1樓:中地數媒
近幾十年來,黃河三角洲地下水水化學特徵發生了變化,總體來看:
氯化專物-鈉型水屬的比例增大,溶解性總固體升高,淡水區範圍變小,地下水有不斷鹹化的趨勢;淡水—微鹹水區的分佈也由黃河以北、孤島鎮附近及黃河以南西宋鄉、黃河農場附近逐漸向現代黃河靠攏;溶解性總固體小於10g/l的區域面積減少,尤其是黃河以南地區,10g/l等值線不斷向黃河靠近;溶解性總固體大於50g/l的滷水區也不斷向北擴張;總硬度也呈現上升趨勢,且總硬度大於 1萬mg/l 的分佈區域明顯增大,由廣南水庫以南、新戶鄉以北等地,逐步擴充套件到下鎮鄉以南的大片區域。
表3.4 一般鍋爐用水水質評價表
地下水水化學組分演化的原因分析
2樓:中地數媒
三門峽盆地淺層地下水化學環境逐漸退化,尤其是近10餘年來,城市區地下水化學環境迅速惡化。地下水巨集量組分,fe離子,no-
3,總硬度,tds的迅速升高是地下水化學場退化的主要標誌。地下水化學環境主要受水文地質條件和人類活動等因素的控制和影響。
4.2.3.水文地質條件對地下水化學系統演化的控制作用
由三門峽盆地淺層地下水化學特徵的時空演化規律可知,地下水迴圈及包氣帶巖性、厚度控制著水化學系統的演化方向。
(1)地下水的補徑排對地下水化學環境演化的控制作用
地下水的補給、徑流、排洩條件對地下水化學系統演化具有明顯的控制作用。補給條件好,水迴圈速度快的地區,水質硬化程度低;反之,補給條件差,徑流緩慢區,地下水硬度高,且硬化發展快。硬化帶的分佈和發展與地下水流向相一致,從(圖4.
10)明顯地看出地下水硬化帶南北向延伸,與該區域的地下水徑流方向基本一致,而且水硬化10年來的發展方向是順地下水流向由南向北伸展。
(2)包氣帶巖性對地下水化學環境演化的控制和影響
水和汙染物質只有通過包氣帶才能補給淺層地下水,因此包氣帶的性質直接控制了淺層地下水的汙染化速度和程度。汙染物隨入滲水沿著包氣帶介質孔隙下滲直到含水層的整個運移過程中,介質層對入滲水的汙染物質具有一定的吸附、積累、轉化和降解的能力。天然介質層的吸附降解能力因性質不同而異。
黏性土吸附降解能力大於砂性土的降解能力。黃土狀亞粘土、亞粘土、中細砂的吸附降解能力依次降弱。
為研究區內包氣帶的淨化作用,對青龍澗河巖性做了淨化分析。青龍澗河河床巖性由砂礫石組成,其中夾有薄層黏性土和泥質粉細砂層,對防止地下水汙染起著十分重要的作用。取靠近青龍澗河且埋深較大的地下水水質與河水水質對比分析可知(表4.
4),重金屬在滲透過程中可完全被淨化,對各種汙染物的淨化能力均達到90%以上,而總硬度,no-
3的含量反映淨化率不明顯。
4.2.3.2 人為活動對地下水化學系統演化的控制作用
(1)汙水灌溉對地下水環境演化的影響
汙水灌溉是三門峽市郊區農業發展的既成事實。汙水灌溉可以利用和處理城市廢水資源,但由於汙灌管理混亂,汙水灌區的盲目灌溉,已造成地下水汙染,並有加劇的趨勢。nh+
4是常見的汙染物離子,可用其含量來表徵汙水灌溉對地下水造成的汙染。
表4.4 青龍澗河垂直淨化分析成果表 單位:mg/l
nh+4隨汙水滲入土壤後,一般要經歷揮發、植物吸收、離子交換及二級氧化等各種化學、生物反應,其中離子交換過程是首先發生的,而且是一個非常重要的環節。其反應式為
斷陷盆地地下水環境演化與水文地球化學模擬——以三門峽盆地為例
這是一個瞬間就能達到平衡的離子交換反應,其結果是汙水中的部分被土壤吸附,土壤表面的一部分ca2+被置換到水溶液中,這些被置換到水溶液中的ca2+將隨著滲水進入地下水中,造成地下水硬度升高(龐良等,2004)。
(2)開採對地下水化學系統演化的影響
大量開採地下水,不僅引起地下水動力條件變化,也造成水文地球化學條件改變,某些新的水文地球化學作用的出現,是導致某些地區地下水水質惡化的重要原因。國內外許多水源地,在開採過程中出現的溶解性總固體、總硬度及鐵、錳離子含量的增高和ph值降低等現象,這主要是由於含水層疏幹,氧化作用加強所造成的。因為在開採過程中,隨著地下水水面下降,氧氣進入含水層被疏乾的地帶,促使岩層中硫、鐵、錳,以及氮的化合物的氧化作用加強,特別是硫氧化細菌的出現,更加劇了金屬硫化物的氧化過程。
如分佈較廣泛的黃鐵礦(fes2),在還原環境下很穩定,幾乎不溶於水,但在氧化環境下則易於溶解,即
斷陷盆地地下水環境演化與水文地球化學模擬——以三門峽盆地為例
此作用可形成一種強酸性環境(ph可達2~3),溶解了岩層中原來不溶解或不易溶解的化合物(如土層中經常存在的鈣、鎂、鐵、錳的化合物),致使地下水中鐵、錳、鎂,以及硫酸根離子含量大大增加,地下水的溶解性總固體、總硬度亦隨之升高。此外,地下水過量開採而呈疏幹狀態時,由於好氧菌降解有機物而釋出so2-
4,ca2+,mg2+,滲入地下水,亦會引起硫酸鹽硬度的增高。
此外,長期超量開採地下水導致地下水位持續下降,改變了地下水的補給、徑流特徵,激發增加了河流對地下水的補給量,汙染河流補給地下水從而使地下水遭受汙染,盆地內三門峽市區、陝縣市區是地下水開採最集中的地區,也是地下水汙染最嚴重的地區。
綜合以上研究,盆地區地下水水化學場演化規律及主要影響因素如下:
1)盆地區地下水化學場已發生顯著變化。地下水水化學場演化是水文地質條件和地下水位持續下降,地下水超量開採作用的結果。
2)盆地區地下水化學環境不斷退化。研究區地下水化學場演化以地下水中no-
3,總fe,總硬度,tds,so2-
4等化學組分升高為特點。地下水化學場演化主要受水文地質條件、汙染河流、汙水灌溉、大規模開採地下水、環境汙染等因素的控制和影響。
3)地下水水化學場的演化是人類活動的結果,表現為隨人類活動強度變化而變化,近10餘年來,隨著區內工農業的發展,地下水水化學退化呈現不斷增加的趨勢。
地下水化學場及其演化
3樓:中地數媒
地下水水化學組成受補給**、徑流特徵、圍巖性質及其與地表水和降水的相互轉化關係影響。疏勒河流域盆地地下水水化學組成主要反映出山河流滲漏補給特徵,地下水向下遊與地表水經過多次轉化,在河流入滲、徑流溶濾作用和蒸發濃縮過程中形成。埋藏很淺的地下水呈現不同程度的鹽化,埋藏較深的則更多地反映了徑流的強弱與路程長短。
地下水化學場表現出水平和垂向的分帶性演化規律,自上游至下游可劃分為淡水帶、鹹水覆蓋下的淡水-微鹹水帶和鹹水帶。
一、水化學分佈規律
(一)淡水帶
分佈於中游的玉門-踏實盆地南部疏勒河、榆林河衝洪積扇大部及部分前緣地帶,下游的安西-敦煌盆地黨河衝洪積扇大部分地帶及安西盆地東部三角洲帶,花海盆地石油河衝洪積扇地帶,大致與單一潛水帶分佈一致。大厚度的qp2—qp3中儲存著豐富的地下淡水。地下水tds小於1g/l,水化學型別以重碳酸-硫酸鹽類為主。
此帶內以單一大厚度潛水含水層為主,其水化學成分與出山河水極為接近,正反映了大量的河水入滲是洪積扇帶地下淡水形成的主要原因(表4-17)。
表4-17 疏勒河流域淡水帶地下水水化學特徵
(二)表層微鹹水-鹹水、下層淡水-微鹹水分佈區
分佈於南北盆地廣闊細土平原。玉門-踏實盆地承壓淡水,在向北徑流過程中逐步淋濾積累鹽分,至塔爾灣、飲馬三站、布隆吉、北橋子以遠,水化學型別漸變為hco3-so4-mg-na、so4-hco3-mg-na、so4-cl-mg-na型,地下水tds遞增,逐步過渡為大於1g/l,青山農場一帶地下水tds已大於3g/l。總體而言,該盆地承壓水屬淡水及微鹹水。
對錶層潛水,由於排洩方式為蒸發,tds一般較下部高,tds小於3g/l,屬微鹹水。
安西盆地白旗堡以東的廣大地區下部承壓水tds均小於1g/l,屬so4-hco3-cl-mg-na及hco3-so4-na-mg型水。向西僅大梁戈壁水質小於2g/l。承壓淡水、微鹹水在下游,特別是西湖、南樑一帶是飲用水的最佳水源,為解決這一地區長期飲用地表水現狀找到了切實可行的途徑。
表層潛水僅安西縣城附近tds小於1g/l,其他中東部地區均大於1g/l,屬so4-cl-mg-na、so4-mg-na等水型。向西徑流中水質逐漸變差,伊塘湖一帶tds已大於10g/l,西湖地區由於地表水灌溉,潛水tds一般1.5~5.
5g/l,屬so4-cl-na-mg型水。
花海盆地是一個封閉的蒸發盆地,從南向北部幹海子**窪地水質變差。就現在資料分析,花海灌區內由於開採影響表層潛水與承壓水水質變化不大,tds變幅0.61~3.
77g/l,屬so4-hco3-na-mg、so4-cl-mg-na型水,向東承壓水tds過渡為1.18~1.64g/l,水化學型別屬so4-cl-na-mg及so4-cl-mg-na-ca型。
三九公司農場區域性為純井灌區,潛水和承壓水亦相互混合,因大量開採,水化學型別比較複雜,tds一般小於1g/l。營盤大墩以東地下水洩出區外迴圈積極,水質為盆地最好的地段,tds為0.48g/l,屬hco3-so4-mg-na-ca型水。
區域潛水花海灌區以東至幹海子一帶表層水蒸發濃縮,tds一般大於5g/l,北石河從四墩門—幹海子30km的地段內tds從3.70g/l增至5.82g/l,水化學型別由so4-cl-mg-na變為so4-cl-na-mg型。
(三)鹹水帶
流域內鹹水帶只出現於古湖區,由於這些地區在古地理環境中即為區域水鹽匯積地。伴隨著湖積物而沉積的tds較高的古湖水在長期封閉環境下tds進一步提高。流域西湖、伊塘湖、玉門關、哈拉湖、幹海子、花海子均為古湖區,表層或下部承壓水tds均較高。
據安2、安23鑽孔資料,下部承壓水tds為4.22~9.527g/l,水化學型別屬cl-na-ca、cl-so4-na、so4-cl-na-mg型。
花海盆地雖沒有深部資料,但對比分析深層鹹水是存在的。
(四)北戈壁地下水
北戈壁地下水部分屬cl-so4-na-mg型水,tds一般大於3g/l。
(五)高氟水分佈區
隨著強烈的蒸發,地下水中氟元素大量富集,在區域性地區已形成危害。與鹽類聚集規律一致,潛水中[f-]較下部承壓水高。玉門-踏實盆地[f-]>1mg/l的地區為北截山南緣地帶,橋子以西及踏實灌區[f-]>0.
7mg/l,安西盆地南岔、瓜州、四工農場以西淺層地下水中[f-]均大於0.7mg/l,表層水已大於1mg/l,花海盆地花海鄉北東灌區地下水[f-]已大於0.7mg/l,北石河一帶[f-]>1mg/l。
上述地區均為流域開發規劃的灌區及牧區,為有效地防止地氟病發生漫延,飲用水源應採用深層水,且防止表層水混入,以提高生物產量。
(六)地熱異常區
據勘探證實安西盆地西南緣千佛洞前西水溝—新店臺一帶發現低溫熱水異常區,面積約300km2。2023年,甘肅省地礦局水文二隊在新店臺施工地熱勘探孔一眼,孔深1650m,水溫39.5°C,水質為so4-cl-na-mg型。
勘探孔中除zk1孔深度為444.91m外,其餘勘探深度均在100~150m,已知載熱層厚度388m,水溫17~20°C,溫度梯度均大於7°C/100m(表4-18)。
表4-18 安西-敦煌盆地地熱異常點統計表
從水化學特徵分析,d18孔下層承壓水屬hco3-na型水,與周圍水化學型別明顯相異,一般認為hco3-na型水的**與火成岩的淋濾作用有關。另外該層水中[f-]=0.48mg/l,[hbo2-]=25.
17mg/l,[f-]高可以認為是結晶岩地區地下熱水的特點,較高的f-含量常出現於ph>8和溫度高於50°C的地下熱水中。硼化合物溶解度與溫度也有顯著的依附關係。因此硼的富集也是高溫地下熱水的標誌。
同時這兩種元素指標已達到熱礦水水質標準。
二、地下水水化學演變
疏勒河流域從上游至下游(山前戈壁帶-細土平原-尾閭區),地下水水化學呈現出規律性的演化。
中游盆地山前戈壁帶(尤以較大河流山前最為典型)地下水積極交替,使含水層骨架始終處於淋濾狀態,可溶鹽含量極低,形成了難溶而穩定的地球化學背景,地下水鹹化程度很低,tds增加緩慢,為0.364~0.934g/l,以hco3-so4-mg-ca型水為主,水中hc與mg2+、ca2+離子佔優勢,小型洪積扇或下游盆地洪積扇則以hco3-so4-na-mg型為主,水中hc與na+、mg2+離子佔優勢(表4-19)。
表4-19 疏勒河主要洪積扇部位地下水水化學情況表
地下水從山前戈壁帶到扇緣溢位帶,以水平徑流為主,沿途地下水不斷溶濾介質,水中各離子濃度增加,tds逐漸增大。溢位帶下游的細土平原帶,地下水徑流相對變緩,水位埋深淺。表層潛水以垂向交替作用為主,蒸發蒸騰作用明顯,tds增加至1.
384~5.821g/l,同時水化學型別也發生改變,多為so4-cl-mg-na型,主要優勢離子為s、cl-與mg2+、na+(表4-20)。說明地下水徑流過程中,陰離子由hc向s、cl-方向演化,而陽離子則由mg2+、ca2+向mg2+、na+演化,水化學型別由hco3-so4-mg-ca型水轉化為so4-cl-mg-na型水。
而中游盆地(表現典型的為玉門-踏實盆地)細土平原區與下游盆地靠近洪積扇前緣的細土帶的下伏半承壓和承壓水,主要由其上游大厚度含水層在地質歷史時期緩慢側向補給形成的,地下水tds較小,水化學型別多為hco3-so4-mg-ca-na型,優勢離子為hc,s,mg2+,ca2+,na+,比較接近洪積扇戈壁帶地下水水化學成分(表4-21),也證明了其補給源。
表4-20 細土平原區潛水水化學情況表
表4-21 細土平原區承壓半承壓水水化學情況表
下游盆地尾閭區地下水徑流十分緩慢,地表潛水蒸發濃縮作用佔絕對優勢,地下水tds很高,甚至形成了鹽滷水,水化學型別為so4-cl-na與cl-so4-na型,優勢離子為s、cl-與na+(表4-22)。
表4-22 下游盆地尾閭區潛水水化學情況表
地下水化學成分的分析內容與分類圖示
1.地下水化 學成分分析內容 地下水化學成分分析是水化學研究的基礎。水質分析專案，根 據工作目的和任務要求來確定。一般可分為簡分析和全分析，為配合專門任務，可增加專項分析。簡分析用於瞭解區域水化學成分的概貌。分析專案較少，成本不高，簡便快速。分析專案除定性分析水的物理性質 溫度 顏色 透明度 嗅味 ...
地下水流動系統基本特徵,地下水流動系統的水動力特徵
地下水流動系統是指由源到匯的流面群構成的，具有統一時空演變過程的地下水體。托特 t th 英格倫 g.b.engelen 等人在分析地下水動力場及介質場的基礎上，發展起來的地下水流動系統理論，利用地下水流網做工具，來分析地下水的滲流場 水化學場和溫度場，將它們統一在流動系統的框架內，可使人們從整體上...
地下水系統補給項演變特徵
一 降水入滲補給量演變特徵 大氣降水入滲補給是該區地下水資源補給量的主要補給 佔總補給量的48.6 1976 2010年 1.總體特徵 1975年以來，石家莊平原區降水入滲補給量以1.0億m3 10a的速率呈減少趨勢 圖3 1 一方面與該區降水量呈減小趨勢密切相關 圖3 2 另一方面是因為該區地下水...