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水化學特征法在水文地質(zhì)勘探的應用論文
摘要：先對水化學特征分析的含義、原理進行闡述，說明水化學特征分析中設計到的方法，最后結合案例分析說明水化學特征分析的實際應用。
關鍵詞：礦區(qū)；水文地質(zhì)勘探；水化學特征分析
受到排水系統(tǒng)、水源、環(huán)境、地熱等多種因素的影響，不同區(qū)域的水質(zhì)的化學特征是不同的，因此對水樣的化學特征進行分析就能反應出環(huán)境、地層間的差異。以下將對水化學特征分析的原理、方法以及實際應用展開探討。
1水化學特征分析概述
水化學特征分析的原理。水化學特征分析是通過先進的研究方法，對礦區(qū)的地下水的影響因子、化學特征進行分析的方式，通過對礦區(qū)地下水的水質(zhì)進行化驗以分析地質(zhì)情況。其原理為礦區(qū)地下水的水化學特征受到礦區(qū)的水文地質(zhì)條件的直接影響，也即水體所處的化學環(huán)境不同，水體能夠溶解的礦物質(zhì)的量是存在差異的[1]。
2水化學特征分析的方法
2.1現(xiàn)場觀測
礦區(qū)地下水的化學成分能夠反映出礦區(qū)地下水所存在的環(huán)境特征。所以，采用勘查手段分析研究地下水的化學成分的時候，就需要先詳細了解地下水的物理性質(zhì)。首先，檢測地下水的水溫�；瘜W反應需要在特定溫度下才能充分反應，溫度過高、過低都將對化學反應的程度產(chǎn)生影響，比如，水的溫度越高，水中的化學元素的溶解度就越高，因此，需要對水的溫度進行檢測。其次，檢測水的導電率。水中的離子將對水的導電率造成影響，水的導電率能充分反應出水中的溶解態(tài)無機物的構成以及總離子的組成，也能直觀的對水中的離子強度進行反應。再次，對水中的溶解氧進行測定，因為礦井地下水的溶解氧濃度能充分反應出地下水的所在生態(tài)環(huán)境的情況。最后，對水質(zhì)的Ph進行檢測，因為地下含水層間的化學元素的轉(zhuǎn)移將會對水的酸堿度造成重要的影響，而地下水中的氫離子的濃度越高，水質(zhì)的pH將越小，也即酸性越強。
2.2實驗分析
對水中的礦化度進行實驗分析。礦化度是水中化學組分含量的總稱，不同礦化度代表著不同區(qū)域地下水的性質(zhì)。例如，礦化度檢測結果0-1000g/L為淡水，礦化度>100000g/L的水為鹵水。對水中的化學成分進行分析。通過實驗分析從礦井地下水中取得的水的礦化度。經(jīng)礦化度實驗檢測發(fā)現(xiàn)樣品中的礦化度位0-1000mg/L，此時就稱之為淡水；當樣品中的礦化度在100000mg/L時，稱之為鹵水。分析水中的化學成分的含量，主要的分析是分析水中的陰陽性離子的總體含量，也即陰陽離子的濃度，對水中的陰陽離子的濃度進行檢測并分析，直接反應水中的化學成分的同時，也能揭示礦井地下水水體受到不同水溫地質(zhì)單元的影響程度。
3案例分析
3.1某礦區(qū)水文地質(zhì)條件
由以往區(qū)域含水層的水質(zhì)資料得知，本溪組薄層灰?guī)r與十（下）灰的原始水質(zhì)類型為HCO3-Na型，奧灰的原始水質(zhì)類型為SO4-CA（Mg）型或SO4-CAMg型。開采下組煤過程中，上述各含水層均對開采過程造成影響。
3.2水化學特征分析
從井田的不同含水層收集到該井田的水質(zhì)資料共46份，其中奧灰水樣34個，十三灰水樣11個，十（下）灰水樣1個。在菱形圖上將各樣本中的陰陽離子的摩爾濃度百分比投影處來，樣點投影下的菱形區(qū)域分布的不同將直觀地反映出含水層中水化學類型的差異。見圖1。
3.3十（下）灰水樣分析
水樣中的Na+的濃度為380.16mg/L，HCO3-濃度為919.46mg/L，礦化度為1396.47mg/L，水質(zhì)類型為HCO3-Na型，與資料相符。
3.4奧灰水樣分析
圖1中可見，奧灰含水層中的水樣落點區(qū)域極為集中，均分布于底部，水質(zhì)類型為SO4-CA（Mg）型或SO4-CAMg型，與資料相符。水樣屬于中礦化度。陽離子多為Mg2+、Ca2+，前者的濃度為100mg/L左右，后者的濃度為312.86-616.43mg/L；陰離子多為SO42-,濃度為986.69-1866.94mg/L。
3.5十三灰水樣分析
圖1中，十三灰水樣分布較為分散，右下部、中部呈現(xiàn)出零散分布，可見十三灰含水層的水力聯(lián)系差或者受到其他含水層的水力補給導致水質(zhì)變化。L13x-2孔與L13-1孔水樣中陰陽離子的濃度、水質(zhì)類型均與資料相符。但是，L13x-1孔中水樣的水質(zhì)類型為SO4HCO3-Na型，02x-8孔中的水樣中陽離子濃度偏高，水質(zhì)類型屬于SO4-HCO3-NaCa（Mg）型，提示02x-8孔與L13x-1孔地帶的十三灰含水層可能與奧灰含水層存在水力聯(lián)系，混合后形成此類水質(zhì)。
3.6含水層補給關系
十三灰含水層中部分水樣水質(zhì)與標準十三灰水質(zhì)存在差異，以L13x-1孔為放水孔開展放水實驗，通過對放水實驗過程中的水質(zhì)變化分析徑流過程中的水化學結果，從而對含水層地下水的徑流、補給條件予以反應。取水樣7個，記錄水樣不同時間的陰陽離子的變化并繪圖，查看實驗過程中的水化學特征資料變化情況。放水后L13x-1孔的Na+、HCO3-濃度遞增，SO42-、Ca2+、Mg2+的濃度下降后緩和。提示L13x-1孔地帶的奧灰含水層與十三灰含水層具有水力聯(lián)系，放水后十三灰含水層的補給狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱鲃訝顟B(tài)，含水層同時接受十三灰含水層與奧灰含水層的補給。放水實驗早期的Ca2+、Mg2+的濃度被增加的HCO3-消耗，導致濃度迅速降低；SO42-的濃度雖然也呈現(xiàn)出下降的趨勢，但是下降幅度沒有上述兩種離子的變化幅度大。當奧灰含水層與十三灰含水層的補給達到平衡時，混合水質(zhì)的礦化度增加，離子的濃度也逐漸穩(wěn)定。綜上所述，通過水化學分析發(fā)現(xiàn)，L13x-1孔地帶的奧灰含水層與十三灰含水層之間存在補給關系。
4結語
水化學特征分析運用于礦區(qū)的含水層分析能對礦區(qū)的水文地質(zhì)進行有效的分析，文章研究中的礦區(qū)水文地質(zhì)勘探過程中，采用水化學特征分析法取得了滿意的成果，從而為進一步調(diào)查水文地質(zhì)條件提供了依據(jù)。但需要注意的是，水化學特征分析僅負責對目標含水層的水文地質(zhì)進行勘查，僅負責判斷含水層間的補給關系，但是關于補給通道的位置、類型等較為無力，需要結合其他勘查手段。[1]
參考文獻
張超.肥城市地下水水化學特征分析研究[D].濟南大學,2017.
作者：王鑫 王磊 劉姣 單位：內(nèi)蒙古自治區(qū)煤田地質(zhì)局109勘探隊
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