【摘 要】
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太原市兰村泉域岩溶地下水由于过度开采导致岩溶地下水流场与水化学场发生变化,目前岩溶地下水水化学场的变化特征及规律尚不明确。针对此问题,本文采用水化学同位素图解法、相关性、主成分分析、地下水测年及离子比例分析等方法分析了兰村泉域岩溶地下水水化学特征、循环模式及更新速率,确定了岩溶地下水水化学组分的形成机制及控制因素,并借助PHREEQC软件进行了反向水文地球化学模拟。结果表明:东山岩溶水系统,范庄断
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太原市兰村泉域岩溶地下水由于过度开采导致岩溶地下水流场与水化学场发生变化,目前岩溶地下水水化学场的变化特征及规律尚不明确。针对此问题,本文采用水化学同位素图解法、相关性、主成分分析、地下水测年及离子比例分析等方法分析了兰村泉域岩溶地下水水化学特征、循环模式及更新速率,确定了岩溶地下水水化学组分的形成机制及控制因素,并借助PHREEQC软件进行了反向水文地球化学模拟。结果表明:东山岩溶水系统,范庄断裂以东的岩溶水主要接受大气降水补给,为5-10年的现代水与年龄大于50年的水与现代水的混合,其更新速率快,水化学类型为HCO3-Ca·Mg,水化学组分主要受含水介质中方解石与白云石的溶解作用影响;大盂盆地岩溶水年龄为2145-6552年,更新速率较慢,水化学类型为HCO3-Ca·Mg,水化学组分来源于碳酸盐岩的溶解作用;阳曲盆地岩溶水年龄为2799-9764年,更新速率慢,水化学类型主要为HCO3-Ca·Mg,水化学组分受碳酸盐岩溶解作用影响。大盂盆地与阳曲盆地岩溶水中Sr元素分布特征存在很大差异,由此并结合水化学特征将东山岩溶水系统划分为杨兴河岩溶水子系统与乌河岩溶水子系统。西山岩溶水系统,泥屯盆地以西岩溶水年龄5-10年,更新速率快,水化学类型为HCO3-Ca、HCO3-Ca·Mg,水化学组分受碳酸盐岩的溶解作用控制;泥屯盆地岩溶水年龄为419-5149年,水化学类型为HCO3-Ca·Mg,水化学组分主要受碳酸盐岩溶解作用控制;兰村泉口岩溶水年龄为1942-2128年,水化学类型为HCO3-Ca·Mg、HCO3·SO4-Ca·Mg,水化学组分受碳酸盐岩的溶解作用与混合作用控制。PHREEQC模拟结果显示,泉域岩溶地下水中发生的水-岩作用主要为白云石、方解石及石膏的溶解沉淀作用。在东山岩溶水系统内,范庄断裂以东为系统的补给-径流区,岩溶地下水径流条件较好,发生的主要是白云石、方解石及石膏溶解作用。范庄断裂以西的断陷盆地汇水区,各矿物均发生沉淀,且两个断陷盆地因岩溶水离子浓度的差异,其沉淀量不同;西山岩溶水系统内,泥屯盆地以西的补给-径流区各矿物均发生溶解,表明该区域岩溶水径流条件较好,有利于水-岩作用的发生;泥屯盆地汇水区,各矿物均沉淀,表明该区域岩溶水径流条件差,且各离子浓度升高,不利于水-岩作用的进行;兰村泉汇水区,接受了汾河水及大气降水的补给,补给了岩溶水在径流过程中损失的侵蚀性CO2（g）,且此处岩溶水开采频繁,水动力条件好,以发生溶解作用,模拟结果与之相吻合,各矿物均发生溶解,消耗CO2（g）。
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