唐山沿海地區(qū)地下水化學(xué)特征及演化趨勢(shì)分析的論文_第1頁(yè)
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-含量明顯增加,ca2+和so42-含量減少,水化學(xué)類型將由hco3-na型向hco3(l-na型轉(zhuǎn)變。關(guān)鍵詞:水化學(xué);主離子;地球化學(xué)模擬analysisofwaterchemistrycharacteristicsandevolutiontrendsofgroundwaterintangshancostalareastianxi-zhao1,2, ,songli-shanqiang2 zhen2本文為網(wǎng)絡(luò)收集精選范文、公文、論文、和其他應(yīng)用文檔,如需本文,請(qǐng)下載本文為網(wǎng)絡(luò)收集精選范文、公文、論文、和其他應(yīng)用文檔,如需本文,請(qǐng)下載 本文為網(wǎng)絡(luò)收集精選范文、公文、論文、和其他應(yīng)用文檔,如需本文,請(qǐng)下載 本文為網(wǎng)絡(luò)收集精選范文、公文、論文、和其他應(yīng)用文檔,如需本文,請(qǐng)下載 本文為網(wǎng)絡(luò)收集精選范文、公文、論文、和其他應(yīng)用文檔,如需本文,請(qǐng)下載本文為網(wǎng)絡(luò)收集精選范文、公文、論文、和其他應(yīng)用文檔,如需本文,請(qǐng)下載 本文為網(wǎng)絡(luò)收集精選范文、公文、論文、和其他應(yīng)用文檔,如需本文,請(qǐng)下載 本文為網(wǎng)絡(luò)收集精選范文、公文、論文、和其他應(yīng)用文檔,如需本文,請(qǐng)下載 (instituteofenvironmentalgeologyexploration,shijiazhuang050021,china;ofenvironmentalscienceandengineering,guilinuniversityoftechnology,guilin541004,china)abstract:onthebasisofwaterchemistrydataofsurfacewater,shallowanddeepgroundwaterintangshancostalareas,thepaperdiscussedthedistributionofwaterchemistrytypes,themaincausesofwaterchemistryanditsevolutionresultsshowedthatthewaterchemistrytypesintangshancostalareaspresentedsomehorizontalzoningcontinuousandexcessiveexploitationofgroundwaterinthisareacausedthesalinizationofshallowgroundwaterandtheincreaseinhardnessofdeep,resultsfromaninversehydrologicgeochemistryreaction-pathmodelingofthedeepgroundwaterinthisareaindicatedthatthedeepgroundwatermainlyexperiencedtheprocessesincludingthedissolutionofcalcites,dolomites,halitesandfluorites,theprecipitationofgypsums,andthecationexchange,duringwhichthe-increasedwhilethoseconcentrationsofna.+andcl□△八一八?,ofca2+andso2-4decreasedandthewaterchemistrytypeturnedfromhco3-natohco3?cl-na.keywords:waterchemistry;majorion;geochemistrymodeling唐山沿海地區(qū)主要包括樂亭縣、灤南縣、豐南區(qū)、唐??h的一部分區(qū)域。在區(qū)內(nèi)大規(guī)模區(qū)域開發(fā)的背景下,對(duì)水資源的需求量越來(lái)越大。持續(xù)大量的開采地下水,將可能造成一系列的環(huán)境地質(zhì)問題。對(duì)于地面沉降、海(咸)水入侵、濕地退化等環(huán)境地質(zhì)問題的研究已經(jīng)比較深入,而對(duì)于地下水化學(xué)特征變化的研究還相對(duì)滯后。基于此,本文在深入分析唐山沿海地區(qū)地下水水化學(xué)特征的分布規(guī)律的基礎(chǔ)上,對(duì)地下水化學(xué)特征的形成及演化過程和趨勢(shì)進(jìn)行定量的研究。1研究區(qū)水文地質(zhì)概況區(qū)域水文地質(zhì)分區(qū)根據(jù)成因類型,唐山市平原區(qū)劃分為山前沖洪積傾斜平原和濱海平原兩大水文地質(zhì)區(qū)[1]。沖洪積傾斜平原水文地質(zhì)區(qū)分布于平原區(qū)北部,由規(guī)模大小不等的沖洪積扇組成。濱海平原水文地質(zhì)區(qū)主要為河流沖積及海湖積而形成,分布于平原區(qū)南部,是本文的主要研究對(duì)象。該區(qū)內(nèi)含水層顆粒較細(xì),一般由細(xì)砂或粉砂組成。在垂直方向上,由于咸水體的存在,在地下具有雙層結(jié)構(gòu)或三層結(jié)構(gòu)[1]。區(qū)域含水組的劃分 本文為網(wǎng)絡(luò)收集精選范文、公文、論文、和其他應(yīng)用文檔,如需本文,請(qǐng)下載 本文為網(wǎng)絡(luò)收集精選范文、公文、論文、和其他應(yīng)用文檔,如需本文,請(qǐng)下載 本文為網(wǎng)絡(luò)收集精選范文、公文、論文、和其他應(yīng)用文檔,如需本文,請(qǐng)下載本文為網(wǎng)絡(luò)收集精選范文、公文、論文、和其他應(yīng)用文檔,如需本文,請(qǐng)下載 本文為網(wǎng)絡(luò)收集精選范文、公文、論文、和其他應(yīng)用文檔,如需本文,請(qǐng)下載 本文為網(wǎng)絡(luò)收集精選范文、公文、論文、和其他應(yīng)用文檔,如需本文,請(qǐng)下載 本文為網(wǎng)絡(luò)收集精選范文、公文、論文、和其他應(yīng)用文檔,如需本文,請(qǐng)下載本文為網(wǎng)絡(luò)收集精選范文、公文、論文、和其他應(yīng)用文檔,如需本文,請(qǐng)下載唐山市第四系含水層可劃分為4個(gè)含水組,即i、ii、iii、iv含水組,分別相當(dāng)于q4、q3、q2和q1的地層[2]。按水文地質(zhì)條件和目前開采現(xiàn)狀,將這4個(gè)含水組概化為淺層地下水和深層地下水(表1)。區(qū)內(nèi)主要開采層集中分布在第ii含水組和第迨含水組,大部分開采井深度為200?300m,利用深層淡水。地下水的補(bǔ)給、徑流和排泄唐山沿海地區(qū)淺層地下水主要接受大氣降水、地表水體入滲和地下水的側(cè)向徑流補(bǔ)給。淺層淡水,主要消耗于人工開采及蒸發(fā)和以越流的方式補(bǔ)給深層地下水;淺層咸水的主要排泄方式為潛水蒸發(fā)及越流補(bǔ)給深層地下水。2009年區(qū)內(nèi)地下水位動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)資料顯示,唐山市沿海地區(qū)淺層地下水水位埋深為。?12m,總體分布規(guī)律為北部水位埋深較大,南部水位埋深較小,地下水自南向北流動(dòng)。[jp+3]深層地下水的主要補(bǔ)給來(lái)源為地下水側(cè)向徑流及上覆含水層的越流補(bǔ)給,主要消耗于人工開采[1]。2009年區(qū)內(nèi)地下水位動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)資料顯示,深層地下水水位埋深為20?70m,總體分布規(guī)律為北部水位埋深較小,南部地下水集中開采水位埋深較大,并形成了區(qū)域地下水位降落漏斗。2研究區(qū)水化學(xué)特征淺層地下水化學(xué)平面分布特征唐山沿海地區(qū)淺層地下水水化學(xué)類型具有一定的水平分帶規(guī)律性,自北向南總體變化為hco3- -ca^mg^hco3^so4-na?mg?ca^cl?hco3-na-c錨a,見圖1。礦化度由山前平原5g/l,濱海一帶>10g/l,最高達(dá)30g/l左右。深層地下水化學(xué)平面分布特征深層地下水水化學(xué)類型分帶規(guī)律明顯,山前平原地下水徑流條件較好,循環(huán)交換強(qiáng)烈,礦化度一般<g/l;至濱海平原顆粒變細(xì),徑流條件變差,礦化度<1g/l。區(qū)內(nèi)深層地下水水化學(xué)類型自北向南總體變化趨勢(shì)為:hco3-ca?mg—hco3-na?ca—hco3-ca?na-hc3-na,見圖1。淺層地下水水質(zhì)動(dòng)態(tài)特征根據(jù)多年地下水化學(xué)資料分析,唐山沿海地區(qū)淺層地下水礦化度、總硬度和主要離子成分變化十分劇烈,升降互現(xiàn),其中總體趨勢(shì)為淺層地下水的咸化。以區(qū)內(nèi)柏15孔為代表,見圖2。其礦化度由1981年的3105mg/l增長(zhǎng)到1997年的7mg/l,但礦化度并不是單一的直線上升,而是在起伏中呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)。陰離子以氯離子上升為主,陽(yáng)離子則以鉀、鈉離子上升為主[3]。 本文為網(wǎng)絡(luò)收集精選范文、公文、論文、和其他應(yīng)用文檔,如需本文,請(qǐng)下載 本文為網(wǎng)絡(luò)收集精選范文、公文、論文、和其他應(yīng)用文檔,如需本文,請(qǐng)下載 本文為網(wǎng)絡(luò)收集精選范文、公文、論文、和其他應(yīng)用文檔,如需本文,請(qǐng)下載本文為網(wǎng)絡(luò)收集精選范文、公文、論文、和其他應(yīng)用文檔,如需本文,請(qǐng)下載 本文為網(wǎng)絡(luò)收集精選范文、公文、論文、和其他應(yīng)用文檔,如需本文,請(qǐng)下載 本文為網(wǎng)絡(luò)收集精選范文、公文、論文、和其他應(yīng)用文檔,如需本文,請(qǐng)下載 本文為網(wǎng)絡(luò)收集精選范文、公文、論文、和其他應(yīng)用文檔,如需本文,請(qǐng)下載本文為網(wǎng)絡(luò)收集精選范文、公文、論文、和其他應(yīng)用文檔,如需本文,請(qǐng)下載 本文為網(wǎng)絡(luò)收集精選范文、公文、論文、和其他應(yīng)用文檔,如需本文,請(qǐng)下載 本文為網(wǎng)絡(luò)收集精選范文、公文、論文、和其他應(yīng)用文檔,如需本文,請(qǐng)下載 本文為網(wǎng)絡(luò)收集精選范文、公文、論文、和其他應(yīng)用文檔,如需本文,請(qǐng)下載 本文為網(wǎng)絡(luò)收集精選范文、公文、論文、和其他應(yīng)用文檔,如需本文,請(qǐng)下載 淺層地下水水質(zhì)動(dòng)態(tài)特征唐山沿海地區(qū)分布有大面積的淺層咸水,淺層淡水資源較匱乏,多年來(lái)一直以開采深層地下水為主。據(jù)20世紀(jì)70年代的水化學(xué)資料,區(qū)內(nèi)大部分地區(qū)地下水陰離子以重碳酸根離子和氯離子為主,局部存在硫酸根離子和氯離子為主的地下水,陽(yáng)離子以鈉離子為主[2]。以區(qū)內(nèi)柏14孔為代表,見總體來(lái)看,區(qū)內(nèi)深層地下水礦化度、總硬度和主要離子含量有一定波動(dòng)變化,變化幅度較小,基本保持穩(wěn)定狀態(tài)。但近年來(lái),由于對(duì)深層地下水的不合理開采,導(dǎo)致礦化度和硬度呈上升趨勢(shì)。3地下水化學(xué)特征的成因分析主要離子成分表2為唐山沿海地區(qū)不同代表性水樣主要離子含量統(tǒng)計(jì)情況。從表2可以發(fā)現(xiàn),區(qū)內(nèi)地表水、淺層地下水和深層地下水存在迥異的水化學(xué)組成和離子比值特征,表明三者具有不同的地下水化學(xué)成因,且相互之間的水力聯(lián)系較差。水化學(xué)吉布斯分布模式對(duì)于離子起源的自然影響因素,吉布斯(gibbs,1970)根據(jù)世界河流、湖泊及主要海洋水tds與 、tds與- - -)na+/(na++ca2+) cl/(cl+hco3關(guān)系圖能夠確定天然水化學(xué)成分的3個(gè)主要來(lái)源:大氣降水作用、風(fēng)化作用、蒸發(fā)-結(jié)晶作用[4]。將唐山沿海地區(qū)地表水(河水)、淺層地下水和深層地下水的水化學(xué)數(shù)據(jù)投到gibbs圖上,見圖4。從圖4可以看出,地表水和淺層地下水點(diǎn)在圖中的分布較為一致,均位于右上方的蒸發(fā)-結(jié)晶沉淀作用區(qū),遠(yuǎn)離大氣降水作用區(qū),顯示地表水和淺層地下水的化學(xué)組分主要受蒸發(fā)控制。深層地下水在圖中的分布具有較大差異,在tds與- - -)關(guān)系圖中,深層地下水位于巖石風(fēng)化作用區(qū),顯示深層地下水化學(xué)組分主要受含水層鹽分控制;而在tds[]與關(guān)系圖中,深層地下水則主要位于大氣降水作用區(qū)和蒸發(fā)結(jié)晶沉降作用區(qū)之間,表示其受到兩種因素的綜合作用。離子組合比從唐山沿海地區(qū)水樣的、 與 Yca2+/Yna的關(guān)系及其與硅金鹽巖¥和蒸發(fā)鹽巖的3勿惘+與、 與 Yca2+/yna的關(guān)系可以看出[5],該區(qū)地表水、淺層和深層地下水中化學(xué)組分主要來(lái)源于 、 、- 比值均較低的蒸發(fā)鹽巖喇酸鹽巖的yhco3/yna+本文為網(wǎng)絡(luò)收集精選范文、公文、論文、和其他應(yīng)用文檔,如需本文,請(qǐng)下載本文為網(wǎng)絡(luò)收集精選范文、公文、論文、和其他應(yīng)用文檔,如需本文,請(qǐng)下載本文為網(wǎng)絡(luò)收集精選范文、公文、論文、和其他應(yīng)用文檔,如需本文,請(qǐng)下載本文為網(wǎng)絡(luò)收集精選范文、公文、論文、和其他應(yīng)用文檔,如需本文,請(qǐng)下載本文為網(wǎng)絡(luò)收集精選范文、公文、論文、和其他應(yīng)用文檔,如需本文,請(qǐng)下載本文為網(wǎng)絡(luò)收集精選范文、公文、論文、和其他應(yīng)用文檔,如需本文,請(qǐng)下載本文為網(wǎng)絡(luò)收集精選范文、公文、論文、和其他應(yīng)用文檔,如需本文,請(qǐng)下載本文為網(wǎng)絡(luò)收集精選范文、公文、論文、和其他應(yīng)用文檔,如需本文,請(qǐng)下載風(fēng)化,見圖5。根據(jù)2009年12月份曹妃甸地區(qū)含水層易溶鹽的分析報(bào)告,含水層易溶鹽 介于?、 介于?、3a2+/yna+介于量[63。[jP+2普全球蒸發(fā)鹽巖平均特征比值相比,本地區(qū)含水層易溶鹽的特征比值明顯偏小,這也從側(cè)面證明該區(qū)水化學(xué)組分主要來(lái)源于含水層易溶鹽和硅酸鹽巖的溶解。水化學(xué)特征的成因分析從圖6y(so42- -)與 -的關(guān)系圖上可以發(fā)現(xiàn),唐山沿海地區(qū)地表水和淺層地下水水樣點(diǎn)位于1:1線以下,y(so42- -)遠(yuǎn)高于 -,表明地表水和淺層地下水的水化學(xué)組分主要來(lái)源于蒸發(fā)鹽巖溶解。深層地下水水樣點(diǎn)則多位于1:1線的上方,表明深層地下水水化學(xué)組分主要起源于碳酸鹽的溶解[6-7]。地下水中的-、ca2+和mg2+很可能來(lái)自含鈣、鎂的硫酸鹽或碳酸鹽礦物的溶解,因此,通常選用-8]。唐山沿海地區(qū)深層水的-+so42-)比例系數(shù)的方法來(lái)用-8]。唐山沿海地區(qū)深層水的-+so42-)平均值為,Y(ca2++mg2+)^^¥°3 -+so42-),表明硅酸鹽或硫酸鹽礦物溶解對(duì)深層地下水化學(xué)組分有較大的控制本文為網(wǎng)絡(luò)收集精選范文、公文、論文、和其他應(yīng)用文檔,如需本文,請(qǐng)下載本文為網(wǎng)絡(luò)收集精選范文、公文、論文、和其他應(yīng)用文檔,如需本文,請(qǐng)下載本文為網(wǎng)絡(luò)收集精選范文、公文、論文、和其他應(yīng)用文檔,如需本文,請(qǐng)下載本文為網(wǎng)絡(luò)收集精選范文、公文、論文、和其他應(yīng)用文檔,如需本文,請(qǐng)下載 本文為網(wǎng)絡(luò)收集精選范文、公文、論文、和其他應(yīng)用文檔,如需本文,請(qǐng)下載 本文為網(wǎng)絡(luò)收集精選范文、公文、論文、和其他應(yīng)用文檔,如需本文,請(qǐng)下載 本文為網(wǎng)絡(luò)收集精選范文、公文、論文、和其他應(yīng)用文檔,如需本文,請(qǐng)下載 作用;局部地區(qū)地下水化學(xué)組分也受到碳酸鹽的影響⑺。4深層水反向水文地球化學(xué)反應(yīng)路徑模擬典型剖面選取反向水文地球化學(xué)模擬要求反應(yīng)路徑的起止點(diǎn)位于同一水流路徑上[9]。典型模擬剖面的選取根據(jù)研究區(qū)2009年的深層水等水位線,選擇大致處于同一條流線上的水化學(xué)資料豐富的a-b作為模擬路徑,見圖7。典型剖面上選擇水質(zhì)資料較全、時(shí)間序列連續(xù)性較好的井孔的水樣作為初、末刻水樣,研究深層水流經(jīng)這些井孔時(shí)所發(fā)生的水-巖相互作用,見表3。約束條件、相態(tài)、參數(shù)確定由地下水化學(xué)特征分析可知唐山沿海地區(qū)深層地下水化學(xué)演化主要受碳酸鹽、含鈣、鎂的硫酸鹽、硅酸鹽的溶濾作用、蒸發(fā)濃縮作用的共同影響。碳酸鹽、含鈣、鎂的硫酸鹽、硅酸鹽類礦物是該區(qū)地下水化學(xué)組分的主要來(lái)源,且部分水中含有一定量的f。把方解石、白云石、石膏、鹽巖、螢石和陽(yáng)離子交換作為進(jìn)行反向水文地球化學(xué)模擬的“可能礦物相”。約束變量是質(zhì)量平衡反應(yīng)模型中考慮的元素。根據(jù)研究區(qū)水化學(xué)測(cè)定結(jié)果,考慮到各化學(xué)組分來(lái)源的多元性,最終選擇了k、na、ca、c、f、si6種元素作為約束變量。由于所模擬路徑位于第三含水巖組,可以將所模擬系統(tǒng)近似看作封閉系統(tǒng),忽略co2分壓的影響。模型建立與模擬由于礦物相的選取往往要多于元素的數(shù)目,因而就造

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