柳林泉域巖溶地下水水文地球化學(xué)形成演化規(guī)律.pdf

1、柳林泉域得天獨厚的資源稟賦使該地區(qū)以煤焦為依托的一系列產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，經(jīng)濟的發(fā)展必然導(dǎo)致對水資源需求的增加。加之柳林泉域地表水資源的供給能力有限，因此柳林泉域的地下水是區(qū)內(nèi)主要供水水源。地下水開采量的不斷增加必然會導(dǎo)致泉域水化學(xué)場的變化，使水質(zhì)發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的惡化。本研究從水文地球化學(xué)角度入手，分析泉域內(nèi)巖溶地下水時空演化特征，為今后泉域水資源保護、水質(zhì)改善、水生態(tài)恢復(fù)提供參考。
　　 本文在充分搜集前人成果的基礎(chǔ)上，從溫度、酸堿性

2、、氧化還原環(huán)境、水化學(xué)類型、TDS及陰陽離子濃度等方面分析了柳林泉域水化學(xué)場及其空間變化規(guī)律;分別運用離子比系數(shù)法和Piper三線圖解分析法對柳林泉域巖溶地下水的形成特點與演化規(guī)律進行了理論分析;采用PHREEQC軟件對巖溶地下水的溶解-沉淀平衡、質(zhì)量平衡、反應(yīng)路徑及混合作用進行了模擬。
　　 水化學(xué)場空間變化研究結(jié)果顯示:泉域由東向西大致沿地下水流向，巖溶水溫度逐漸升高，pH值逐漸降低，礦化度逐漸升高，巖溶水化學(xué)環(huán)境由氧化環(huán)境

3、過渡為還原環(huán)境。水化學(xué)類型從補給區(qū)到滯流區(qū)的變化規(guī)律為:由HCO3-Ca·Mg型、HCO3-Ca型轉(zhuǎn)化為SO4·HCO3-Ca型、HCO3·SO4-Ca·Mg型、SO4·Cl-Ca·Na型，最終演變?yōu)镃l·SO4-Na·Ca型和Cl·SO4-Na型。
　　 補給區(qū)的水化學(xué)作用以礦物的溶解為主，同時伴有陽離子交換作用，主要是Na+將Ca2+、Mg2+從地下水溶液中交換出來。徑流區(qū)內(nèi)除礦物的溶解與陽離子交換作用外，還會發(fā)生白云石的不

4、全等溶解。地下水在排泄區(qū)多以泉的形式排泄，而三川河南北兩岸的泉水在水化學(xué)特征上存在較大差異，即“北咸南淡”，埋藏條件及水動力條件差異等是造成此現(xiàn)象的主要原因，北部較強的蒸發(fā)濃縮作用也是原因之一。滯流區(qū)發(fā)生的水化學(xué)作用類型與三川河北岸類似，但其蒸發(fā)濃縮作用更為強烈，由于氧化還原條件發(fā)生變化，該區(qū)域還發(fā)生了脫硫酸作用。
　　 由礦物的溶解-沉淀平衡模擬結(jié)果可知:從補給區(qū)到橫溝滯流區(qū)，方解石、白云石和石膏三種礦物依次經(jīng)歷了全溶解狀態(tài)→

5、只有方解石達飽和→方解石和白云石達飽和同時石膏溶解→三種礦物均達飽和的地球化學(xué)動力學(xué)過程，反映出水動力條件由好變差的特點。
　　 經(jīng)質(zhì)量平衡模擬和反向反應(yīng)路徑模擬得出的泉域整體的水文地球化學(xué)演化路徑為:最初方解石、白云石、石膏、巖鹽均發(fā)生溶解，各離子進入溶液;隨著溶液中各種礦物依次漸漸飽和，方解石、白云石由地下水溶液向礦物表面轉(zhuǎn)移，之后石膏開始析出，同時在滯流區(qū)巖鹽飽和析出;陽離子交換作用表現(xiàn)為活躍離子Na+不斷交換出穩(wěn)定離子C