咸淡水驱替过程中的水文地球化学作用.pdfVIP

2008年10月 海洋地质与第四纪地质 V01．28。No．5 MARINE GEOLOGY 第28卷第5期 GEOLOGYQUATERNARYoet．，2008 DOl：10．3724／SP．J．1140．2008．050 咸淡水驱替过程中的水文地球化学作用 任加国，武倩倩 (山东科技大学地质科学与工程学院，青岛266510) 摘要：在现场水文地质调查的基础上，分别采集大沽河下游地下淡水、海水和含水介质样品，并测定它们的性 质和组成，然后用渗流装置模拟海水驱替淡水的过程，测定驱替过程中含水介质渗透性(渗透系数、孔隙度、弥散系 数等)和主要离子(Na+、K+、Ca”、M92+)的变化规律，最后，采用数值模拟方法定量研究驱替过程中的水文地球化 学作用。研究结果表明，驱替过程中发生了多组分的离子交换作用，Ca”和M矿+最大值高于海水和淡水中的离子 发生离子交换；K+在驱替过程中主要表现为化学吸附。离子交换过程中伴随着矿物溶解一沉淀，海水比例40％后， 方解石处于过饱和状态；在驱替过程开始阶段，石膏饱和指数逐渐升高，迭到峰值后又开始下降，最后饱和指数又 有所升高，但始终处于非饱和状态。 关键词：成淡水驱替；离子交换；溶解沉淀 中图分类号：P641 文献标识码：A 文章编号：0256-149212008)05—0055—06 海水入侵是一个复杂的多组分化学反应过程， 获取相应参数和离子变化数据，模拟海水驱替淡水 主要包括离子交换过程和矿物的溶解沉淀等过 过程中多组分离子交换及矿物溶解沉淀过程，对海 程口。3]。目前，国外对海水入侵的水文地球化学作用 水入侵机理的研究具有重要的推动作用，为海水人 研究主要集中于阳离子交换过程[4巧]，国内主要集中 侵的预测与防治提供科学依据。 于水化学空间分布特征及影响因素的研究，对矿物 EBeekman[3] 溶解沉淀的规律研究较少L6。7]。Hans 1 材料 通过咸淡水驱替的土柱试验验证了离子交换作用的 发生，并应用多组分运移模型模拟了海水入侵过程 1．1试验材料 中阳离子交换作用。Appelo等哺]通过土柱实验为 水文地球化学模型模拟海水入侵提供物理化学参 试验用水取大沽河下游地下淡水和海水(表 数，但他们选用的海水是经过稀释的1；1(海淡水 1)。试验用水在每次试验前须用真空抽滤装置和 比)的混合水，不符合海水入侵实际情况。吴吉 0．45“m的微孔滤膜进行抽滤，以去除杂质的影响。 春[6。73对莱州湾海水入侵阳离子交换进行了试验研所用砂样均采集于受咸水入侵危害的潜水含水层。 究，但所用含水层岩土试样均采用黏土，地下水渗透 采集的砂样均为原状土，带回室内立即测定各种砂 性较低，与实际含水层存在一定差距。 样的容重、含水量及密度，并计算孔隙度等，然后风 针对上述研究存在的问题，本文设计土柱试验 干，捣碎过筛(200目筛)备用。 表1大洁河下游供试水样化学成分分析结果 1 Chemical ofwater for use Table samples compositions testing 注：离子浓度单位为mg／L，电导率(Ec)的单位为bts／cm。 基金项目：国家自然科学基金项目 收稿日期：2008—04—28；改回日期：2008—08—12．文风英编辑 56 海洋地质与第四纪地质