內陸微咸水區(qū)水文地球化學作用試驗研究.pdf

1、魯北地區(qū)原生水文地質環(huán)境惡劣，淡水資源匱乏，淺部廣泛分布TDS＞2g·L-1的微咸水/咸水，其下部深層地下淡水已成為主要的供水來源。然而，隨著工、農業(yè)生產用水及生活用水對淡水資源需求量的增加，深層淡水資源已嚴重超采。淡水資源的過度開采，引起了地下水咸化，已成為重大水文地質環(huán)境問題，進一步加劇了水資源供需矛盾。如何改良、科學合理的利用潛在的資源—咸水，已成為當務之急。
　　本文以內陸地區(qū)濟陽縣典型咸水區(qū)為研究對象，對該區(qū)水文地質條件

2、、含水介質物理化學性質、地下水離子組分特征進行系統(tǒng)分析的基礎上，采用淺層地下含水介質-粉土、淺層地下水-咸水、當地降水-雨水為試驗材料，通過室內易溶鹽試驗、咸水-雨水混合試驗，水-巖混合作用試驗，雨水-咸水驅替試驗，探討內陸淺層地下咸水水文地球化學作用。主要研究咸雨水驅替過程中，地下水離子組分的變化特征，地下水與含水介質間的離子交換吸附作用規(guī)律、礦物溶解/沉淀作用規(guī)律及水文地球化學作用與含水介質參數變異的內在聯系。為內陸微咸水區(qū)水資源開

3、發(fā)利用、管理評價、污染防治工作提供科學的理論依據。
　　本文通過室內試驗得出了以下新的結論和見解:
　　(1)易溶鹽試驗研究表明:內陸咸水區(qū)易溶鹽主成分離子主要表現為陽離子以Na+、Mg2+為主，陰離子Cl-、SO42-占優(yōu)勢;含水介質中交換性鈉離子含量高，且富含大量的NaCl、Na2SO4等可溶性鹽類;地下水電導率及含水介質的含鹽量則表現為隨著深度的增加呈升高趨勢;粘土具有濾鹽作用。
　　(2)咸水-雨水混合試驗表明

4、:封閉條件下，咸水與雨水混合并非是簡單的機械混合過程。絡合作用改變著地下水中離子組分含量。
　　(3)水巖作用試驗表明:封閉條件下，不同咸水-雨水混合比的水巖作用混合液中，礦物的溶解/沉淀及離子交換吸附規(guī)律存在差異，表現為水與巖鹽、石膏處于溶解狀態(tài)，而水與方解石、白云石處于沉淀狀態(tài)。當咸水混入量為20％以上，陽離子交換以Mg-Na交換反應為主，Ca-Na次之，此外，含水介質對SO42-吸附量最大，對Cl-影響作用較小。
　　

5、(4)雨水-咸水驅替試驗表明:雨水驅替咸水過程，電導率呈現“反S型”變化趨勢，介質對驅替液離子組分的“膜效應”顯著。當滲出液電導率小于6.22ms/cm時，水與石膏處于溶解狀態(tài)，當滲出液電導率大于或等于6.22ms/cm時，水與石膏處于平衡狀態(tài);當滲出液電導率大于1ms/cm，水與方解石處于沉淀狀態(tài)。當滲出液離子強度介于0.20～0.25mol/L時，陽離子交換作用以Mg/Ca-Na交換為主，介質對陰離子吸附作用顯著。當滲出液電導率大于

6、12ms/cm時，中Ca2+、Mg2+與地層中Na+發(fā)生了陽離子交換作用，當滲出液電導率大于14.1ms/cm時，Mg2+/Ca2+離子交換吸附作用增強，當滲出液電導率大于9.34ms/cm時，粘土礦物對SO42-吸附作用最為顯著。
　　(5)雨水驅替咸水飽和柱過程，含水介質滲透性整體呈現下降趨勢。滲透系數由初始的6.49×10-4cm/s，下降至2.28×10-4cm/s，并維持相對穩(wěn)定。咸水再次驅替飽和雨水土柱后，含水介質孔隙