关中盆地潜水水文地球化学演化机理[权威资料]

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1、关中盆地潜水水文地球化学演化机理　　摘要：在分析关中盆地水文地质背景的基础上，根据地下水的水文地球化学特征，讨论了研究区潜水的形成机理。结果表明：地下水水动力和水化学类型具有明显的水平分带特征，水动力场对水化学类型的分布起着控制性作用；Cl-浓度与TDS的大小可用来表征研究区的蒸发强度；研究区内地下水离子交换作用主要发生在高矿化度的地下水中。PHREEQC模拟结果显示，沿地下水流向，路径1、2以方解石和石膏的沉淀为主，离子交换方式主要是Na+Ca2+交换；而路径3则以方解石沉淀、白云石和石膏溶解为主，除

2、发生Na+Ca2+离子交换外，还存在着Ca2+Mg2+交换现象。　　关键词：水文地球化学；地下水；关中盆地；地球化学模拟　　P332A　　16721683（2013）05004805　　地下水是人们赖以生存的宝贵资源，特别是在干旱、半干旱地区，地下水对人们生活和工农业的生产、发展具有重要的意义[12]。地下水的水文地球化学特征是地区环境特征的重要参数，也是用来研究地下水质量的重要方法。聚类分析、相关分析、主成分分析和地下水化学成分分析（Piper图）等多种方法被用来研究地下水水文地球化学在空间上的分布规

3、律[35]。研究表明，其空间分布规律是自然因素和人为因素相互作用的结果[6]。类似的，水文地球化学沿地下水流程演化，并受到居民和农业生产活动的影响[7]。PHREEQC等一些软件也被用来模拟水文地球化学演化进程。KyuYoulSung等[8]研究了地下水在花岗岩层中的水文地球化学演化，发现水化学类型从最初的ClCa型水（雨水），经浅层的HCO3Ca型水，演化为深层的HCO3Na型水。ChristianEkberg等[9]讨论了水岩反应系统中溶解性计算的几个不确定性，包括实验数据的不确定性及概念的不确定性

4、等。同位素的方法也被用来研究地下水循环和水文地球化学场的演化[10]，2H、18O和14C为常用示踪元素。　　关中盆地位于陕西中部，总面积约2万km2，属于半干旱、半湿润季风气候。地下水是该区工农业发展和居民生活用水的重要支撑，目前，多以开发利用浅层地下水为主[11]。关中盆地蕴藏着丰富的地下水，地表水（雨水、河水）是其主要的补给来源[12]。随着污染加剧、经济快速发展以及管理不当[1314]，造成地表水的水量贫乏，水质急剧恶化，人们便开始寻求开发利用地下水[15]。故本文旨在对关中盆地浅层地下水水文地

5、球化学空间分布特征进行研究，以多种方法相结合，定性定量的描述水文地球化学过程，并阐述其机理，为地下水的合理利用与开发、饮水安全以及水质改良提供可靠依据。　　1研究区概况　　关中盆地位于陕西省中部，是一个三面环山、东面敞开的盆地，西起宝鸡，东至潼关，南依秦岭，北靠北山。关中盆地地处中纬度地区，属温带半干旱、半湿润季风气候。多年平均气温12℃～13.6℃；年降水量530～1000mm，多年平均降水量为572mm；蒸发量为1000～1200mm。关中盆地水系众多，渭河是主要河流。渭河北岸支流多发源于黄土丘陵和

6、黄土高原，相对源远流长，比降较小，含沙量大；南岸支流均发源于秦岭山区，源短流急，谷狭坡陡，径流较丰，含沙量小。　　关中盆地是新生代断陷盆地。晚始新世盆地开始凹陷，中新世至上新世继续沉降，堆积了巨厚的第三系河湖相碎屑岩。进入第四系后继续沉降，堆积了较厚的第四系松散堆积物，地下水主要赋存于第四系松散岩类中。盆地内第四系发育且分布广泛，从下更新统至全新统为一套完整的陆相沉积。盆地中部早期以湖积、冲湖积为主，晚期以冲湖积、冲积为主；盆地边缘以冲湖积、洪积与黄土相互交替覆盖。　　受地质构造控制，从南、北山前至盆地

7、中心，呈阶梯状依次分布有山前洪积扇、黄土台塬、冲积平原等地貌类型[12]。区内地下水主要接受大气降水的补给，其补给强度与地貌部位、岩性、潜水位埋深、降水量大小以及持续时间有关。河水渗漏补给也是该区地下水的重要来源之一，渭河对地下水的补给强度，由上游至下游呈减小趋势。区内地下水排泄方式以蒸发、向河流水平排泄、以泉的形式排泄和人工开采为主。　　2研究方法　　本文根据水样点水质分析资料，分析离子与离子间，离子与矿化度间的关系，并分区统计水文地球化学分布特征，而且利用PHREEQC软件进行水-岩相互作用的地球化

8、学模拟，定量的分析水文地球化学特征的演化过程及形成机理。　　2.1数据来源　　3.1.2水文地球化学空间特征的形成机理　　化学物质在水中的溶解过程并不是独立的，不同离子与矿化度间的关系可用来研究地下水的特性和矿化作用[17]。在干旱地区，蒸发作用使得水中的离子浓缩积累，它是控制地下水盐度的主要作用[18]，特别是水中易溶的氯离子。由关中盆地潜水地下水样统计分析可知，TDS随着氯离子含量的增加而增加（图3（a）），两者有很好的相关关系，表征了