【《都巴高速沿线水体水化学类型及其影响机制分析概述》2600字】

都巴高速沿线水体水化学类型及其影响机制分析概述目录TOC\o"1-3"\h\u12460都巴高速沿线水体水化学类型及其影响机制分析概述 1303191.1都巴高速沿线水体水化学Piper图 137731.2水化学Gibbs图分析 2168311.3离子比例系数分析 41.1都巴高速沿线水体水化学Piper图地下水的水化学组分主要由区域水文地球化学环境决定，但人类生产生活在一定程度上会改变地下水的水化学组分，改变地下水的水化学类型。Piper三线图能将大量不同水样点呈现在图上，依据其分布情况，解释水文地球化学问题，确定地下水的水化学类型，分析研究区水化学特征与演变规律，揭示控制地下水质量演变的水化学过程[50,51]。图1.3为都巴高速沿线水体Piper图，不同月份的Piper图分别表示有江南乡泉群、非岩溶区地表水、伏龙泉流域及隧道入口排水，揭示了不同月份不同流域的地下水水化学类型。图3-3a为2019年5月Piper图，江南乡泉群水样5组，伏龙泉流域水样6组，非岩溶区地表水样品1组，隧道入口排水样品1组。根据图1.3a可知，主导阳离子Ca2+平均毫克当量百分比为81.8%，仅在隧道入口排水水样中，碱金属元素（Na++K+）毫克当量百分比为84.01%，大于Ca2+浓度。主导阴离子HCO3-平均毫克当量百分比为94.33%，研究区水化学类型以HCO3--Ca2+型为主，伏龙隧道入口处排水点水化学类型为HCO3--Na+·K+型水，可能受到伏龙隧道施工的影响。非岩溶区地表水阳离子虽以Ca2+为主，但已趋向于非主导型。图3-3b为2019年8月Piper图，江南乡泉群水样4组，伏龙泉流域水样6组，非岩溶区地表水样品1组，隧道入口排水样品1组。根据图1.3b，主导阳离子Ca2+平均毫克当量百分比为89.7%，主导阴离子HCO3-平均毫克当量百分比为92.74%，因此研究区8月水化学类型以HCO3--Ca2+型为主，隧道入口排水水化学类型也变为HCO3--Ca2+型，可能与隧道的施工活动间歇期有关。图3-3c为2019年9月Piper图，江南乡泉群水样4组，伏龙泉流域水样6组，非岩溶区地表水样品1组，隧道入口排水样品1组。根据图1.3c，9月非岩溶区地表水主导阳离子为Ca2+和Mg2+，毫克当量百分比为51.5%和41.9%。江南乡泉群、伏龙泉流域及隧道入口排水主导阳离子为Ca2+，平均毫克当量百分比为91.87%。研究区内各水样主导阴离子HCO3-平均毫克当量百分比为96.1%，水化学类型为HCO3--Ca2+型。图3-3d为2019年11月Piper图，江南乡泉群水样5组，伏龙泉流域水样5组，非岩溶区地表水样品1组，隧道入口排水样品1组。江南乡泉群、伏龙泉流域及隧道入口排水主导阳离子为Ca2+，平均毫克当量百分比为88.7%，隧道入口排水主导阳离子转变为Ca2+、Na+和K+，水化学类型主要为HCO3--Ca2+型，隧道入口排水的阳离子处于非主导区内。图3-2都巴高速沿线水体Piper图都巴高速沿线各水点水化学类型季节变化不大，水化学类型以HCO3--Ca2+型为主，地下水化学组分主要受到碳酸盐岩矿物溶解作用的影响。隧道入口排水点受到隧道施工的影响，主导阳离子发生改变。1.2水化学Gibbs图分析Gibbs[52]通过对雨水、河湖水等大量样品的水化学数据分析，指出控制水化学成分的主要机制为大气降水、水-岩作用以及蒸发浓缩3个过程。Gibbs图可以直观反映出控制水化学组分变化的过程，定性判断大气降水、岩石风化以及蒸发浓缩作用对水化学影响的重要手段[54]。吴起鑫等[55]利用Gibbs图分析了南、北盘江水化学组成特征，岩石风化是控制南、北盘江水化学组分变化的主要因素。为确定研究区水化学组成的影响因素，将离子比值绘制Gibbs图（图1.4），图的中部左侧表示水-岩作用，右下区域表示大气降水作用，右上角表示蒸发浓缩作用。从图1.4可以看出，都巴高速沿线水样都落在了中间左侧部分，表明研究区水体离子组分的变化主要受到水-岩作用的控制，大气降水作用及蒸发浓缩作用影响较小。与伏龙泉流域相比，江南乡泉群泉点Na+/（Na++Ca2+）和Cl-/（Cl-+HCO3-）相对较高，表明江南乡泉群的风化速率较高[56]。非岩溶区地表水有向下扩展趋势，表明该水体在形成过程中受到水-岩作用和大气降水作用的双层影响，以水-岩作用为主。通过Gibbs图可以判断，水-岩作用是都巴高速沿线地下水水化学组分的主要形成机制。5月，伏龙隧道入口取样点的Na+/（Na++Ca2+）大于0.5，在低矿化度水体中Na+含量一般都很低，该处Na+含量为37.4mg·L-1，11月伏龙隧道入口水样中Na+含量为27.1mg·L-1。Na+一般来源于硅酸盐岩的风化、大气输入及人类活动[56]，研究区无蒸发盐岩出露，主要出露为碳酸盐岩，硅酸盐岩风化对Na+贡献可以忽略不计，隧道穿越层位高不受深部卤水的影响，；郭昆兴[57]等人对南宁地区大气降水观测表明，大气输入的Na+质量浓度约为8~14mg·L-1，伏龙隧道入口处Na+质量浓度明显高于大气输入量，表明Na+有其他来源[58]，可能受到隧道施工过程污水排入影响，使得该点Na+质量浓度明显高于其他泉点。地下水化学组成是自然因素与人类活动共同影响的结果，Gibbs图[59]不能将自然因素和人类活动对水化学组成的影响区分开来。农业[60,61]生产施肥及灌溉使得地下水中SO42-、Cl-和TDS浓度升高，改变地下水化学组分，矿产开采引起的地下水位下降导致蒸发浓缩作用的改变，影响水样在Gibbs图中的分布，对识别地下水组分的形成机制产生一定干扰。图3-3都巴高速沿线水样Gibbs图1.3离子比例系数分析在研究地下水化学组分时，一些水文地球化学问题可以用各种组分之间的离子比例系数来研究。离子比例系数可以用于判断地下水化学组分的来源、成因及形成过程，能更好地描述水化学成分在空间上的演化过程和特点，对水文地球化学演化进行剖析。为了更深入了解研究区地下水化学组分形成机制，对都巴高速沿线地下水离子比例系数的特征进行分析。1.1.1γCl-/γCa2+在地下水的化学组分中，各组分的含量比例系数常常用于水化学形成演化规律研究的重要指标[62-64]，判断地下水的成因。Cl-在流动滞缓地下水中富集，Ca2+是低矿化度水体中的主要阳离子。γCl-/γCa2+可以表明地下水的水动力条件[63,65]，γCl-/γCa2+值越小，表明地下水动力条件越好。江南乡泉群，非岩溶区地表水γCl-/γCa2+值最大，地下水径流较慢。伏龙泉流域中，伏龙泉泉口DB07、DB08和DB09的γCl-/γCa2+值均较小，水动力条件良好，伏龙隧道入口处排水γCl-/γCa2+值较大，相较于区内其他泉点，地下水径流较慢。江南乡泉群及伏龙泉流域地下水γCl-/γCa2+值小于0.07（图3-4），均较小，反映了研究区水动力条件良好，地下水流动迅速，水流交替作用强，溶滤作用强烈。图3-4研究区γCl-/γCa2+值分布1.1.2γ（Ca2++Mg2+）/γ（HCO3-+SO42-）地下水中（Ca2++Mg2+）与HCO3-、SO42-之间的毫克当量比值来判断Ca2+和Mg2+的主要来源[66,67]，Ca2++Mg2+与HCO3-含量关系如图3-5所示，大部分水样都落在1:1线以上及附近，表明研究区地下水中Ca2+、Mg2+、HCO3-等离子主要来源于以方解石（CaCO3）、白云石（CaMg（CO3）2）等为主的碳酸盐岩的溶解。研究区Ca2++Mg2+与HCO3-+SO42-含量关系，大部分水样都落在1:1线以上及附近，表明研究区地下水中Ca2+、Mg2+、SO42-和HCO3-主