柳林泉域巖溶地下水水文地球化學形成演化規(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業(yè)蓬勃發(fā)展，經濟的發(fā)展必然導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)內主要供水水源。地下水開采量的不斷增加必然會導致泉域水化學場的變化，使水質發(fā)生不可逆轉的惡化。本研究從水文地球化學角度入手，分析泉域內巖溶地下水時空演化特征，為今后泉域水資源保護、水質改善、水生態(tài)恢復提供參考。
　　 本文在充分搜集前人成果的基礎上，從溫度、酸堿性

2、、氧化還原環(huán)境、水化學類型、TDS及陰陽離子濃度等方面分析了柳林泉域水化學場及其空間變化規(guī)律;分別運用離子比系數法和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、質量平衡、反應路徑及混合作用進行了模擬。
　　 水化學場空間變化研究結果顯示: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，巖溶水化學環(huán)境由氧化環(huán)境

3、過渡為還原環(huán)境。水化學類型從補給區(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動力學過程，反映出水動力條件由好變差的特點。
　　 經質量平衡模擬和反向反應路徑模擬得出的泉域整體的水文地球化學演化路徑為: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