榆神矿区地表水水化学特征及其影响因素分析

刘基^1,2,3，高敏⁴，靳德武^1,2,3，杨建^2,3，王强民^2,3

1. 煤炭科学研究总院2. 中煤科工集团西安研究院有限公司3. 陕西省煤矿水害防治技术重点实验室4. 中圣环境科技发展有限公司

摘 要：煤矿开采外排矿井水可能对地表水系水质产生影响,为了研究榆神矿区地表水的水质状况,采集了秃尾河和榆溪河沿程的地表水样各5组,采用数理统计法分析了地表水的水化学特征;运用Piper三线图分析了地表水的水化学类型及其主要离子组成特征;采用Gibbs图和离子相关关系等方法探讨了地表水主要离子的来源及其影响因素。研究结果表明:榆神矿区秃尾河水的TDS为404.32～794.17 mg/L,平均为529.68 mg/L,榆溪河水的TDS为303.73～434.77 mg/L,平均为356.88mg/L,均为弱碱性淡水。地表水阳离子均以Ca²⁺和Na⁺为主,秃尾河水的Ca²⁺和Na⁺平均质量浓度分别为63.33和46.63 mg/L,而榆溪河水的Ca²⁺和Na⁺平均质量浓度分别为61.08和16.44 mg/L;阴离子均以HCO₃^-为主,秃尾河和榆溪河水的HCO₃^-平均质量浓度分别为294.96和225.34 mg/L,地表水的水化学类型以HCO₃^--Ca²⁺为主。秃尾河地表水各水化学参数呈现从上游到下游逐渐降低趋势,而榆溪河地表水各水化学参数呈现从上游到下游逐渐升高的趋势。根据地表水中各化学指标间的相互关系矩阵可知,TDS与K⁺、Na⁺、Mg²⁺、Cl^-、SO₄^2-和HCO₃^-都存在显著的正相关关系,说明这些离子均对TDS有明显的贡献。HCO₃^-分别与K⁺、Na⁺、Ca²⁺存在显著的相关关系,说明这些离子可能来源于同一样物质,可能来源于含钠硅酸盐的溶解。地表水中主要离子主要来源于硅酸盐的岩石风化溶解以及阳离子交换作用,其中SO₄^2-、NO₃^-和Cl^-的浓度局部较高,大部分浓度均较低,说明地表水局部地段受人类活动的轻微影响,但由于河流的径流、混合和稀释等作用,人类活动对地表水水质的影响有限。

关键词：榆神矿区;地表水;水化学特征;Piper三线图;Gibbs图;离子来源;