柳林泉域岩溶水中SO_4^(2-)的来源探讨

SO_4^(2-)浓度偏高是晋西柳林泉域岩溶水的主要特色之一,判断SO_4^(2-)来源对于理解岩溶水的水文地球化学过程具有重要意义。在分析区域地质、水文地质条件及岩溶水中SO_4^(2-)浓度空间分布特征的基础上,利用化学计量学法、同位素质量平衡模型和Rayleigh蒸馏模型,分析了岩溶水中SO_4^(2-)的主要来源,计算了不同来源的SO_4^(2-)所占的比例和滞流区岩溶水中SO_4^(2-)的还原比例。结果显示,石膏的溶解和黄铁矿的氧化是柳林泉域岩溶水中SO_4^(2-)的主要来源,排泄区岩溶水中石膏溶解来源的SO_4^(2-)所占比例介于73%~88%之间,平均为81%;黄铁矿氧化来源的SO_4^(2-)占比12%~27%,平均为19%。滞流区发生了硫酸盐的还原作用,约有9%~15%的SO_4^(2-)被脱硫细菌还原为H2S气体,且越靠近西部边界,还原反应所消耗的SO_4^(2-)比例越高。

柳林泉域岩溶水水化学及碳硫同位素特征

以2011年5月的同位素取样及水化学分析资料为基础,利用Piper三线图和同位素测年、示踪等方法,分析了柳林泉域内岩溶水的水化学和碳硫同位素特征。结果表明,沿泉域的补给区—径流区—排泄区—滞流区一线,岩溶水离子含量由碱土金属离子、弱酸为主逐渐过度到以碱金属离子、强酸为主;水化学类型由HCO3-Ca·Mg型向Cl·SO4-Na型转变;岩溶水14 C年龄由现代水增加到7 000年左右;岩溶水放射性流速由5.72m/a减至0.68m/a,减少了8.4倍;岩溶水中34S含量与石膏中的34S含量接近,结合当地的水文地质条件,可推测岩溶水中硫酸根离子主要来源于中奥陶统石膏岩的溶解。

基于时间序列分析的柳林泉流量预测

柳林泉域岩溶水是当地主要的供水水源,科学合理地对泉流量进行预测对于泉域内岩溶水的开发、利用和保护具有重要意义。在泉流量动态分析的基础上,利用时间序列分析中的移动平均模型和指数平滑模型对柳林泉的还原泉流量进行了预测。结果表明:受自然及人为因素的影响,柳林泉流量长期以来呈现出一定的减小趋势,但其年内的动态变化较为稳定;利用试算法确定了移动平均阶数k=1和平滑系数α=0.9;两种模型的计算结果均较好地拟合了还原泉流量,但指数平滑模型的拟合结果优于移动平均模型的;两个模型预测的2016年还原泉流量均为1.95 m^3/s。

柳林泉域滞流区岩溶水的热源及其Na^+、Cl^-来源探讨

柳林泉域滞流区岩溶水以高温、高Na^+和Cl^-浓度为主要特征。文章在区域地质及水文地质条件分析基础上,采用化学计量学原理,判断了该区岩溶水的热源及Na^+和Cl^-的来源。结果显示:在泉域的补给区、径流区和排泄区的上青龙、龙门会、杨家港和寨东泉组,岩溶水中的Na^+和Cl^-主要来源于岩盐的溶解,其中多余的Na^+可能来自于阳离子交换、黄土中含Na^+矿物的溶解及城市污水的排放;滞流区和排泄区的刘家疙瘩泉组岩溶水中高浓度的Na^+和Cl^-也主要来自于岩盐的溶解,而多余的Cl^-可能由岩溶水中的Na^+交换吸附介质中的Ca^(2+)或Mg^(2+)所致。西部滞流区岩溶水的热源主要包括地温梯度增热、当地正常地温、岩石中放射性元素产热和石膏的溶解放热,其贡献率分别为45%、28%、20%和7%。

基于SEBS模型的柳林泉域蒸散发研究

利用MODIS数据,结合气象站实测资料,应用SEBS模型,对柳林泉域蒸散发量进行估算,并分析其影响因素。结果表明,柳林泉域2001—2004年蒸散发量总体趋势平稳。在时间序列上,具有明显的季节性,蒸散发量月值随温度呈指数增长,降水峰值相对于蒸散发量峰值滞后,平均滞后2个月。在空间分布上,蒸散发量与土壤覆盖类型和地貌单元具有良好的一致性:东部低中山区林地覆盖率高,蒸散发量大;西部堆积侵蚀丘陵区灌木丛覆盖稀疏,蒸散发量最小;中部山间河谷阶地区多为农田和城市,蒸散发量介于两者之间。对蒸散发量影响较大的因素依次为:高程、气温、坡度。

柳林泉域地表水与岩溶地下水的混合作用研究

研究岩溶水系统中地表水、地下水的混合作用对于岩溶地下水资源的合理开发利用和保护具有重要意义。在野外调查与取样分析的基础上,利用水文地球化学模拟技术和环境同位素示踪技术,研究了柳林泉域地表水与岩溶地下水的混合作用,计算了混合比例,并利用该比例估算了典型补给区的大气降水入渗补给量。结果表明:岩溶地下水由补给区向径流区、由径流区向排泄区流动的过程中,在地表河流渗漏带附近与入渗的地表水发生混合作用,地表水、地下水的混合比例分别约为3∶1和2∶3;在田家会上游的岩溶水补给区,大气降水多年平均入渗补给流量约为0.07 m3/s。

煤矿开采对柳林泉域水环境影响评价

山西离柳焦煤集团有限公司朱家店煤矿位于柳林泉域。从煤矿开采角度出发,结合泉域保护区现状,通过地表水和地下水监测结果,进而对煤矿开采后对地表水和柳林泉域的影响进行了评价。结果表明:煤矿开采沉陷引起的地表塌陷不会改变区域总体地形地貌类型,地表不会形成积水区;煤矿开采对二叠系山西组岩溶岩含水层和石炭系太原组砂岩含水层产生影响。研究对区内煤矿开采和柳林泉域保护有借鉴意义。

山西离柳矿区煤炭开发对柳林泉域环境风险影响分析

叙述了离柳矿区概况及柳林泉域的概况,对离柳矿区域及柳林泉域的关系、矿区内煤层开采对奥灰水的影响及奥灰水进入矿坑的风险进行了分析总结。

柳林泉域岩溶地下水区域演化规律及控制因素

柳林泉是山西省著名的十大岩溶大泉之一,丰富的岩溶地下水资源对吕梁地区经济社会发展具有支撑作用,开展岩溶地下水化学演化规律及控制因素研究对于流域水资源可持续利用意义重大.本研究对补给区、径流区、排泄区、深埋区的29个岩溶地下水主要离子组分进行测试分析.结果表明,水温、Na^+、Ca^(2+)、Mg^(2+)、Cl^-、HCO_3^-、SO_4^(2-)质量浓度从补给区、到径流区、到排泄区、再到深埋区,随着径流途径增加不断升高. K^+、Na^+、Cl^-主要来源于盐岩的溶解;而Ca^(2+)、Mg^(2+)、HCO_3^-、SO_4^(2-)主要来源于方解石、白云石和石膏的溶解.受控于盐岩、石膏的不断溶解,Na^+、C^l-和SO_4^(2-)质量浓度增加幅度大,最大值分别为最小值的50、80和32倍;受去白云化作用的影响,Ca^(2+)、HCO3-质量浓度变化不大,最大值仅为最小值的2～3倍.在补给区、径流区,Na^+、Cl^-质量浓度较低,Ca^(2+)和Mg^(2+)、HCO_3^-为主要阴阳子,但在排泄区和深埋区,Cl^-、Na^+明显超过了HCO_3^-、Ca^(2+)和Mg^(2+),成为最主要的阴阳离子;水化学类型由HCO_3-Ca·Mg型转化为HCO_3·SO_4-Ca·Mg型和HCO_3·SO_4-Ca·Na·Mg型,最终演变为Cl·HCO_3-Na·Ca、Cl·HCO_3-Na型和Cl-Na·Ca型.