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西北地区地下水依赖型植被生态水文过程研究进展与展望 被引量:3
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作者 尹立河 王平 +4 位作者 王田野 乔冈 马洪云 张俊 董佳秋 《西北地质》 北大核心 2025年第2期16-30,共15页
植被与地下水之间的关系是人与自然和谐共生的关键科学问题。西北旱区广泛分布地下水依赖型植被,部分地区人类活动造成的水位下降已超过其生态水位阈值,导致生态功能受损,甚至植被大面积枯死,严重威胁区域经济社会可持续发展。笔者基于... 植被与地下水之间的关系是人与自然和谐共生的关键科学问题。西北旱区广泛分布地下水依赖型植被,部分地区人类活动造成的水位下降已超过其生态水位阈值,导致生态功能受损,甚至植被大面积枯死,严重威胁区域经济社会可持续发展。笔者基于国内外在区域地下水依赖型植被的识别、生态韧性评价、植被-地下水协同演化以及地下水生态水位确定等4个方面的最新研究进展,总结了当前研究存在的主要问题和亟待解决的难题,并指出未来研究应当关注的重点方向。综合分析表明,西北地区流域尺度地下水依赖型植被的识别研究相对较少,而对识别结果进行地面验证的稳定同位素方法还需改进;生态韧性研究多注重地表生态与环境指标,而忽略了地下水、根系布等地下指标,缺少基于抵抗力、恢复力和适应力的生态韧性综合评价,以定性评价为主的研究不能满足生态保护修复的需要;植被-地下水协同演化研究受限于不能精准探测根系变化,根系动态探测技术及刻画根系-水源协同变化的模型有待进一步发展;生态水位主要是基于现状条件确定的静态水位,对受降水和地下水侧向补给影响下的水位变化空间差异以及植物自身适应性考虑不足,还需研究外界条件改变下的动态生态水位。通过梳理西北地区地下水依赖型植被生态水文过程研究进展,指出当前研究的薄弱研究环节和面临的问题,为进一步开展西北旱区生态水文理论研究与实践提供了依据。 展开更多
关键词 地下水依赖型植被 西北地区 生态韧性 生态水位 植被与地下水相互作用
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不同直径毛管中水密度变化特性及其对土壤水密度变化的启示 被引量:1
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作者 李超 程东会 +4 位作者 马成龙 乔晓英 黄梦楠 王一式 杨银科 《地学前缘》 北大核心 2025年第1期440-448,共9页
土壤水的密度存在较大的变化范围,但目前还没有一个完整的理论来全面描述这种变化规律。本文利用微米直径的石英管模拟多孔介质的孔隙系统,采用质量-体积法测量了直径在50~530μm之间的8个不同直径石英管中水的密度。结果表明:当石英管... 土壤水的密度存在较大的变化范围,但目前还没有一个完整的理论来全面描述这种变化规律。本文利用微米直径的石英管模拟多孔介质的孔隙系统,采用质量-体积法测量了直径在50~530μm之间的8个不同直径石英管中水的密度。结果表明:当石英管直径小于75μm时,水的密度大于体相水的密度,最高密度为1.19 g/cm^(3);而直径为100~250μm时,水的密度略小于体相水,最低为0.98 g/cm^(3)。水密度随石英管径而变化的规律可以用类似纳兰-琼斯势的经验公式来表达。研究表明:能使水密度增大或减小的水化作用、水-固界面作用、毛细作用或空化机制均不能解释石英管中出现的水密度变化。分析认为,毛管中的复杂的水动力学和流变学,特别是管嘴的剪切增稠及其逆过程可能是不同直径石英管中水密度变化的物理机制。该机制不同于解释土壤水密度变化的传统理论,为土壤水密度变化研究提供了一个崭新的视角。如果把石英管中水密度变化规律与基于多孔介质毛管束概念的土壤含水率模型结合,可以预测不同含水率土壤中水的密度。进一步的研究应该从流变学基本理论出发,建立剪切速率与黏度和黏度与密度之间的定量关系,从理论上构建毛管水和土壤水密度变化模型。 展开更多
关键词 微米直径石英管 高密度水 低密度水 剪切增稠 土壤水密度变化
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基于核磁共振与波速测试的风化砂岩吸水性特征研究 被引量:1
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作者 牛然 蒋小伟 +4 位作者 闫永帅 欧阳恺皋 孙献春 闫宏彬 万力 《水文地质工程地质》 北大核心 2025年第2期63-71,共9页
水是岩石风化破坏的关键因素,高吸水性岩石一般更易受到风化破坏,但一直缺少原位评估岩石吸水能力的方法。为探究岩石吸水能力的控制因素,以云冈石窟不同风化程度砂岩为研究对象,采用核磁共振技术测得岩石样品的孔隙度和孔径分布,建立... 水是岩石风化破坏的关键因素,高吸水性岩石一般更易受到风化破坏,但一直缺少原位评估岩石吸水能力的方法。为探究岩石吸水能力的控制因素,以云冈石窟不同风化程度砂岩为研究对象,采用核磁共振技术测得岩石样品的孔隙度和孔径分布,建立砂岩自由吸水率与密度、孔隙度、孔径的关系。结果表明:砂岩自由吸水率与密度呈线性关系,但两者的斜率与风化程度有关;砂岩自由吸水率与孔隙度、小孔(0.1~1.0μm)占比均呈正相关性,其中孔隙度是控制砂岩自由吸水率的主要原因,孔隙结构是控制砂岩自由吸水率的次要原因;由于波速受孔隙度和孔隙结构控制,自由吸水率与波速有良好的线性关系,因此提出可以通过原位测试波速估算岩体表层自由吸水率。本研究加深了对风化砂岩吸水性控制机理的认识,并提出了一种可以原位获得石质文物自由吸水率的方法,对石质文物保护具有重要的指导意义。 展开更多
关键词 孔隙度 吸水性 声波速度 孔径分布 核磁共振
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安徽南淝河下游浅层地下水水化学特征及成因分析 被引量:1
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作者 王润涛 钱家忠 +2 位作者 王宿轩 马海春 王小勇 《现代地质》 北大核心 2025年第2期440-446,共7页
为探究安徽南淝河下游浅层地下水水化学特征及其成因,收集了87组浅层地下水水样,采用Piper三线图、舒卡列夫分类、Gibbs模型、离子比例系数、数理统计等方法,对南淝河下游浅层地下水进行了水化学特征分析,进一步揭示了其成因规律。结果... 为探究安徽南淝河下游浅层地下水水化学特征及其成因,收集了87组浅层地下水水样,采用Piper三线图、舒卡列夫分类、Gibbs模型、离子比例系数、数理统计等方法,对南淝河下游浅层地下水进行了水化学特征分析,进一步揭示了其成因规律。结果表明,南淝河下游浅层地下水pH均值为7.61,呈弱碱性,阳离子含量平均值从高到低排序为Na^(+)>Ca^(2+)>Mg^(2+),阴离子含量平均值从高到低排序为HCO^(-)_(3)>SO^(2-)_(4)>Cl^(-),Na^(+)与HCO^(-)_(3)分别为阳离子与阴离子中的优势离子。此外,南淝河下游浅层地下水水化学类型分布较为丰富,共有15种水化学类型,主要的水化学类型可分为:HCO_(3)-Na·Ca型,HCO_(3)·Cl-Ca·Na型,HCO_(3)-Ca·Na·Mg型,HCO_(3)·SO_(4)-Ca·Na型,HCO_(3)·SO_(4)·Cl-Na·Ca型。通过考虑水岩交互作用的影响,我们发现南淝河下游浅层地下水水化学组分主要受岩石风化溶解作用控制和碳酸盐矿物溶解的影响,阳离子交换作用在浅层地下水水化学成因规律中的作用不可忽略。 展开更多
关键词 南淝河下游 浅层地下水 水化学特征 成因分析
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滇东北毛坪铅锌矿岩溶含水层富水性评价模型及水害治理 被引量:1
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作者 袁世冲 韩贵雷 +4 位作者 李贵仁 孙帮涛 章爱卫 石佳宾 付毅 《水文地质工程地质》 北大核心 2025年第4期121-133,共13页
针对岩溶区金属矿山仅依据钻孔单位涌水量划分岩溶含水层富水性的缺陷,以滇东北典型深采矿山毛坪铅锌矿为例,在充分考虑其水文地质结构特征的基础上,从渗流场特征、含水层特征、构造发育特征3方面,构建了包含渗透系数、水位降深、单位... 针对岩溶区金属矿山仅依据钻孔单位涌水量划分岩溶含水层富水性的缺陷,以滇东北典型深采矿山毛坪铅锌矿为例,在充分考虑其水文地质结构特征的基础上,从渗流场特征、含水层特征、构造发育特征3方面,构建了包含渗透系数、水位降深、单位涌水量、含水层有效厚度、水样溶解性总固体、断层发育密度、冲洗液消耗量等7个评价指标的层次结构评价模型。采用层次分析法计算得到了各评价指标的主观权重,并在ArcGIS系统内根据富水性指数将研究区划分为弱富水区,较弱富水区,中等富水区,较强富水区,强富水区5个区域。评价结果表明:毛坪铅锌矿石门坎背斜西翼岩溶含水层的富水性整体较强;石门坎背斜轴部岩溶含水层的富水性呈现出上强下弱的特点;石门坎背斜东翼岩溶含水层的富水性总体偏弱,且浅部岩溶含水层的富水性向东逐渐减弱。针对金属矿山采掘揭露局部强富水区诱发高势能突水灾害,提出了“骨料灌注→充填注浆→水源封堵”的被动治理方式;以及针对区域强富水含水层的“物探先行→钻探验证→区域超前帷幕注浆”的主动治理方式。研究结果对于指导金属矿山深部采掘空间布置和制订疏放水方案具有重要的参考意义。 展开更多
关键词 金属矿山 岩溶含水层 富水性评价 层次分析法 水害治理方式 矿山帷幕注浆
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地下水对旱区湖泊水体溶解性无机碳循环影响的研究进展
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作者 陈洁 钱会 +3 位作者 李培月 马荣 徐子博 杨雨晨 《水文地质工程地质》 北大核心 2025年第5期10-23,共14页
地下水作为旱区湖泊的重要补给源,不仅是维系旱区湖泊生态环境健康的重要纽带,更在区域乃至全球碳循环中扮演着重要角色。旱区湖泊独特的水域环境和水生态格局使溶解性无机碳(dissolved inorganic carbon,DIC)循环成为碳汇研究焦点,然而... 地下水作为旱区湖泊的重要补给源,不仅是维系旱区湖泊生态环境健康的重要纽带,更在区域乃至全球碳循环中扮演着重要角色。旱区湖泊独特的水域环境和水生态格局使溶解性无机碳(dissolved inorganic carbon,DIC)循环成为碳汇研究焦点,然而,地下水对湖泊DIC动态的调控机制及其环境效应在以往研究中关注较少。文章综述了地下水在旱区湖泊水循环、碳循环及生态环境中的核心作用,重点明确了地下水补给主导下旱区湖泊水体DIC的典型特征;从水文驱动下的湖水DIC空间分异、混合作用控制的湖泊碳酸盐动态平衡、营养盐-有机质协同的生物地球化学反馈等方面,阐释了地下水对湖水DIC的关键影响机制;梳理了湖水-地下水相互作用、水-气界面CO_(2)通量原位监测、碳同位素示踪、数值模拟等技术在湖水DIC碳循环研究中的应用进展。研究表明,地下水输入通过影响湖水水化学环境和水动力过程,及其与生物过程和化学过程耦合,共同决定了旱区湖泊的碳源/汇的动态特征。未来研究中,亟需深入量化水文路径与生物地球化学反应对DIC循环的协同/拮抗效应,重点关注人工补水型湖泊的独特碳循环特征,发展基于湖泊碳循环效应的适应性水资源与生态环境管理策略。深入理解地下水对湖水DIC循环的影响,可为准确评估旱区湖泊碳收支及其区域环境效应提供重要科技支撑。 展开更多
关键词 地表水-地下水相互作用 旱区湖泊 溶解性无机碳 生态环境 碳循环
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高放废物处置北山预选区地下水化学形成机制模拟研究
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作者 李杰彪 周志超 +2 位作者 郭永海 吉子健 梁修雨 《地质科技通报》 北大核心 2025年第4期340-353,共14页
研究地下水化学特性对于高放废物处置库选址和长期性能安全评价是十分必要的。采用水文地球化学综合分析和模拟方法,探讨了我国高放废物处置库预选区甘肃北山地区基岩裂隙水的基本化学特征、水平分带性以及不同水文地质区水化学形成机... 研究地下水化学特性对于高放废物处置库选址和长期性能安全评价是十分必要的。采用水文地球化学综合分析和模拟方法,探讨了我国高放废物处置库预选区甘肃北山地区基岩裂隙水的基本化学特征、水平分带性以及不同水文地质区水化学形成机制。结果表明:区内地下水化学类型主要为Cl·SO_(4)-Na型和SO_(4)·Cl-Na型,pH值多在7.5~8.3之间。基岩裂隙水对岩盐、石膏、萤石、绿泥石以及长石类等矿物多处于未饱和状态,而对黏土类矿物则多处于过饱和状态。从补给区到排泄区,基岩裂隙水化学分布表现出较为明显的水平分带性。马鬃山一带是区域地下水主要补给区,地下水矿化度低,水化学组分形成主要受溶滤作用控制;沉积盆地是地下水主要排泄区,地下水矿化度高,水化学组分形成主要受蒸发作用控制;在径流区,地下水化学形成主要受岩盐、石膏等矿物的溶解控制,而碳酸盐类和硅酸盐类矿物的溶解或沉淀作用微弱。该区基岩裂隙水化学形成主要受蒸发浓缩作用及水−岩相互作用的影响和控制,该结果为高放废物处置库选址提供了地下水化学基础信息和数据。 展开更多
关键词 水文地球化学模拟 形成机制 地下水化学特征 高放废物处置 北山地区
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基于距离-属性混合聚类结合ConvLSTM模型的岩溶地层地下水预测方法 被引量:1
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作者 高明 李虎 +2 位作者 刘鑫锦 张康 韩健勇 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第20期8424-8434,共11页
为解决因地下水相关因素未考虑充分而导致的模型对地下水位预测不准确的问题,提出观测井的空间位置距离聚类方法、水文地质属性聚类方法和距离-属性混合聚类方法,验证观测井间连通性在地下水位预测中的重要性。设计4种模型并分别对济南... 为解决因地下水相关因素未考虑充分而导致的模型对地下水位预测不准确的问题,提出观测井的空间位置距离聚类方法、水文地质属性聚类方法和距离-属性混合聚类方法,验证观测井间连通性在地下水位预测中的重要性。设计4种模型并分别对济南岩溶水域的地下水位进行模拟和预测并与实际观测值对比。预测结果表明:考虑岩溶含水层连通性特征的联合模型ConvLSTM(convolution-long short term memory)要优于传统的长短期记忆网络模型(long short term memory, LSTM)。其中考虑距离-属性混合聚类结果的同类别井(连通性强)的模型(mix-multivariate-convolution-long short term memory, M-MV-ConvLSTM)预测结果精度最高、误差最小,其平均均方根误差约为0.457,纳什效率系数约为0.216,预测准确度高于传统的LSTM预测模型。研究成果可为岩溶水域的实时地下水位预测提供借鉴。 展开更多
关键词 地下水位预测 长短期记忆网络(LSTM) 聚类 岩溶含水层
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河北南大港湿地平水期不同水体水化学组分测定及来源分析 被引量:1
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作者 荣晶 曲文静 +5 位作者 王超月 付晓刚 代锋刚 李方红 周亚红 刘雅慈 《岩矿测试》 北大核心 2025年第4期707-721,共15页
近年来河北省南大港湿地正在面临着水量减少、水质恶化、生态服务功能下降等多维水环境危机。分析主要离子来源及其成因,对改善湿地水生态环境具有重要意义。本文在河北省沧州市南大港湿地开展了河水、湖水、海水和地下水样品的采集与分... 近年来河北省南大港湿地正在面临着水量减少、水质恶化、生态服务功能下降等多维水环境危机。分析主要离子来源及其成因,对改善湿地水生态环境具有重要意义。本文在河北省沧州市南大港湿地开展了河水、湖水、海水和地下水样品的采集与分析,综合运用数理统计、相关性分析、离子比值和正定矩阵因子分解模型(PMF),分析不同水体水化学特征及其形成机制。结果表明:①研究区河水、湖水、地下水和海水均为弱碱性Cl^(-)Na水体。②研究区水体受蒸发浓缩作用的强烈控制,从内陆向沿海,河水和地下水的总溶解性固体(TDS)含量逐渐增加,蒸发作用逐渐增强。③从补给区到排泄区,地下水中HCO_(3)^(−)/Cl^(−)比值逐渐减小。浅层地下水主要离子来源于海水,蒸发加剧了地下水的咸化,阳离子交换是次要因素,弱碱性的水化学环境有助于离子的富集,地下水补给区的农业施肥、地下水滞留区的畜牧养殖等,是影响地下水化学组分的人为因素。研究区湖水主要离子来源于北部盐场,生态补水是第二来源,石油化工厂是影响湖水化学组分的潜在因素。研究区河水、湖水和地下水样品NO_(3)^(−)浓度超标率分别为37.5%、8.3%和37.5%,造成地下水超标的主要因素包括农业施肥、动物粪便和海水混合。建议可通过控制农业施肥和养殖业等人类活动以减轻区内水体硝酸盐含量负荷。 展开更多
关键词 水化学特征 离子来源 正定矩阵因子分解模型(PMF) 南大港湿地
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敦煌盆地地热资源赋存特征及潜力评价
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作者 高山 张凌鹏 +1 位作者 张磊 南艳 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第19期7953-7962,共10页
为提高对敦煌盆地地热资源赋存特征及资源潜力认识程度,指导敦煌盆地地热资源勘查和开发,基于地热勘探和地热水地球化学资料,选用氢氧同位素测试法、Piper图解法、K-Mg地热温标法、热储法等方法研究地热水水化学特征、补给来源及年龄,... 为提高对敦煌盆地地热资源赋存特征及资源潜力认识程度,指导敦煌盆地地热资源勘查和开发,基于地热勘探和地热水地球化学资料,选用氢氧同位素测试法、Piper图解法、K-Mg地热温标法、热储法等方法研究地热水水化学特征、补给来源及年龄,计算热储温度、循环深度,评价资源潜力。结果显示:热储层为新近系疏勒河组下段泥质砂岩、含砾细砂岩、砂砾岩,热储盖层为第四系松散岩和新近系疏勒河组上段泥岩、砂质泥岩。热源来自上地幔、地壳深部的热传导。地热水水化学类型主要为Cl·SO_(4)-Na型水,水温28.7~38.0℃,溶解性总固体(total dissolved solids,TDS)1146~3250 mg/L。水化学和δD、δ^(18)O、^(3)H、^(14)C同位素综合分析认为地热水是“古水”与现代冷水的混合水。计算地热田热储温度39.49~42.75℃,地热水循环深度1020.65~1268.34 m。结果表明:敦煌盆地地热资源是地下水接受南部山区大气降水补给后在深循环过程中形成的地热资源。地热流体热量潜力模数为1.78×10^(9)kJ/(km^(2)·a),极具开采潜力。 展开更多
关键词 地热资源 地下水年龄 水化学 地热成因 潜力评价 敦煌盆地
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华北平原第四系地下水^(14)C定年方法及其适用性探讨
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作者 李捷 谢宇熙 +4 位作者 田立军 邢一飞 刘玉莲 焦璇 费舒晨 《水文地质工程地质》 北大核心 2025年第2期14-24,共11页
^(14)C是确定地下水年龄的常用方法,但受^(14)C定年模型中的初始^(14)C含量不确定性及深部地球化学过程影响,地下水^(14)C年龄仍存在较大争议。为确定华北平原第四系冷水^(14)C年龄,在雄安新区及周边区域补充了27组地下水^(14)C数据,结... ^(14)C是确定地下水年龄的常用方法,但受^(14)C定年模型中的初始^(14)C含量不确定性及深部地球化学过程影响,地下水^(14)C年龄仍存在较大争议。为确定华北平原第四系冷水^(14)C年龄,在雄安新区及周边区域补充了27组地下水^(14)C数据,结合前人在华北平原的文献数据65组,通过分析研究区水化学演化规律及构建地下含水层参数模型,确定了华北平原地下水^(14)C校正模型的初始值,并尝试性提出了一种评估地下水^(14)C年龄准确性的方法。结果表明:(1)研究区地下水^(14)C校正模型的初始值是87.0 pMC,含水层死碳溶解可基本忽略;(2)地下水氧同位素变化通过4.2 ka的气候异常事件和新仙女木事件分割成三阶段;(3)华北平原第四系地下水^(14)C含量沿地下水流向逐渐降低,中部和滨海平原地下水^(14)C定年结果和^(4)He/^(81)Kr定年结果在300 m深度存在巨大差异,指示着^(14)C定年方法极限的到来。以4.2 ka的气候异常事件和新仙女木事件作为拐点的地下水氧同位素变化是一种有效评估地下水^(14)C年龄准确性的方法,但在深层含水层中建议慎重使用^(14)C定年方法。 展开更多
关键词 ^(14)C年龄校正 地下水 华北平原 气候异常事件 4.2 ka 新仙女木事件
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雄安新区浅层地下水化学成因及健康地质区划研究
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作者 夏雨波 王冰 +6 位作者 李海涛 马震 郭旭 赵凯 赵长荣 张曦 王晓旭 《中国地质》 北大核心 2025年第1期331-346,共16页
【研究目的】在水文地质实体内,生物生长和人群健康与周围环境、水土中的元素含量密切相关,研究地下水中与健康相关的宏微元素形成演化条件、建立健康地质区划,有利于推动健康中国战略的实施。【研究方法】本文选取雄安新区作为典型研究... 【研究目的】在水文地质实体内,生物生长和人群健康与周围环境、水土中的元素含量密切相关,研究地下水中与健康相关的宏微元素形成演化条件、建立健康地质区划,有利于推动健康中国战略的实施。【研究方法】本文选取雄安新区作为典型研究区,运用多元统计分析、Piper图和Chadha图等方法,分析浅层地下水水文地球化学特征及其物质成分来源,开展典型剖面上浅层地下水水质物源恢复,划定水化学类型分区,以环境和元素丰缺状况划分生物必须宏、微元素分异区,建立雄安新区健康地质分区划。【研究结果】研究区地下水各参数表现出高度变异性;水岩作用显示,钠长石的溶解为地下水贡献了Na+,萤石和石膏的溶解为地下水贡献了F^(−)和SO_(4)^(2−),消耗Ca^(2+)、Mg^(2+)和HCO_(3)^(−)析出了方解石、白云石,并发生了反向离子交换;研究区北部水化学类型以HCO_(3)–Ca、HCO_(3)–Ca·Mg型为主,过渡为中部HCO_(3)·SO_(4)–Na·Mg·Ca、HCO_(3)·Cl–Na·Ca·Mg、HCO_(3)·SO_(4)·Cl–Na·Mg型,递变为白洋淀及大清河下游的SO_(4)·HCO_(3)–Na·Mg型;雄安新区可分为北部冲洪积平原的元素缺乏健康地质分区、冲洪积平原与冲湖积平原交互地带的元素适中健康地质分区、冲湖积平原区的元素过剩健康地质分区3个分区,长时间饮用缺乏区和过剩区地下水会引起健康问题。【结论】需关注雄安新区由F^(−)、SO_(4)^(2−)、总硬度、I^(−)等浓度局部余缺引起或诱发的地方性疾病,需寻找替代水源或补充人体所需元素,为健康中国战略提供支撑。 展开更多
关键词 水化学形成演化 地下水矿物分析 水文地球化学 雄安新区 健康地质 水文地质调查工程
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离子吸附型稀土矿区水体硝酸盐分布、来源及其转化过程:以江西足洞稀土矿为例
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作者 韦春伊 余圣品 +7 位作者 白细民 刘海燕 王振 葛勤 陈功新 周仲魁 孙占学 郭华明 《地学前缘》 北大核心 2026年第1期121-134,共14页
离子吸附型稀土矿开采导致矿区水土环境遭受严重的氮污染,但矿山排水影响下水体中硝酸盐(NO_(3)^(-)-N)的分布、迁移转化过程及污染来源仍缺乏系统研究。以江西赣南足洞离子吸附型稀土矿区下游地表水和地下水为研究对象,结合水化学分析... 离子吸附型稀土矿开采导致矿区水土环境遭受严重的氮污染,但矿山排水影响下水体中硝酸盐(NO_(3)^(-)-N)的分布、迁移转化过程及污染来源仍缺乏系统研究。以江西赣南足洞离子吸附型稀土矿区下游地表水和地下水为研究对象,结合水化学分析及多同位素技术(δ^(18)O-H_(2)O、δ^(15)N-NO_(3)^(-)和δ^(18)O-NO_(3)^(-)),研究了水体中NO_(3)^(-)-N来源及转化过程,并借助MixSIAR模型定量评估了各污染源的贡献率。结果表明,区内水体呈弱酸性、低矿化度特征,地表水以SO 4-Ca型为主,80%地下水为HCO_(3)-Ca型;地表水的总氮(TN)及NO_(3)^(-)-N、氨氮(NH_(4)^(+)-N)浓度显著高于地下水,表明其氮污染与采矿活动密切相关。空间上,氮来源与开矿使用高氨氮卤水密切相关,矿山开采活动对地表水氮污染影响显著。土地利用类型分布表明,地表水和地下水氮的来源不同,地表水氮源主要是林地中的矿山排水,而地下水氮主要来源于耕地上的农业活动。δ^(18)O-H_(2)O、δ^(15)N-NO_(3)^(-)和δ^(18)O-NO_(3)^(-)同位素组成特征及其分馏系数分析表明,地表水和地下水均以硝化作用为主。利用δ^(15)N-NO_(3)^(-)和δ^(18)O-NO_(3)^(-)及其重建值进行端元分析显示,SW1的NO_(3)^(-)-N主要来源于铵态氮,即采矿活动排出的高NH_(4)^(+)-N水;SW2受到采矿和农业活动的共同影响,其来源包括铵态氮、土壤氮和污水粪肥,GW主要来源于土壤氮和污水粪肥。MixSIAR定量结果表明,矿山排水对靠近开采区的地表水(即SW1)的NO_(3)^(-)-N贡献率平均值超过50%,其中65%~94%NO_(3)^(-)-N来源于矿山排水中原生NO_(3)^(-)-N的直接贡献,而在远离开采区的地表水中(即SW2),矿山排水的NO_(3)^(-)-N贡献值递减至约30%。不确定性分析UI 90显示,大气降水的贡献率最为稳定,矿山排水、粪肥污水和土壤氮的贡献率存在较大的变异性。本研究揭示了离子吸附型稀土矿区硝酸盐污染的形成机制,为矿区氮污染的精准管控提供了科学依据。 展开更多
关键词 稀土矿 氮污染 硝化作用 贝叶斯同位素混合模型 分异富集
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考虑基质渗透性的裂隙岩体REV变化机制研究
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作者 王扬扬 钱家忠 +1 位作者 马雷 骆乾坤 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第7期926-931,共6页
表征单元体(representative elementary volume,REV)的存在是使用等效连续方法的前提。文章基于三峡工程收集的裂隙几何参数,利用蒙特卡洛方法对裂隙岩体进行20次随机模拟,基于COMSOL Multiphysics的数值模型对裂隙岩体进行数值建模,从... 表征单元体(representative elementary volume,REV)的存在是使用等效连续方法的前提。文章基于三峡工程收集的裂隙几何参数,利用蒙特卡洛方法对裂隙岩体进行20次随机模拟,基于COMSOL Multiphysics的数值模型对裂隙岩体进行数值建模,从生成的裂隙岩体几何模型中提取不同尺寸的计算域(边长为6~70 m,每次间隔4 m),在不考虑基质渗透性和考虑基质渗透性情况下,计算不同尺寸的裂隙岩体渗透率大小,探究渗透率REV随裂隙隙宽的变化规律。研究结果表明:不考虑基质渗透性时,REV与裂隙隙宽无关;考虑基质渗透性时,REV随裂隙隙宽的增大呈现增大趋势;考虑基质渗透性且裂隙隙宽很小时,裂隙网络更倾向为均质介质,REV很小,裂隙隙宽越大,流场非均质性越强,REV也随裂隙隙宽增大而增大。该研究拓展了裂隙岩体的等效性范围,为考虑基质渗透性时的裂隙岩体渗流研究提供了参考。 展开更多
关键词 裂隙网络 裂隙基质系统 尺度效应 表征单元体(REV) 渗透率
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洪湖地下水排泄及其携带营养盐通量量化的方法学研究 被引量:1
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作者 韩鹏 甘义群 +3 位作者 杜尧 孙晓梁 徐睿 吴婧 《地质科技通报》 北大核心 2025年第1期285-297,共13页
地下水在湖泊水量与营养盐均衡中的重要性日益受到关注,地下水向湖泊排泄水量与营养盐的时空变异性是当前研究的热点与难点。洪湖是长江中游的大型淡水湖泊,具有重要的调蓄功能和生态功能,但地下水在洪湖水循环与营养盐循环中的作用尚... 地下水在湖泊水量与营养盐均衡中的重要性日益受到关注,地下水向湖泊排泄水量与营养盐的时空变异性是当前研究的热点与难点。洪湖是长江中游的大型淡水湖泊,具有重要的调蓄功能和生态功能,但地下水在洪湖水循环与营养盐循环中的作用尚未受到关注。以洪湖为研究对象,在完整水文年内开展了2次(3月和9月)样品采集,通过电导率、氢氧同位素、^(222)Rn,对洪湖地区湖泊地下水排泄(LGD)进行了多手段示踪,利用^(222)Rn质量平衡模型量化了不同期次的LGD速率及其携带氮磷的输入通量,并对量化结果进行了敏感性分析。结果显示:(1)^(222)Rn、电导率(EC)和氢氧同位素共同指示了湖泊地下水排泄的存在;(2)洪湖整体的湖泊地下水排泄速率在3月和9月分别为(33.32±18.78)mm/d和(10.97±6.76)mm/d,由于异常年份的极端干旱导致的洪湖区域地下水位的下降使得9月的地下水排泄速率小于3月。(3)地下水排泄对湖泊总氮的输入通量3月为(90.75±64.06)mg/(m^(2)·d),9月为(30.09±21.75)mg/(m^(2)·d),分别占洪湖外源输入的54.72%和12.70%;总磷输入通量3月为(6.85±4.76)mg/(m^(2)·d),9月为(3.51±2.48)mg/(m^(2)·d),分别占洪湖外源输入的52.49%和10.40%。(4)风速、湖水^(222)Rn活度和地下水^(222)Rn活度是量化结果的敏感参数。本研究为洪湖地下水排泄及其携带营养盐输入通量的量化提供了一种新的研究方法,为洪湖及长江中游区域的湖泊水资源管理与水生态保护提供了重要的理论基础,并对其他同类型湖泊与地下水相互作用研究提供了参考。 展开更多
关键词 湖泊 地下水排泄 营养盐通量 ^(222)Rn 洪湖
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湛江市硇洲岛浅层地下水水化学特征及成因机制
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作者 王双 朱奋 +2 位作者 李亮 李林坚 刘娜 《吉林大学学报(地球科学版)》 北大核心 2025年第5期1680-1690,共11页
硇洲岛居民生产生活用水主要以地下水为主,近些年大量的开采导致区域内地下水受到不同程度的污染。为探究硇洲岛饮用型地下水源现状,本研究综合运用数理统计、Piper三线图、Gibbs图、离子比值分析和同位素分析等方法对硇洲岛46个浅层地... 硇洲岛居民生产生活用水主要以地下水为主,近些年大量的开采导致区域内地下水受到不同程度的污染。为探究硇洲岛饮用型地下水源现状,本研究综合运用数理统计、Piper三线图、Gibbs图、离子比值分析和同位素分析等方法对硇洲岛46个浅层地下水点位的水质现状、水化学特征及成因机制进行了研究。结果表明:研究区内地下水普遍呈中性偏弱酸性,地下水阳离子主要以Na^(+)、Ca^(2+)为主,阴离子以HCO_(3)^(-)和Cl^(-)为主,其中1/4左右点位为咸水;水化学类型主要是混合Cl-Ca·Mg型,Cl-Ca型和HCO_(3)-Na·Ca型。硇洲岛浅层地下水水化学成分主要受岩石风化和蒸发浓缩作用的共同影响,部分点位受到了海水入侵的影响。 展开更多
关键词 硇洲岛 地下水 水化学特征 成因 水化学指标 环境同位素 地下水水质
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单裂隙中隙宽对非达西渗流的影响
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作者 梁雪琪 钱家忠 +1 位作者 张昊明 邓亚平 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第7期920-925,共6页
隙宽是影响岩石裂隙渗流特性的重要因素,为探究隙宽对单裂隙中非达西渗流的影响,文章基于Snyfrac软件生成的自仿射单裂隙,采用Comsol软件对不同隙宽d(d为2、3、4、5 mm)的自仿射单裂隙进行数值模拟,通过不同压力梯度▽P下流量Q的变化关... 隙宽是影响岩石裂隙渗流特性的重要因素,为探究隙宽对单裂隙中非达西渗流的影响,文章基于Snyfrac软件生成的自仿射单裂隙,采用Comsol软件对不同隙宽d(d为2、3、4、5 mm)的自仿射单裂隙进行数值模拟,通过不同压力梯度▽P下流量Q的变化关系,探讨隙宽d与临界雷诺数Re、Forchheimer方程黏滞项系数A、惯性项系数B之间的关系,并对模拟裂隙进行等比例复刻,构造渗流试验模型,通过相同条件下的试验验证数值模拟的可靠性。研究结果表明:随着d的增加,Q和▽P之间的非线性越强,非达西现象越明显,Forchheimer方程拟合效果越好;当d从2 mm增加至5 mm时,临界Re逐渐减小,裂隙中流体流态更容易转变为非达西流;Forchheimer方程中系数A、B均随d的减小而减小,且与d呈幂函数关系,黏滞项系数A对d变化更加敏感。 展开更多
关键词 裂隙 隙宽 非达西渗流 Forchheimer方程 数值模拟 试验验证
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基于离散裂隙等效连续介质耦合模型的哈尔克山裂隙网络模拟
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作者 漆琳靖 王泽清 +2 位作者 那金 岑畅 马军 《吉林大学学报(地球科学版)》 北大核心 2025年第4期1256-1268,共13页
哈尔克山位于天山北部,复杂的地质结构和强烈的地形切割导致该地区断裂发达,河谷裂隙发育。哈尔克山地区对天山北麓整体水资源及生态环境有重要影响,为了对其进行地下水渗透能力评价研究,探讨该区域基岩裂隙渗透特征,基于离散裂隙网络模... 哈尔克山位于天山北部,复杂的地质结构和强烈的地形切割导致该地区断裂发达,河谷裂隙发育。哈尔克山地区对天山北麓整体水资源及生态环境有重要影响,为了对其进行地下水渗透能力评价研究,探讨该区域基岩裂隙渗透特征,基于离散裂隙网络模型(DFN)与等效连续介质模型(ECM)的理论基础,提出一种离散裂隙等效连续介质耦合模拟方法。首先,基于研究区水文地质背景,结合其天然裂隙网络特征,开展区域裂隙空间特征分析;然后,根据天然裂隙网络特征开展离散裂隙网络模拟,构建符合实际区域地质条件的离散裂隙网络模型;最后,基于等效介质模型理论,耦合裂隙与地质单元体,计算裂隙网络等效渗透率。结果表明:研究区裂隙受哈尔克山断裂构造影响,整体走向呈NWW向和NEE向;区域裂隙隙宽服从对数正态分布,裂隙在空间分布上服从Fisher分布;裂隙等效半径为312.9~780.6 m,隙宽为1.43~25.19 mm,渗透率为2.3~66.7 mD①,裂隙密度为0.10~5.25 m^(-1);等效渗透率xx方向为0.050~1.877 mD,yy方向为0.050~1.947 mD,zz方向为0.100~2.825 mD,整体区域渗透率均小于3 mD;哈尔克山地区基岩裂隙网络渗透率较低,断裂带及河谷裂隙发育带是山区地下水的主要运移通道。将模拟结果同前期开展的水文地质试验结果对比,二者数值较为相近,证明离散裂隙等效连续介质耦合模拟方法的可靠性。 展开更多
关键词 离散裂隙网络模型 等效连续介质模型 哈尔克山 离散裂隙等效连续介质耦合模拟 水文地质
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甘肃肃北县党河流域地表水水化学特征及成因机制
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作者 杨鸿魁 白建科 +6 位作者 祁万强 李有三 王守兴 朱兴明 周施阳 韩朝辉 常智德 《西北地质》 北大核心 2025年第6期74-85,共12页
党河被视为肃北县和敦煌市的“母亲河”,开展肃北县党河流域地表水水化学特征及成因机制研究,对肃北县及下游敦煌市水资源合理开发和保护具有重要意义。以党河为研究对象,通过数理统计、相关系数法、Piper三线图、Gibbs图及离子比值等方... 党河被视为肃北县和敦煌市的“母亲河”,开展肃北县党河流域地表水水化学特征及成因机制研究,对肃北县及下游敦煌市水资源合理开发和保护具有重要意义。以党河为研究对象,通过数理统计、相关系数法、Piper三线图、Gibbs图及离子比值等方法,综合分析地表水水化学组分空间分布特征及成因机制。结果表明:党河流域地表水为弱碱性低矿化度水,阳离子以Ca^(2+)、Na^(+)和Mg^(2+)为主,质量浓度均值由高到低依次为Ca^(2+)>Na^(+)>Mg^(2+)>K^(+)。阴离子以HCO_(3)-和SO_(4)^(2-)为主,其质量浓度均值由高到低依次为HCO_(3)->SO_(4)^(2-)>Cl^(-)>NO_(3)^(-)。TDS变化与主要离子的浓度值变化趋势具一致性。水化学类型以HCO_(3)-Ca·Mg型、SO_(4)·HCO_(3)-Ca·Mg型、HCO_(3)·SO_(4)-Mg·Na型为主。离子交换和人类活动对水化学过程影响较弱,主要受方解石、白云石等碳酸盐岩矿物和钾钠长石等硅酸盐矿物的风化溶解控制,少量离子受石膏等蒸发盐岩溶解的影响。 展开更多
关键词 肃北县 党河流域 地表水 水化学特征 控制因素
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广州北部隐伏岩溶区地下水水化学特征及成因分析
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作者 王忠忠 胡飞跃 +1 位作者 贾龙 支兵发 《中国岩溶》 北大核心 2025年第2期228-237,共10页
为研究广州北部隐伏岩溶区地下水水化学特征及形成演化,利用14组岩溶水样品和14件岩石化学组分测试分析数据,综合采用数理统计、Piper图、Gibbs模型、离子比值图、氯碱指数等方法定性分析地下水水化学组分特征和成因,基于PHREEQC软件定... 为研究广州北部隐伏岩溶区地下水水化学特征及形成演化,利用14组岩溶水样品和14件岩石化学组分测试分析数据,综合采用数理统计、Piper图、Gibbs模型、离子比值图、氯碱指数等方法定性分析地下水水化学组分特征和成因,基于PHREEQC软件定量分析水文地球化学过程,探讨地下水矿物饱和指数与岩溶发育关系。结果表明:广州北部隐伏岩溶区岩溶水是以中性水为主的极软~微硬淡水,TDS和总硬度低,pH基本稳定,离子质量浓度趋势为Ca^(2+)>K^(+)+Na^(+)>Mg^(2+)和HCO_(3)^(-)>Cl^(-)>SO_(4)^(2-),水化学类型主要为HCO_(3)型,以HCO_(3)^(-)、Ca^(2+)为优势离子;岩溶水水化学组分受岩石风化作用控制条件下的溶滤作用影响,阳离子交换吸附作用不强烈,K^(+)、Na^(+)、Cl-来源于岩盐溶滤,Ca^(2+)、Mg^(2+)、HCO_(3)^(-)来源于碳酸盐岩矿物溶解,SO_(4)^(2-)来源于碳酸盐岩和石膏等蒸发岩盐溶解;反向水文地球化学模拟定量化验证了岩溶水中方解石、白云石、石膏、岩盐发生溶解;方解石、白云石饱和指数与岩溶发育具有较好对应关系,可以指示岩溶发育趋势。研究结果可为广州隐伏岩溶区地下水开发利用和地质环境保护提供科学依据。 展开更多
关键词 广州北部 隐伏岩溶区 地下水水化学特征 形成演化 水文地球化学过程
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