浙江省灵江流域地表水化学特征及灌溉适宜性

[目的]灵江是浙南诸河流域重要河流,在浙南一带具有典型性和代表性。分析灵江流域地表水体的水化学特征和演化机理及其灌溉适宜性,为该区域生态保护和高质量发展提供科学依据。[方法]综合利用数理统计、Piper三线图、主成分分析和离子比等方法对流域地表水体进行水化学统计分析及成因判别;通过绘制Wilcox图和USSL图评估流域内地表水体灌溉适宜性。[结果]①灵江流域地表水的化学类型在空间上具有分带性。从中上游(Ⅰ区)-下游温黄平原河网区(Ⅱ区)-台州湾入海口(Ⅲ区)水化学类型从HCO_(3)-Ca型向Cl-Na型过渡。②Ⅰ区地表水的化学特征主要受到岩石风化作用中的硅酸盐岩溶解影响,少量受碳酸盐岩溶解影响;Ⅱ区地表水的水化学特征主要受硅酸盐岩溶解影响,Ⅲ区地表水的化学特征主要受蒸发盐岩溶解影响。③Ⅰ,Ⅱ区地表水的K^(+),Na^(+)主要来源于硅酸盐矿物溶解,Ca^(2+),Mg^(2+),HCO^(-)_(3),SO^(2-)_(4)主要受硅酸盐岩溶解,少量来源于碳酸盐岩的溶解。NO^(-)_(3)则主要来源于人类活动。④Ⅰ,Ⅱ区地表水适用于农业灌溉,Ⅲ区地表水灌溉适宜性较差,易引起盐碱害。[结论]灵江流域地表水体的水化学组分受天然溶解及人类活动共同影响,中上游和下游温黄平原河网区地表水适宜农业灌溉,台州湾入海口地表水易引起盐碱害,在制定农业灌溉及生态保护和高质量发展规划时应予以重视。

煤矿矿井水水化学形成作用与灌溉适宜性评价

矿井水的综合利用方式取决于其水化学特征.以地处我国典型干旱区的新上海一号井田为研究区,从不同含水层采集55组矿井水样品分析其水化学形成作用,采用电导率(EC)、钠吸附比(SAR)、钠百分含量(SC)的3个指标对不同含水层的矿井水进行了灌溉适宜性评价.结果表明,各含水层矿井水均呈碱性,总矿化度(TDS)普遍较高.新生界含水层水化学类型较为多样,由白垩系至三叠系含水层水化学类型由SO_(4)·Cl-Na逐渐过渡为Cl·SO_(4)-Na.矿井水TDS的主要来源为K^(+)+Na^(+)、SO_(4)^(2−)和Cl^(−).矿井水的化学组分主要受蒸发浓缩影响.各含水层矿井水均存在不同程度的阳离子交替吸附和脱硫酸作用,由新生界至三叠系含水层,随着阳离子交替吸附作用加强,Ca^(2+)、Mg^(2+)含量不断下降.研究区内新生界和白垩系含水层的矿井水基本适宜农田灌溉,而直罗组、宝塔山和三叠系含水层的矿井水不适宜直接用于农田灌溉,提出矿井水“分层分质综合利用方法”.

煤矿排水影响下的水体水质特征及灌溉适宜性评价——以贵州织金县贯城河小流域为例

煤矿废水的直接排放影响下游农田灌溉的水体水质。以贵州省典型煤矿区织金县贯城河小流域为例,研究基于GIS的水质空间分布特征,并用EC、SAR、Na%和KI指数对地表水和地下水的农田灌溉适宜性进行评价。结果表明,受矿山开采的影响,地表水各物理化学参数变化范围较广,地下水中SO_4^(2-)含量范围变化较大;地表水和地下水中pH、EC、TDS、Ca^(2+)、Mg^(2+)、SO_4^(2-)和HCO_3^-具有较一致的空间分布特点;大部分地表水处于较适合灌溉水平,与矿山排水有水力联系的上游地表水体灌溉适宜性较差,而地下水均适合用于灌溉。

内蒙古河套灌区浅层地下水化学特征和灌溉适宜性分析

随着黄河流域水资源供需矛盾加剧,我国特大型灌区——内蒙古河套灌区开始采用黄河水与地下水相结合的方式进行农业灌溉。本研究采集河套灌区内499组地下水样品和1组黄河水样品,在分析地下水和黄河水样品的水化学特征基础上,运用钠吸附比(SAR)、渗透指数(PI)、钠含量(SC)和残余碳酸钠(RSC)以及《农田灌溉水质标准(GB 5084—2021)》对地下水和黄河水的灌溉适宜性进行对比分析。结果表明,地下水与黄河水均为弱碱性水,Ca^(2+)和HCO_(3)^(-)为优势离子,Gibbs图显示地下水受到岩石风化淋溶和蒸发浓缩的双重影响,对灌溉适宜性影响较大的钠盐主要来自岩盐溶解。灌溉适宜性分析结果表明,从SAR、PI和RSC指标来看,地下水的灌溉适宜性较好,从SC指标来看,不适宜灌溉的地下水主要分布在灌区北部总排干和灌区南部黄河沿岸;根据农田灌溉水质标准分析,除总砷和氯化物两项指标外,其余指标适宜灌溉样品占比均高于90%,综合评价全区共231组地下水样品适宜灌溉。地下水与黄河水灌溉适宜性对比表明,黄河水的SAR和SC指标灌溉适宜性分析结果较好,地下水的PI和RSC指标灌溉适宜性分析结果较好,根据灌溉水质标准显示黄河水所有指标均适宜灌溉。本研究为日后内蒙古河套灌区合理选用灌溉水源提供数据支撑,为该区域地下水的治理与防控提供科学依据。

基于模糊综合优化模型的湛江市地下水灌溉适宜性评价

为分析湛江市地下水灌溉适宜性,选取2016年枯水期(3月)与丰水期(9月)共55个地下水样品数据,基于地下水水化学特征分析,运用模糊综合优化模型对灌溉适宜性进行评价,并利用Wilcox、USSL图解法以及参数MHR等单项指标的评价结果进行验证分析。结果表明,湛江市地下水偏酸性,岩石与水的相互作用是控制该区地下水化学的主要机制,Cl·SO4-Ca·Na、HCO3-Na、HCO3-Ca为地下水主要水化学类型。湛江市93%的浅层地下水和41%的中深层地下水适宜灌溉,丰水期地下水整体的灌溉适宜性优于枯水期。USSL图中93%、Wilcox图中94.5%的地下水样品适宜灌溉,但中深层地下水样中59%的MHR、31%的KR、77%的PI偏高,不适宜长期灌溉。农业水资源利用应以浅井开采为主,部分区域不适宜采用本地地下水进行灌溉。

神东矿区矿井水水化学特征及其灌溉适宜性评价

矿井水水化学特征决定着其处理工艺及其成本。以神东矿区为研究对象,采集了12组矿井水样品进行测试,采用统计分析、Piper三线图、Gibbs图、各离子间相关关系,确定了其水化学特征及其影响机制。结果表明,矿井水样品的pH值为7.64~8.48,TDS为275.13~3090.14 mg/L,F^(-)浓度最高为6.75 mg/L,绝大部分矿井水为高氟、高矿化度水;在空间上呈现了西北高、东南低,随埋深增大,TDS和F^(-)浓度逐渐升高的趋势;主要水化学类型为HCO_(3)·SO_(4)·(Cl)-Na及HCO_(3)·SO_(4)·(Cl)-Na·Ca。煤层埋深较浅,易接受补给的矿井水主要受岩石风化控制,反之,主要受浓缩作用控制。同时矿井水还发生了阳离子反交换作用。其用于灌溉的盐碱害较严重,综合EC值、SAR以及钠百分含量指标,判定矿井水大部分为不适合灌溉用水。研究为后期制定矿井水处理工艺及高效利用方案提供参考。

基于群体决策熵优化-CRITIC算法评价灌溉水源适宜性

干旱半干旱地区缺乏针对性的灌溉水源适宜性评价方法,且评价方法适用性不强,指标较为单一,无法运用至多种水源,故以干旱半干旱地区为研究对象,探究能适用于不同灌溉水源适宜性的评价方法。综合考虑灌溉水源可供应量、灌溉水供应及时程度、提水能耗费、灌溉水温等因素构建灌溉水源适宜性评价指标体系,引入群体决策熵优法-CRITIC算法确定评价指标的组合权重,以宁夏平罗县3种可利用的灌溉水源为典型案例,结合构建的评价指标体系及权重确定方法,采用TOPSIS法对3种不同水源4-9月的灌溉适宜性进行综合评价。平罗县黄河水与排水4-9月的贴近程度值皆大于0.31,均适宜灌溉。地下水4月的贴近程度值仅为0.2412,不适宜灌溉,但地下水5-8月的贴近程度值皆大于0.31,适宜灌溉,与宁夏银北灌区实际情况相符。构建的评价指标体系和引入的组合权重确定方法(群体决策熵优化-CRITIC算法)适用于干旱半干旱区的灌溉水源适宜性评价。

新疆喀什河流域水化学时空变化特征及灌溉适应性评价

喀什河是伊犁河的三大支流之一,了解流域水质状况对于伊犁地区生态保护具有重要意义。通过分析喀什河流域水化学组成及其成因,并以此为基础对河流进行灌溉适宜性评价。通过2018年7月—2021年7月期间采集喀什河河水水样289组、泉水水样5组、井水水样30组,应用数理统计、Piper三线图、Gibbs图、离子比例关系等方法,探讨了喀什河流域水化学的时空变化特征和控制因素,并采用USSL图、Wilcox图对河水进行灌溉适宜性评价。结果表明:(1)喀什河流域各水体均呈现弱碱性,井水和泉水的溶解性总固体及电导率(EC)略大于河水,各水体水化学类型均为Ca2+-HCO3-型。(2)岩石风化是流域内各水体离子来源的主要控制因素,且各水体离子来源主要受碳酸盐岩风化作用的影响。(3)河水离子质量浓度短时间序列平缓变化表明,2018—2021年干流离子浓度因冰雪融水和降水的稀释作用强弱而变化,4—7月较低,8月—次年3月较高;空间变化上离子质量浓度随海拔的增加而降低。(4)河水的水质为优秀,可直接用作灌溉用水,但2021年的EC略有上升的趋势。研究结果可为喀什河谷水资源可持续利用、科学开发治理提供依据。

神东煤矿区高氟矿井水季节成因分析及灌溉风险

神东煤矿区矿井水中氟化物(F^(-))含量过高,严重威胁着该地区供水安全和生态环境可持续发展。矿井水中F^(-)分布,来源和形成机制已被关注和研究,然而对于季节性变化和灌溉适宜性评价尚不清楚。为此,系统采集了丰枯水期各35组矿井水样品,研究了矿井水中F^(-)含量的季节性分布,剖析了其来源和形成机制,并进行了生态用水灌溉适宜性评价。结果表明神东矿区丰水期和枯水期矿井水F^(-)含量分别为0.16~13.96 mg/L(均值为4.43 mg/L)和0.16~17.60 mg/L(均值为4.89 mg/L),枯水期矿井水F^(-)的含量明显高于丰水期。神东矿区丰枯水期矿井水F^(-)均与Ca^(2+)呈显著负相关,与Na^(+)和HCO_(3)^(-)呈正相关。丰枯水期高F^(-)矿井水的形成主要受萤石矿物溶解,离子交换作用和竞争吸附作用控制。神东矿区丰枯水期分别有100%和66.67%低F^(-)矿井水适宜生态灌溉,而92.00%和96.15%的高F^(-)矿井水则不适宜生态灌溉。

抚河南昌段水化学特征及影响分析

于2019年12月和2020年6月在抚河南昌段分别采集了地表水样31个和地下水样11个,对水体中的9种离子(K^(+)、Ca^(2+)、Na^(+)、Mg^(2+)、Cl^(-)、SO_(4)^(2-)、HCO_(3)^(-)、CO_(3)^(2-)、NO_(3)^(-))、pH及TDS进行了测定,运用统计分析、Piper三线图、Gibbs图及水质评价进行水化学特征、控制因素及灌溉适宜性分析。结果表明:各离子含量和pH受季节影响明显,枯水期和丰水期阴、阳离子分别以HCO_(3)^(-)和Ca^(2+)为主;枯水期各离子变异系数较大,空间差异性大于丰水期;水化学类型主要为Ca·Na-HCO_(3)^(-),地表水和地下水之间水力联系密切且转化频繁;水化学控制因素以岩石风化为主,但在丰水期具有向大气降水控制型过渡的趋势;不同离子参数间整体具有显著相关性;适宜性评价结果整体为优良,丰水期优于枯水期。

新疆天山西段夏季河流水化学特征及其影响因素研究

在对天山西段两条主要河流(伊犁河、博尔塔拉河)常量离子组成进行分析基础上,结合数理统计学方法、水化学图解等方法探讨了水化学特征及其影响因素;在此基础上,对两条河流的灌溉适宜性进行了评价,以期为天山西段水环境状况评估提供科学依据。结果表明:(1)伊犁河和博尔塔拉河水体均呈弱碱性,pH分别为8.01和8.55;主要离子浓度排序一致,其中:阳离子Ca^(2+)>Na^(+)>Mg^(2+)>K^(+),阴离子HCO_(3)->SO_(4)^(2-)>Cl^(-),Piper分类图显示水化学类型为HCO_(3)-Ca·Mg;(2)博尔塔拉河和伊犁河水体离子组成主要受岩石风化作用的影响;(3)水样中93%的样品落在优良区,表明伊犁河和博尔塔拉河河水灌溉适应性评价为水质适宜灌溉。研究结果对天山西段水环境评价及水资源可持续利用具有较为重要的意义。

喀什噶尔河流域灌区地下水质量空间变化及影响因素分析

为了解喀什噶尔河流域灌区地下水质量空间变化及影响因素,采用描述性统计分析方法和Piper三线图解法分析地下水化学组分特征及水化学类型,采用F值评分法和USSL图、Wilcox图解法分别对灌区地下水质量和灌溉适宜性进行了评价,运用因子分析和离子比值等方法对灌区地下水质量劣化的影响因素进行了分析。结果表明,喀什噶尔河流域灌区地下水质量按水质优劣排序:单一结构潜水>承压水>承压水区潜水。按灌溉适宜性评价适宜灌溉与不宜灌溉水样占比为2∶3。灌区地下水质量受蒸发浓缩和矿物溶解的复合作用、原生地质条件以及人类活动的影响,除此之外,还受到阳离子交换作用的影响。