李金銘　黃偉強(qiáng)

摘要：礦區(qū)水文地質(zhì)勘探是一項(xiàng)十分重要的工作，其對于預(yù)防與治理礦井水害有著十分重要的作用。其中水化學(xué)特征法是一項(xiàng)礦區(qū)水文地質(zhì)勘探的重要方法，并且通過現(xiàn)場測試與送樣分析來確定含水層中的水化學(xué)成分，能夠?qū)ΦV井下不同含水層地下水的化學(xué)特征進(jìn)行分析。文章主要針對水化學(xué)特征法在礦區(qū)水文地質(zhì)勘探中的應(yīng)用進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：水化學(xué)特征法；礦區(qū)水文地質(zhì)；地質(zhì)勘探

引言

水資源是人類賴以生存的重要自然資源，地下水化學(xué)特征主要受到補(bǔ)給水源、排水系統(tǒng)、大氣環(huán)境、土壤性質(zhì)以及人類活動(dòng)等各個(gè)因素的綜合影響，從而展現(xiàn)出時(shí)間與空間異質(zhì)性的特點(diǎn)。地下水在巖石圈運(yùn)動(dòng)的過程中與巖石持續(xù)的發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并且在參與大氣圈與生物圈水循環(huán)的過程中化學(xué)成分也跟隨者發(fā)生變化。伴隨著人類活動(dòng)在地球系統(tǒng)的進(jìn)一步深入發(fā)展，人類活動(dòng)也開始對地下水產(chǎn)生直接的影響。

1.水化學(xué)特征法

水化學(xué)特征法就是利用先進(jìn)的研究方式，融合水化學(xué)分析法，對礦區(qū)地下水的化學(xué)特征與影響因子進(jìn)行有效分析的方式。其能夠?qū)Φ叵滤臻g和時(shí)間動(dòng)態(tài)變化特征與水文環(huán)境進(jìn)行研究。水化學(xué)特征法對于礦區(qū)水文地質(zhì)勘探能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)量化評(píng)估，對于防治礦井水害有著十分重要的作用。

2.水化學(xué)特征法在礦區(qū)水文地質(zhì)勘探中的應(yīng)用

2.1水化學(xué)特征現(xiàn)場觀測

地下水的物理性質(zhì)與化學(xué)成分之間的存在著十分緊密的關(guān)系，并且其在某種程度上直接反映地下水的化學(xué)成分與形成環(huán)境。所以，在礦區(qū)水文地質(zhì)勘探對地下水的化學(xué)成分進(jìn)行研究時(shí)，需要首先了解地下水的物理性質(zhì)，對地下水進(jìn)行水溫監(jiān)測。自然界中眾多的化學(xué)變化都在一定溫度才能夠進(jìn)行的，溫度對水體中的化學(xué)元素以及其濃度都存在于一定的影響[1]。其次，電導(dǎo)率監(jiān)測。電導(dǎo)率是地下水傳送電流的能力，其不單單可以反映水中離子的強(qiáng)度，還能夠反映總離子組成以及溶解態(tài)無機(jī)物的構(gòu)成。再次，水中溶解氧。水中溶解氧的濃度能夠直接體現(xiàn)生態(tài)環(huán)境的情況。最后，對水質(zhì)的PH值進(jìn)行監(jiān)測。地下水的酸堿度主要受到地下水中H+濃度的影響，其是影響化學(xué)元素遷移的主要因素。

2.2水化學(xué)特征實(shí)驗(yàn)分析

對水中的礦化度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析。礦化度是水中化學(xué)組分含量的總稱，不同礦化度代表著不同區(qū)域地下水的性質(zhì)[2]。例如，礦化度檢測結(jié)果0-1000g/L為淡水，礦化度>100000g/L的水為鹵水。對水中的化學(xué)成分進(jìn)行分析。化學(xué)成分主要是對地下水陰陽離子濃度進(jìn)行研究。陰陽離子不但可以直接反映水體的化學(xué)成分，同時(shí)還可以展現(xiàn)不同水文地質(zhì)單元對研究水體的影響。

2.3案例分析

2.3.1某區(qū)域水文地質(zhì)條件

某區(qū)域煤田為二疊系山西組（上組煤）與石炭系太原組（下組煤），其中各含水層都對下組煤開采都存在相應(yīng)的影響。其中，下組煤開采嚴(yán)重受到地下水安全威脅。某區(qū)域的含水層主要包括奧灰含水層、煤系砂巖含水層、四灰含水層。該區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造主要為斷裂，斷裂構(gòu)造同時(shí)也是對該區(qū)域水文地質(zhì)條件造成直接影響的重要原因[3]。

2.3.2區(qū)域內(nèi)地下水化學(xué)特征

（1）奧灰水

該研究區(qū)域奧灰水是典型的前循環(huán)巖溶水，水中的二氧化碳質(zhì)量濃度較大，在8-12mg/L的范圍內(nèi)，酸堿度為72-81；二氧化硅的質(zhì)量濃度在8-12mg/L的范圍內(nèi)。在該礦區(qū)中奧灰地下水由于徑流環(huán)境較為合適，補(bǔ)給充足，位于氧化帶的地化環(huán)境，因此水中的NH+4質(zhì)量濃度較低，均在005mg/L以下。NO-3質(zhì)量濃度較高，主要是由最近的環(huán)境污染問題所導(dǎo)致，并且逐年呈現(xiàn)上升趨勢，其范圍在02-14mg/L[4]。

（2）煤系砂巖含水層地下水

該研究區(qū)域的煤系砂巖含水層地下水補(bǔ)給來源十分微弱，含水性較弱。其中砂巖水的水化學(xué)類型為HCO3（Cl）-Na型，其最具代表的特點(diǎn)就是Na+、HCO-3質(zhì)量濃度以及酸堿值較高，其濃度分別為180-397mg/L范圍內(nèi)，308-534mg/L以及83-910mg/L。

（3）四灰水

四灰含水層為8層煤直接頂板，平均厚度為47m。在該區(qū)域的西部三礦處由于沒有經(jīng)過人為干擾，四灰水的原始水化學(xué)類型類型主要為HCO3（CO3）-Na型。而在該區(qū)域的南部，由于受到奧灰水的影響明顯，四灰水的化學(xué)類型已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)镠CO3-Ca-Mg型。由于灰?guī)r巖溶發(fā)育的不一致性，因此部分地區(qū)的四灰水沒有受到十分嚴(yán)重的影響，仍然始終保持為HCO3（CO3）-Na型[5]。而其他地段的四灰水的水化學(xué)類型則處于顯著的變化當(dāng)中。

3.結(jié)束語

對礦區(qū)含水層中水化學(xué)特征進(jìn)行分析是進(jìn)行水文地質(zhì)勘測的重要方式之一，其在文章所研究的某礦區(qū)勘探過程中獲得了可喜的成果，并且給深入調(diào)查下組煤水文地質(zhì)條件打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。然而水化學(xué)特征分析同時(shí)也存在一定的缺陷，僅僅能夠用于目標(biāo)含水層，水化學(xué)特征之間存在明顯不同的水文地質(zhì)勘探中，如果要勘探含水層之間補(bǔ)給通道的類型與位置還需要其他水文地質(zhì)勘探手段加以輔助。

參考文獻(xiàn)：

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[2]周慧芳，譚紅兵，張西營.江蘇南通地下水補(bǔ)給源、水化學(xué)特征及形成機(jī)理[J].地球化學(xué)，2011，（06）：566-576.

[3]高業(yè)新，王貴玲，劉花臺(tái).石羊河流域的水化學(xué)特征及其地表水與地下水的相互轉(zhuǎn)化[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2006，（06）：84-88.

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[5]曹海東.老虎臺(tái)礦區(qū)水化學(xué)特征與頂板突水水源關(guān)系研究[J].煤礦安全，2015，（S1）：16-20.