內(nèi)陸微咸水區(qū)水文地球化學(xué)作用試驗(yàn)研究.pdf

1、魯北地區(qū)原生水文地質(zhì)環(huán)境惡劣，淡水資源匱乏，淺部廣泛分布TDS＞2g·L-1的微咸水/咸水，其下部深層地下淡水已成為主要的供水來(lái)源。然而，隨著工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水及生活用水對(duì)淡水資源需求量的增加，深層淡水資源已嚴(yán)重超采。淡水資源的過(guò)度開(kāi)采，引起了地下水咸化，已成為重大水文地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題，進(jìn)一步加劇了水資源供需矛盾。如何改良、科學(xué)合理的利用潛在的資源—咸水，已成為當(dāng)務(wù)之急。
　　本文以?xún)?nèi)陸地區(qū)濟(jì)陽(yáng)縣典型咸水區(qū)為研究對(duì)象，對(duì)該區(qū)水文地質(zhì)條件

2、、含水介質(zhì)物理化學(xué)性質(zhì)、地下水離子組分特征進(jìn)行系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，采用淺層地下含水介質(zhì)-粉土、淺層地下水-咸水、當(dāng)?shù)亟邓?雨水為試驗(yàn)材料，通過(guò)室內(nèi)易溶鹽試驗(yàn)、咸水-雨水混合試驗(yàn)，水-巖混合作用試驗(yàn)，雨水-咸水驅(qū)替試驗(yàn)，探討內(nèi)陸淺層地下咸水水文地球化學(xué)作用。主要研究咸雨水驅(qū)替過(guò)程中，地下水離子組分的變化特征，地下水與含水介質(zhì)間的離子交換吸附作用規(guī)律、礦物溶解/沉淀作用規(guī)律及水文地球化學(xué)作用與含水介質(zhì)參數(shù)變異的內(nèi)在聯(lián)系。為內(nèi)陸微咸水區(qū)水資源開(kāi)

3、發(fā)利用、管理評(píng)價(jià)、污染防治工作提供科學(xué)的理論依據(jù)。
　　本文通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)得出了以下新的結(jié)論和見(jiàn)解:
　　(1)易溶鹽試驗(yàn)研究表明:內(nèi)陸咸水區(qū)易溶鹽主成分離子主要表現(xiàn)為陽(yáng)離子以Na+、Mg2+為主，陰離子Cl-、SO42-占優(yōu)勢(shì);含水介質(zhì)中交換性鈉離子含量高，且富含大量的NaCl、Na2SO4等可溶性鹽類(lèi);地下水電導(dǎo)率及含水介質(zhì)的含鹽量則表現(xiàn)為隨著深度的增加呈升高趨勢(shì);粘土具有濾鹽作用。
　　(2)咸水-雨水混合試驗(yàn)表明

4、:封閉條件下，咸水與雨水混合并非是簡(jiǎn)單的機(jī)械混合過(guò)程。絡(luò)合作用改變著地下水中離子組分含量。
　　(3)水巖作用試驗(yàn)表明:封閉條件下，不同咸水-雨水混合比的水巖作用混合液中，礦物的溶解/沉淀及離子交換吸附規(guī)律存在差異，表現(xiàn)為水與巖鹽、石膏處于溶解狀態(tài)，而水與方解石、白云石處于沉淀狀態(tài)。當(dāng)咸水混入量為20％以上，陽(yáng)離子交換以Mg-Na交換反應(yīng)為主，Ca-Na次之，此外，含水介質(zhì)對(duì)SO42-吸附量最大，對(duì)Cl-影響作用較小。
　　

5、(4)雨水-咸水驅(qū)替試驗(yàn)表明:雨水驅(qū)替咸水過(guò)程，電導(dǎo)率呈現(xiàn)“反S型”變化趨勢(shì)，介質(zhì)對(duì)驅(qū)替液離子組分的“膜效應(yīng)”顯著。當(dāng)滲出液電導(dǎo)率小于6.22ms/cm時(shí)，水與石膏處于溶解狀態(tài)，當(dāng)滲出液電導(dǎo)率大于或等于6.22ms/cm時(shí)，水與石膏處于平衡狀態(tài);當(dāng)滲出液電導(dǎo)率大于1ms/cm，水與方解石處于沉淀狀態(tài)。當(dāng)滲出液離子強(qiáng)度介于0.20～0.25mol/L時(shí)，陽(yáng)離子交換作用以Mg/Ca-Na交換為主，介質(zhì)對(duì)陰離子吸附作用顯著。當(dāng)滲出液電導(dǎo)率大于

6、12ms/cm時(shí)，中Ca2+、Mg2+與地層中Na+發(fā)生了陽(yáng)離子交換作用，當(dāng)滲出液電導(dǎo)率大于14.1ms/cm時(shí)，Mg2+/Ca2+離子交換吸附作用增強(qiáng)，當(dāng)滲出液電導(dǎo)率大于9.34ms/cm時(shí)，粘土礦物對(duì)SO42-吸附作用最為顯著。
　　(5)雨水驅(qū)替咸水飽和柱過(guò)程，含水介質(zhì)滲透性整體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。滲透系數(shù)由初始的6.49×10-4cm/s，下降至2.28×10-4cm/s，并維持相對(duì)穩(wěn)定。咸水再次驅(qū)替飽和雨水土柱后，含水介質(zhì)孔隙