衡水地区深层地下水水化学特征及其演化过程

衡水地区多年超采深层地下水,形成了以衡水市区为中心的区域地下水降落漏斗,改变了初始的水动力场和水化学场。运用聚类分析、Piper三线图、Gibbs图、氯碱指数、离子相关关系方法分析了该地区历史时期和现阶段深层地下水的水文地球化学特征及其演化规律,探讨了水化学组分的来源及形成机制。结果表明:该地区深层地下水水化学演化受到了较大的人类活动影响,根据Q型聚类分析将研究区划分为补给、径流、排泄3个水化学分区。20世纪70年代到现阶段,随降落漏斗产生发展,研究区形成了新的局部补径排关系,加强了地下水对围岩的溶滤作用,导致研究区水化学场发生了变化,径流区地下水水化学类型由Cl·HCO_3-Na、HCO_3·Cl-Na和SO_4·Cl-Na转化为SO_4·Cl-Na和Cl·SO_4-Na,排泄区地下水水化学类型由Cl·HCO_3-Na和Cl-Na转化为Cl-Na。Gibbs图和离子关系显示,研究区现阶段深层地下水在降落漏斗影响下,水化学组分主要受岩石风化、阳离子交替吸附和脱碳酸作用控制。

应用耗散结构理论分析地下水系统演化

地下水系统的演化是在天然或人为因素影响下,以新的宏观状态取代旧的宏观状态的耗散过程。提出基于耗散结构理论研究地下水系统演化机制的新思路。地下水系统是一个复杂的开放系统,其演化过程处于非平衡有序状态且不可逆,与地下水系统相关的各子系统之间的作用是非线性的,强烈的人为因素对地下水系统演变的影响显著。华北平原中部"冀枣衡"深层地下水漏斗是人类活动强烈干扰下地下水系统异常涨落的产物。大规模超量开采地下水导致衡水市地下水动力场、水化学场和含水介质空间结构变异等问题,地下水系统进入人为活动强烈干扰下的新的演化时期。