piper三线图在分析含水层水质规律及水力联系中的应用

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1、Piper三线图在分析含水层水质规律及水力联系中的应用［摘要］矿井在分析水文地质条件变化时，需根据水质分析成果资料，对含水层水质规律及水力联系情况进行分析。本文以河北唐山东欢沱矿为例，采用AquaChem软件绘制Piper三线图，它不仅展现了不同含水层同一年的水质情况，也可以展现同一含水层不同时期的水质情况，由此得出了含水层水质规律及水力联系情况，对矿区的水文地质情况有更深层次的认识。中图分类号：P641.5文献标识码：A文章编号：1009-914X(2014)40-0299-02前言东欢坨矿随

2、着矿井不断掘进及回采，水文地质条件发生了变化，在水文地质类型划分时，需对其水文地质条件变化情况进行分析［1］。本文以东欢坨矿为例，根据最新的水质分析成果资料绘制Piper三线图，对含水层水质规律及水力联系情况进行研究［2］。1矿井概况东欢坨矿位于河北唐山境内，井田属冲积平原地形，地势东北高，西南低，含煤地层为石炭-二叠系，上覆冲积层，含煤地层基底为中奥陶统灰岩，主采煤层有5、12、14煤等。井田内有第四系冲积层孔隙承压含水层、石炭-二叠系砂岩裂隙承压含水层和中奥陶系灰岩岩溶裂隙承压含水层三大含水

3、系统。大气降水、地表水均是井田内地下水的主要补给来源，但受地形及基岩裂隙发育程度控制，补给量有限。2含水层水质规律及水力联系情况2.1第四系冲积层孔隙承压含水层第四系冲积层覆盖于含煤地层之上，全区分布，不整合于古生代地层之上，第四系全为松散沉积物，孔隙含水层水量充沛，含水性强，变化较大，为煤系含水层的补给水源。根据水质分析成果资料，应用AquaChem水质分析软件绘制Piper三线图（图2-1），2007、2010年该含水层水质类型基本上保持一致，水质类型为HC03_CaNaMg型，属于第三区弱

4、酸超过强酸型，早期该含水层含C1-相对多一些［3］。2.2石炭-二叠系砂岩裂隙承压含水层石炭-二叠系煤系含水层以倾伏向斜的形式伏于新生界松散层之下，地下水主要储存于泥质或硅质胶结厚层的中、粗砂岩的裂隙之中。砂岩由于受不透水或极弱透水的岩层阻隔，而形成富水性各异的含水层，重点分析5煤顶100m强含水段、12〜14煤强含水段。5煤顶100m强含水段本段岩性为粗、中、细粒砂岩互层，并夹有粉砂岩，裂隙发育，含水性极强。根据水质分析成果资料，应用AquaChem水质分析软件绘制Piper三线图（图2-2）

5、，该含水层2010、2011年水质类型为HC03-Na型，2012、2013年水质类型HC03-CaNaMg型，属于第三区弱酸超过强酸型，很明显含水层中Ca++和Mg++含量有所提高［4］。12〜14煤强含水层本段岩性以细砂岩为主，粉砂岩次之，夹中砂岩。根据水质分析成果资料，应用2-3），AquaChem水质分析软件绘制Piper三线该含水层2010-2012年水质类型都为HC03-CaMg型，属于5区碳酸硬度（次生碱度）超过50%,地下水化学性质以碱土金属和弱酸为主，水质类型没有变化，水中离子

6、种类及相对比例较稳定。2.3奥陶系灰岩含水层奥陶系灰岩含水层不整合于含煤地层之下。通常第四系底部卵砾石层与之直接接触的地区，岩溶比较发育，在顶部的裂隙和溶洞中多有砂、砾石和粘土质充填，本层含水性强。根据水质分析成果资料，应用AquaChem水质分析软件绘制piper三线2-4），该含水层水质类型为HC03_CaMg型，属于5区碳酸硬度（次生碱度）超过50%,地下水化学性质以碱土金属和弱酸为主，水中含有的离子种类基本没变化Piper图2-4奥陶系灰岩含水层根据水质分析成果资料，绘制含水层同一年的p

7、iper三2-5〜2-6)。由图2-5可知2010年第四系冲积层、煤5顶板含水层较12〜14煤含水层Na+含量高，而12〜14煤含水层Mg++含量较高，HC03-和Ca++含量基本保持一致；由图2-6可知，2012年12〜14煤含水层水质类型为HC03-CaMg型，煤5顶板含水层为HC03_CaNaMg型，Na+离子含量有所增加，含水层的水力联系较紧密。总的来看矿井地下水类型较为一致，属重碳酸-钙镁型水，含水层之间水力联系较紧密，第四系冲积层含水层中Na+含量较高，有些水样属于重碳酸钠型水。含水

8、层除六种常规离子Na+、Ca++、Mg++、Cl-、S04=、HCO3-外，不含其它微量元素。3结语通过本文对东欢坨矿含水层水质规律及水力联系情况的研究，证实了piper三线图简单明了，形象直观的特点以及在水文地质情况分析中的作用。参考文献[1]国家安全生产监督管理总局，国家煤矿安全监督局,煤矿防治水规定[M].北京：煤矿工业出版社，2009.[2]谢振华，刘凯，李志萍，等.基于沉积物物质来源的地下水化学特征分析[J].地学前缘，2010,17(6)：81-87.[3]郑跃军，李文鹏，王利勤，等