水文地质

• 5．6．1 地下水化学分析内容

• 地下水化学成分的分析是研究的基础。工作目的与要求不同，分析项目与精度也不相同。 • 在一般水文地质调查中，区分为简分析和全分析，为了配合专门任务，则进行专项分析。

• 简分析用于了解区域地下水化学成分的概貌，这种分析可在野外利用专门的水质分析箱就地进行。简分析项目少，精度要求低，简便快速，成本不高，技术上容易掌握。分析项目除物理性质(温度、颜色、透明度、嗅味、味道等)外，还应定量分析以下各项： Ca2+、Mg2+、 Cl-、SO42-、HCO3-、pH 值、游离CO2、硬度、 K+ +Na+和总溶解固体等。分析这些项目是为了初步了解水质是否适于饮用。 • 全分析项目较多，要求精度高.通常在简分析的基础上选择有代表性的水样进行全分析，以较全面地了解地下水化学成分，并对简分析结果进行检核。全分析并非分析水中的全部成分，一般定量分析以下各项： Na+、K+ 、Ca2+、Mg2+、 NH4+、Fe3+、Fe2+、 Cl-、SO42-、NO2-、NO3-、HCO3-、CO32-、pH 值、游离CO2、侵蚀性CO2、耗氧量、 H2S 、 H2SiO3、干涸残余物、硬度（三种）

• 专项分析：根据工作任务需要，有时还需作专项分析。只分析一个或少数几个成分，如供水水文地质调查，要增加分析细菌及有毒成分；煤矿区要增加分析H2S 、CH4等；水工建筑要专门分析侵蚀性CO2等；水化学找矿要专门分析金属和微量元素；油田钻进过程中为了知道是否遇到了新的含水层，只要测定Cl-离子即可；在对地下水作动态观测时，也可只选有代表性的离子作定期分析；为判明含水层之间是否有联系等，有时也只需要作个别离子的分析。

• 5.６.２地下水化学分析资料的整理和表示方法

• 1. 地下水化学成分的分析结果通常是用毫克／升(mg ／l)作单位来表示，在资料整理过程中的要求是：

• (1)用毫克当量／升 (meq ／1)和毫克当量百分数(meq ％)来表示水分析结果；

• (2)计算分析误差，用百分数表示；

• (3)计算水的各种硬度；

• (4)写出库尔洛夫式，并按表示式确定水的类型。

下面用具体例子来说明水化学分析资料的整理过程。

• 某水样化学分析结果具有下列成分：

• Na++K+ 39.55 mg ／l Ca 2+ 557.49 mg ／1 Mg2+ 115.22 mg ／l • Cl- 29.26 mg ／l S042- 1648.50 mg ／1 HC03- 176.90 mg ／l

• 110℃时的千涸残余物 2700.00 mg ／1

• 游离C02 17.80 mg ／1 H2S 1.48 mg ／l 水温 41.5℃

• 流量 ５L/S

现在，对该水分析资料整理如下： (1)换算毫克／升为毫克当量／升及毫克当量百分数 •

•

• 离子的毫克当量数= • Ca2+为：557.49mg ／l

• =27.82 meq ／1

• 式中，20.04为Ca2+的当量

5.6地下水化学成分研究方法

离

子mg ／l meq ／l meq ％阳

离

子

Na ++K +Ca 2Mg 2+39.55657.49115.22 1.7227.829.48 4.4171.3024.29总计716.2639.02100.00阴

离

子Cl -S042-HC03-

29,261648.50176.900.8334.322.90 2.1890.207.62总计1854.6638.05100.00

用毫克／升、毫克当量／升及毫克当量％表示水分析结果

毫克当量

• 用同样方法可以把其它离子含量换算为毫克当量／升。换算结果见表。

•

(通常将阴阳离子毫克

当量总数各作为100

•

• 例如，水中Cl-为 ×100％＝2.18％ • 式中，38.05为水阴离子毫克当量总量／升。

• 用同样的方法换算其他粒子，换算结果见表

• (2)计算分析误差

•

е＝ ×100％ • meq ／l ；式中∑a ―――阳离子总含量，meq ／l 。

•

• • е ×100％＝1.26％

• 2％，简分析不超过5％。上述分析误差小于2%,分析结果所得

资料是可用的 •

(3)计算水的各种硬度 •

总硬度：水的总硬度为： •

H ＝[Ca2+]+[Mg2+]=27.82+9.48=37.30 meq ／l 式中，[Ca2+]和[Mg2+]―――Ca2+、+Mg2+的含量，meq ／l 。 •

如以德国度表示，则总硬度为： •

H ＝37.30×2.8＝104.44H О 按水的硬度分类，这种水属极硬 •

暂时硬度：计算水的暂时硬度时，需要考虑Ca2+和Mg2+的毫克当量总数与HC03-毫克当量之间的两种可能关系： •

①如Ca2+和Mg2+毫克当量之和等于或小于HC03-毫克当量，即当[Ca2++Mg2+]≤［HC03-］时，则暂时硬度即等于总硬度，因为它不可能大干总硬度； •

②如果Ca2+和Mg2+毫克当量之和大干HC03-毫克当量，即[Ca2++Mg2+]>[HC03-]时，则水的暂时硬度小于总硬度，并等于以毫克当量所表示的HC03-的含量。 •

因为，本水样分析结果属第二种关系，即[27.82+9.48]>[2.90]，所以，水的暂时硬度小于总硬度，并等于2.90meq ／l 或8.12 H О。 •

永久硬度：水的永久硬度为37.30-2.90=34.40meq ／l 或96.32 H О。 •

(4)用库尔洛夫式表示水分析结果，并根据库尔洛夫表示式确定水的类型 •

地下水化学成分的库尔洛夫表示式，乃是用数学假分数的形式表示水的化学成分，其表示方法如下：离子的含量以毫克当量百分数表示，主要的阴离子按渐减的顺序排列于表示式横线之上，主要的阳离子排列于横线之下，离子含量的毫克当量百分数小于10％的在式中不表示出来。表示式的前端，表示水的矿化度(M)及各种气体成分和特殊成分(Br-、I-等)，单位为g ／l ，表示式的后端则表示水的温度(t)，单位为摄氏度。表示式中各成分的含量一律标于该成分符号的右下角，如C120等。至于HC03-等成分，其右下角已有原子数时，则表示式中将原子数移至右上角，如HCO379.7等等。 •

•

Ｑ５ • •

根据库尔洛夫表示式确定水的类型时，只考虑毫克当量百分数含量超过25％的离子，如果不只一种离子超过25％，则命名时将含量小的放在前面。按此规则本实例为硫酸钙型水。 •

Ⅰ型： HCO-3＞Ca2++Mg2+，在S 类与Cl 类的Ca 及Mg 组中均无此型； •

Ⅱ型：HCO-3＜Ca2++Mg2+＜HCO3-+SO42-，多数浅层地下水属于此型； •

Ⅲ型：HCO3-+SO42-＜Ca2++Mg2+，或Cl-＞Na+，此型为高矿化水； •

Ⅳ型：HCO3-＝0。此型为酸性水，C 类各组及S 和Cl 类的Na 组中无此型。 •

第Ⅰ型水：HCO3-＞Ca2++Mg2+。这一型水是含有大量Na+与K+的火成岩地区形成的。水中主要含HCO3-并且含较多Na+，这一型水多半是低矿化度的硬度小、水质好。 •

第Ⅱ型水：HCO3-＜Ca2++Mg2+＜HCO3-+SO42-，硬度大于碱度。 •

从成因上讲，本型水与各种沉积岩有关，主要是混合水。大多属低矿化度和中矿化度的河水。湖水和地下水属于这一类型（有SO42-硬度）。 •

第Ⅲ型水：HCO3-+SO42-＜Ca2++Mg2+或者为Cl-＞Na+。从成因上讲，这型水也是混合水，由于离