關(guān)中盆地潛水水文地球化學(xué)演化機理[權(quán)威資料]

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1、關(guān)中盆地潛水水文地球化學(xué)演化機理　　摘要：在分析關(guān)中盆地水文地質(zhì)背景的基礎(chǔ)上，根據(jù)地下水的水文地球化學(xué)特征，討論了研究區(qū)潛水的形成機理。結(jié)果表明：地下水水動力和水化學(xué)類型具有明顯的水平分帶特征，水動力場對水化學(xué)類型的分布起著控制性作用；Cl-濃度與TDS的大小可用來表征研究區(qū)的蒸發(fā)強度；研究區(qū)內(nèi)地下水離子交換作用主要發(fā)生在高礦化度的地下水中。PHREEQC模擬結(jié)果顯示，沿地下水流向，路徑1、2以方解石和石膏的沉淀為主，離子交換方式主要是Na+Ca2+交換；而路徑3則以方解石沉淀、白云石和石膏溶解為主，除

2、發(fā)生Na+Ca2+離子交換外，還存在著Ca2+Mg2+交換現(xiàn)象?！　￡P(guān)鍵詞：水文地球化學(xué)；地下水；關(guān)中盆地；地球化學(xué)模擬　　P332A　　16721683（2013）05004805　　地下水是人們賴以生存的寶貴資源，特別是在干旱、半干旱地區(qū)，地下水對人們生活和工農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)、發(fā)展具有重要的意義[12]。地下水的水文地球化學(xué)特征是地區(qū)環(huán)境特征的重要參數(shù)，也是用來研究地下水質(zhì)量的重要方法。聚類分析、相關(guān)分析、主成分分析和地下水化學(xué)成分分析（Piper圖）等多種方法被用來研究地下水水文地球化學(xué)在空間上的分布規(guī)

3、律[35]。研究表明，其空間分布規(guī)律是自然因素和人為因素相互作用的結(jié)果[6]。類似的，水文地球化學(xué)沿地下水流程演化，并受到居民和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動的影響[7]。PHREEQC等一些軟件也被用來模擬水文地球化學(xué)演化進程。KyuYoulSung等[8]研究了地下水在花崗巖層中的水文地球化學(xué)演化，發(fā)現(xiàn)水化學(xué)類型從最初的ClCa型水（雨水），經(jīng)淺層的HCO3Ca型水，演化為深層的HCO3Na型水。ChristianEkberg等[9]討論了水巖反應(yīng)系統(tǒng)中溶解性計算的幾個不確定性，包括實驗數(shù)據(jù)的不確定性及概念的不確定性

4、等。同位素的方法也被用來研究地下水循環(huán)和水文地球化學(xué)場的演化[10]，2H、18O和14C為常用示蹤元素?！　￡P(guān)中盆地位于陜西中部，總面積約2萬km2，屬于半干旱、半濕潤季風(fēng)氣候。地下水是該區(qū)工農(nóng)業(yè)發(fā)展和居民生活用水的重要支撐，目前，多以開發(fā)利用淺層地下水為主[11]。關(guān)中盆地蘊藏著豐富的地下水，地表水（雨水、河水）是其主要的補給來源[12]。隨著污染加劇、經(jīng)濟快速發(fā)展以及管理不當(dāng)[1314]，造成地表水的水量貧乏，水質(zhì)急劇惡化，人們便開始尋求開發(fā)利用地下水[15]。故本文旨在對關(guān)中盆地淺層地下水水文地

5、球化學(xué)空間分布特征進行研究，以多種方法相結(jié)合，定性定量的描述水文地球化學(xué)過程，并闡述其機理，為地下水的合理利用與開發(fā)、飲水安全以及水質(zhì)改良提供可靠依據(jù)?！　?研究區(qū)概況　　關(guān)中盆地位于陜西省中部，是一個三面環(huán)山、東面敞開的盆地，西起寶雞，東至潼關(guān)，南依秦嶺，北靠北山。關(guān)中盆地地處中緯度地區(qū)，屬溫帶半干旱、半濕潤季風(fēng)氣候。多年平均氣溫12℃～13.6℃；年降水量530～1000mm，多年平均降水量為572mm；蒸發(fā)量為1000～1200mm。關(guān)中盆地水系眾多，渭河是主要河流。渭河北岸支流多發(fā)源于黃土丘陵和

6、黃土高原，相對源遠流長，比降較小，含沙量大；南岸支流均發(fā)源于秦嶺山區(qū)，源短流急，谷狹坡陡，徑流較豐，含沙量小?！　￡P(guān)中盆地是新生代斷陷盆地。晚始新世盆地開始凹陷，中新世至上新世繼續(xù)沉降，堆積了巨厚的第三系河湖相碎屑巖。進入第四系后繼續(xù)沉降，堆積了較厚的第四系松散堆積物，地下水主要賦存于第四系松散巖類中。盆地內(nèi)第四系發(fā)育且分布廣泛，從下更新統(tǒng)至全新統(tǒng)為一套完整的陸相沉積。盆地中部早期以湖積、沖湖積為主，晚期以沖湖積、沖積為主；盆地邊緣以沖湖積、洪積與黃土相互交替覆蓋?！　∈艿刭|(zhì)構(gòu)造控制，從南、北山前至盆地

7、中心，呈階梯狀依次分布有山前洪積扇、黃土臺塬、沖積平原等地貌類型[12]。區(qū)內(nèi)地下水主要接受大氣降水的補給，其補給強度與地貌部位、巖性、潛水位埋深、降水量大小以及持續(xù)時間有關(guān)。河水滲漏補給也是該區(qū)地下水的重要來源之一，渭河對地下水的補給強度，由上游至下游呈減小趨勢。區(qū)內(nèi)地下水排泄方式以蒸發(fā)、向河流水平排泄、以泉的形式排泄和人工開采為主。　　2研究方法　　本文根據(jù)水樣點水質(zhì)分析資料，分析離子與離子間，離子與礦化度間的關(guān)系，并分區(qū)統(tǒng)計水文地球化學(xué)分布特征，而且利用PHREEQC軟件進行水-巖相互作用的地球化

8、學(xué)模擬，定量的分析水文地球化學(xué)特征的演化過程及形成機理。　　2.1數(shù)據(jù)來源　　3.1.2水文地球化學(xué)空間特征的形成機理　　化學(xué)物質(zhì)在水中的溶解過程并不是獨立的，不同離子與礦化度間的關(guān)系可用來研究地下水的特性和礦化作用[17]。在干旱地區(qū)，蒸發(fā)作用使得水中的離子濃縮積累，它是控制地下水鹽度的主要作用[18]，特別是水中易溶的氯離子。由關(guān)中盆地潛水地下水樣統(tǒng)計分析可知，TDS隨著氯離子含量的增加而增加（圖3（a）），兩者有很好的相關(guān)關(guān)系，表征了