水化学—稳定同位素技术在岩溶水文 地质研究中的应用

水化学—稳定同位素技术在岩溶水系统分析中得到了广泛的应用,尤其是在指示岩溶水文地球化学过程、识别岩溶水补给循环途径、溶质溯源及岩溶水污染监测防控等方面显示了独特的优势,产生了丰富的成果。本文着重阐述了环境稳定同位素δD、δ18O、87Sr/86Sr的工作原理,及水化学—稳定同位素技术在岩溶水文地质研究中的应用。此外,论文还以娘子关泉域和北京西山岩溶水系统为例,介绍了运用水化学—稳定同位素技术分析岩溶水系统补给的思路和方法,展望了该技术在岩溶水文地质和岩溶生态环境领域中的应用前景。

娘子关泉岩溶地下水水化学特征分析

天然地下水系统中的水-岩相互作用是控制地下水水质的主要水文地球化学过程,地下水水质取决于水-岩相互作用的程度。本文通过对阳泉市娘子关泉岩溶地下水水文地球化学的调查,并利用水-岩相互作用理论,分析了娘子关泉岩溶水系统地下水的水化学特征及其水质恶化的原因。结果表明:造成该地区岩溶地下水水质恶化的主要影响因素是采矿活动,其作用方式主要表现为采矿排水下渗补给和矿坑水越流补给两方面,其作用结果导致地下水中SO24-和部分微量元素含量升高;此外来自生活或工业污水的渗漏补给对该地区岩溶地下水水质也有影响,主要表现为地下水中NO3-、硼等污染组分含量上升。

娘子关泉域岩溶水氢氧同位素特征及影响因素浅析

为了研究娘子关泉域岩溶水状况及补给运移规律,系统采集了泉域内岩溶水、地表水样品,分析测试了样品的δD、δ^(18)O值,利用氢氧同位素方法,通过分析氢氧同位素特征及其影响因素研究岩溶水的补给来源及各含水层的相互联系。研究结果表明,大气降水和河流渗漏补给是泉域内岩溶水的主要补给来源。由于大气降水的高程效应和温度效应,导致泉域内δD、δ^(18)O值存在一定的差异。由于受到强烈蒸发后的大气降水及河流渗漏水的补给,河流沿岸岩溶水的δD、δ^(18)O值相对较高。同时对娘子关泉群城西泉、五龙泉和集泉站的D和^(18)O同位素分析结果表明,城西泉水来源于近源低海拔的补给源;而五龙泉和集泉站泉水来源于深循环、远距离、较高补给高程与地表水交换弱的补给源。通过以上研究,进一步明确了娘子关泉域岩溶水的补给运移规律,为当地政府合理开发及可持续利用娘子关泉域岩溶水资源提供了理论支撑。

优化技术在娘子关泉域岩溶地下水开采资源量评价与管理中的应用

我国北方岩溶地下水,多数是以泉域水资源系统为单元进行循环的,各岩溶地下水系统以规模大、系统结构复杂为典型特征。在岩溶地下水开发利用过程中,如何兼顾各开采水源地的开采量、井采与泉水流量间等关系,以避免出现水文地质环境问题,是多年来水文地质界一直关注的问题。本文将水资源系统与供水系统相结合,采用优化技术建立了娘子关泉域岩溶地下水评价管理模型,以此为基础提出了多种开发方案,为类似地区的地下水评价与开发管理提供范例。

山西娘子关泉水及污染成因再分析

山西娘子关泉水是我国北方最大的岩溶泉水之一,也是世界著名大泉,上世纪80年代前多年平均天然流量12.6m^3/s。文章利用1∶5万娘子关泉域岩溶水文地质环境地质调查项目勘探调查成果,对以下2个问题开展再分析:(1)娘子关泉水的成因,勘探等资料表明绵河南岸五龙泉、苇泽关等泉组主要接收下部中、上寒武统含水岩组岩溶水的补给,而非前人研究来源于上部中奥陶至下奥陶含水岩组补给;(2)结合水文地质条件,采用同位素等方法分析,认为部分地区煤矿老窑水的出流是导致娘子关泉水近年来加速污染的主要原因。

岩溶水源地安全供水的风险评价指标筛选--以娘子关泉水源地为例

以山西省阳泉市娘子关泉水源地为例,探索岩溶水源地评价指标体系的建立。在充分考虑娘子关泉水资源特点的基础上,结合DPSIR(驱动力-压力-状态-影响-响应)评价模型和针对岩溶含水层脆弱性的欧洲模式指标框架,建立评价指标备选集。首先选择专家咨询与实际情况相结合的综合分析方法,收集2011—2015年相关指标数据,对所有备选指标进行第一次筛选;然后运用主成分分析法对定量指标进行第二次指标筛选,并用主成分分析法对筛选结果的合理性进行验证;最终确定了涵盖社会、经济、环境、政策4个方面,包含5个准则层19个指标的娘子关泉岩溶水水源地安全供水风险评价指标体系。经过验证,筛选的指标具有合理性和适用性,根据该指标可有效识别水源地风险来源。

娘子关泉流量衰减原因的初步定量化分析

以娘子关泉为例,从水资源系统观点出发,通过系统水资源要素间转换关系的分析,对引起娘子关泉流量的衰减原因进行了初步量化计算。结果表明,在娘子关泉1956-1979年和1980-2000年前后两个系列平均流量所减少的4.07m3/s中,由于降雨减少、气温升高引起的泉流量减少量为1.28m3/s;泉域西部采煤等导致的水环境变化引起的泉流量减少量为0.84m3/s;岩溶地下水直接开采引起的泉流量减少量为1.48m3/s。

人类活动条件下娘子关泉流量的变化趋势预测

研究了娘子关泉的多年 (1 95 6～ 2 0 0 0年 )流量变化过程 ,指出人类活动在 1 988年以后对泉流量具有不可忽视的削减作用。在分析娘子关泉月流量 (1 988～ 2 0 0 0年 )动态特征的基础上 ,利用指数修匀法建立了泉流量拟合模型 ,模型精度验证表明该模型的拟合精度是可靠的。最后 ,通过所建模型对娘子关泉 2 0 0 1～ 2 0 0 5年的月流量变化趋势进行预测 ,预测结果表明这

娘子关泉域地下水污染现状评价

采用单项指标法和综合污染指数法两种方法对娘子关泉域地下水污染现状进行了水质评价。单项指标监测结果表明,氯离子、硫酸根离子、总硬度、溶解性总固体污染较为严重,主要分布在锁簧、荫营、韩庄一带。综合污染指数法表明,除李家庄坪上岩溶水经净化处理成为没有污染的水点外,其余均有不同程度的污染。

娘子关泉域岩溶水SO42-、δ34S特征及其环境意义

在分析区域地质、水文地质条件及水化学同位素的基础上,研究了山西娘子关泉域岩溶水的SO^2-4、硫同位素分布特征。研究表明:(1)泉域西北、西南地区岩溶水的SO^2-4主要来源于石膏的溶解;(2)泉域中部汇流区岩溶水的SO^2-4含量高而δ^34S值低,其中的SO^2-4主要来源于煤系矿坑水,这是因为温河、桃河及南川河沿岸的岩溶水接受了被矿坑水污染的河水的渗漏补给以及部分地区受到钻孔串层污染;(3)娘子关泉群中城西泉水中的SO^2-4主要来源于煤系矿坑水,而五龙泉和集泉站水中的SO^2-4主要来源于石膏的溶解;(4)泉域东北部及东部河流沿岸以外的地区,岩溶水中的SO^2-4主要来源于大气降水、石膏溶解,并受到所处地层岩性的影响。

地表水渗漏对娘子关岩溶泉泉水水质的影响

娘子关泉水作为阳泉市主要的供水水源,受特定地质结构与人为污染等因素的影响,水质呈现逐年恶化的趋势,部分组分含量目前已处于超标或临界超标状态。在分析泉域岩溶水系统地质结构基础上,通过泉域内各主要河流渗漏量实测与水化学测定,采用物理混合方法评价河流渗漏途径对娘子关泉水水质的污染影响程度。

后沟煤矿岩溶水取水条件研究

为确保后沟煤矿煤炭资源的可持续开发利用,进行岩溶水取水条件研究是非常必要的。在分析后沟煤矿地质、水文地质等资料的基础上,对矿区岩溶水取水条件进行了分析。结果表明,后沟煤矿岩溶水能满足煤矿生产和生活取水要求,取水条件是可行的。最后提出了煤矿区水资源保护措施。研究成果为后沟煤矿岩溶水资源开发利用及管理提供科学依据。

中国北方岩溶地下水补给研究进展

地下水补给研究是进行地下水资源评价、制定水资源可持续利用方案、开展水资源管理的基础,也是建立地下水模型、进行环评的关键。从地下水补给量的评价方法、地下水补给的时空分布规律以及地下水补给的过程和机理等方面入手,综述了国内外有关地下水补给研究方面进展及发展趋势。同时,针对中国北方岩溶地区的岩溶发育特征和岩溶地下水赋存规律,对岩溶地下水的补给研究现状及存在的问题进行了阐述,分析了当前研究不足,并提出了如下建议:开展北方典型岩溶区入渗补给过程和机理研究,揭示不同地质条件和气候条件下的入渗补给机制;研究降水入渗补给系数的时空变化规律,探讨降水入渗补给系数的变值问题;开展碳酸盐岩裸露区巨厚层包气带的水文功能研究,加强入渗补给滞后性和有效入渗补给量确定方面的研究;探讨岩溶地区植树造林的水文效应。为中国北方岩溶区地下水补给定量化研究提供新的思路,为揭示岩溶区地下水补给机制和岩溶地下水可持续利用提供科学依据。

娘子关泉域岩溶水资源开发利用与保护

在深入调查山西省娘子关泉域岩溶水资源现状的基础上 ,分析了岩溶水位逐年下降 ,泉水流量减少 ,水质受到不同程度污染的原因是由于煤矿开采、工业用水及废水的不达标排放、农业灌溉及农药化肥的使用。制定了泉域岩溶水质和水量的保护管理目标 ,指出只有依法保护泉域岩溶水资源 ,控制岩溶水位下降及泉流量减少 ,加强污染源的综合治理 ,推行清洁生产 ,完善泉域水资源的监测网络系统 ,才能实现岩溶泉域水资源的可持续利用。

娘子关泉岩溶水系统演化再认识

依据地质、气候和人类活动(岩溶水系统演化的)这三种影响因素作用性质的不同,提出了研究地下水系统演化的三种时间尺度。同时运用岩溶沉积物(钙华)分析法、历史文献分析法、现代观测资料的统计分析法研究了娘子关泉岩溶水系统在三个时间尺度上的演化规律及在地质时间尺度上的演化过程,并将该岩溶水系统演化分为五个阶段。该研究对揭示岩溶水系统演化的驱动机制、识别岩溶水系统的自然演变过程与人类活动影响过程有一定意义。

娘子关泉岩溶水动力特征

根据多年来的勘测、研究资料,分析娘子关泉岩溶水的水动力特征以及岩溶水的补、排规律,为合理开发、利用和保护泉水提供参考依据。

阳泉市娘子关泉域岩溶水环境现状及成因分析

娘子关泉域岩溶水在阳泉市的水资源开发和利用中占据着举足轻重的地位,它是市内工业生产用水和民众生活用水的主要水源,近年来随着经济社会的发展,娘子关泉域水环境出现了水质恶化、泉流量减少、区域水位下降、煤矿老窑水污染问题凸显等水环境问题,该文通过系列年份对比、实地勘测调查等方式,对娘子关泉域水环境现状进行了定量或定性的论述,对其成因进行了科学、客观地分析,并介绍了近年来阳泉市开展泉域水环境保护治理工作的措施和经验。

娘子关泉群岩溶水系统西部子系统径流特征研究

根据娘子关泉群系统西部控水构造、含水层段、水动力场等水文地质条件,重新划定了娘子关岩溶水系统西部边界(兴道—大方山—郭家沟一线构造带),则东山区成为娘子关的一个补给径流区。在此基础上,对西部子系统岩溶水径流特征提出了新的见解。