水文地质学水化学分析计算题

Ca71.3 Mg 24.3
t
41 .5
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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，由于离子交换使水的成分激烈地变化。 成因是天然水中的Na+ 被土壤底泥或含水层中的Ca2+或Mg2+所交换。大洋水、 海水、海湾水，残留水和许多高矿化度的地下水水属于此种类型（有氯化物 硬度）。 第Ⅳ型水：HCO3-=0，即本型水为酸性水。在重碳酸类水中不包 括此型，只有硫酸盐与氯化物类水中的Ca2+组与Mg2+组中才有这一型水。天 然水中一般无此类型（pH＜4.0）。
• 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 • 按照化学原理，毫克数与毫克当量数的关系如下式：
离子的毫克数 • 离子的毫克当量数= 离子的当量
• 因此，知道了水中离子的毫克数，即可由上式换算成毫克 当量数。例如，所给资料中Ca2+为：557.49mg／l，换算 为毫克当量／升，则为：
水文地质学水化学分析计算题
• 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
39 .02 38 .05
• (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＝104.44HО 按水的硬度分类，这种水属极硬水。 • 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 Ca 2 + 和Mg 2 + 毫 克当量 之 和等 于或 小于 HC 0 3 - 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 HО 。 • 永久硬度：水的永久硬度为37.30-2.90=34.40meq／l或96.32 HО 。
(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。 • 按照上述表示方法，本实例的库尔洛夫表示式为： • 4 SO90.2 • CO20.0178H2S0.0015M2.7 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。
557 .49 20 .04
=27.82 meq／l
• 式中，20.04为Ca2+的当量
用毫克／升、毫克当量／升及毫克当量％表示水分析结果
离 子 mg／l meq／l meq％
阳 离 子
Na++K+ Ca2 Mg2+
总 计
39.55 657.49 115.22
716.26 29,26 1648.50 176.90 1854.66
1.72 27.82 9.48
39.02 0.83 34.32 2.90 38.05
4.41 71.30 24.29
100.00 2.18 90.20 7.62 100.00
阴 离 子
ClS042HC03总 计
•
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。 • 知道了离子在水中的毫克当量数以后，则可根据下式 计算其毫克当量百分数(通常将阴阳离子毫克当量总数各 作为100％来计)： • 某阴离子的毫克当量百分数 该离子毫克当量／升 =×100％ • 阴离子毫克当量总数／ 升 • 例如，水中Cl-为0.83 meq／l，则其毫克当量百分数为： 0.83 • 38 .05 • ×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 • 分析误差用下式计算： Fra Baidu bibliotek k a ×100％ • е ＝ k a • • • • 式中∑k:阳离子总含量，meq／l； 式中∑a:阳离子总含量，meq／l。 将表的分析数据代入上式，则得： е ＝ .02 38 .05 ×100％＝1.26％ 39
• 按要求，全分析时容许分析误差不超过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。