及水化学类型进行统计分析,并运用Schoeller图、Gibbs图和离子比值图等方法分析影响研究区地下水化学特征形成的主要因素.结果表明:石河子市浅层地下水为低矿化度的弱碱性水,水化学类型以...