Análisis sobre las causas del agua subterránea poco profunda con alto contenido de fluoruro en la cuenca de Nanyang

(1) Descripción general de las causas de la distribución del flúor en las aguas subterráneas poco profundas

Al resumir y analizar las características de distribución del flúor en las aguas subterráneas poco profundas en el área plana de la cuenca de Nanyang, Se puede ver que el agua subterránea con bajo contenido de fluoruro se distribuye ampliamente alrededor de la cuenca cerca de las montañas y las crestas montañosas, el agua subterránea con contenido medio de flúor se distribuye principalmente en el centro de la cuenca y el agua subterránea con alto contenido de flúor se distribuye principalmente cerca de la apertura de la cuenca. cuenca central y en áreas locales bajas de la llanura central. El agua subterránea con alto contenido de fluoruro se distribuye principalmente en la parte central de la cuenca cerca de la abertura y en las áreas locales bajas de la llanura central. Hay razones específicas para esta característica de distribución macroscópica.

Como unidad geológica tectónica relativamente independiente y completa, la topografía y las características geomorfológicas únicas de la cuenca de Nanyang proporcionan condiciones naturales favorables para la formación y el desarrollo de un sistema completo de flujo de agua subterránea con fuente y sumidero dentro de la cuenca. Las áreas de erosión de las montañas medias y bajas y las áreas montañosas alrededor de la cuenca de Nanyang constituyen el área de fuente de agua subterránea de la cuenca, y las áreas planas en diferentes lugares en el medio de la cuenca constituyen las áreas de fuente y sumidero de diferentes niveles de sistemas de flujo de agua subterránea.

El análisis de las características climáticas de la cuenca de Nanyang muestra que en verano, debido a la interacción entre la baja presión térmica continental y la alta subtropical del Pacífico, la alta subtropical transporta una gran cantidad de vapor de agua a la provincia de Henan. junto con el viento del sureste. Afectado por la topografía y los accidentes geográficos, el vapor caliente y húmedo del Pacífico occidental se encuentra con el brazo este de las montañas Funiu en la parte norte de la cuenca de Nanyang, formando fácilmente precipitaciones, formando así un patrón de distribución espacial desigual de las precipitaciones en la región. Por lo tanto, aunque la cuenca de Nanyang se encuentra en la zona de transición entre la zona semihúmeda y la zona húmeda a escala macro, tiene precipitaciones relativamente abundantes. Sin embargo, si se reduce la escala, aparecerán ciertas diferencias climáticas en diferentes regiones dentro de la cuenca de Nanyang, y la distribución espacial desigual de la precipitación y la evapotranspiración es una manifestación concreta de esto. De la distribución de las precipitaciones promedio de varios años en el área de Nanyang se puede ver que las crestas en el este de la cuenca de Nanyang, las áreas montañosas en el norte y el oeste y las montañas de Piamonte reciben más precipitaciones que las áreas planas, y las precipitaciones son relativamente abundantes. Debido a que el nivel del agua subterránea está enterrado profundamente y las condiciones litológicas son difíciles, no favorece el ascenso del agua capilar, lo que resulta en una pequeña evaporación. El fuerte efecto de lixiviación de la precipitación atmosférica elimina continuamente el flúor del suelo en esta área. La reducción del flúor en el suelo se agota y reduce la capacidad reguladora del flúor en las aguas subterráneas. El flujo frecuente de agua subterránea hace que cada vez más flúor migre con el agua subterránea, lo que resulta en niveles de fondo de flúor más bajos en el suelo y el agua en estas áreas. Esta es también la razón por la que aparecen grandes áreas de agua subterránea con bajo contenido de flúor en vastas áreas de piedemonte relativamente cercanas a las áreas de fuentes de agua subterránea.

En lo que respecta al sistema de flujo de agua subterránea, debido a la ubicación del área del piedemonte lejos del área de fuente de agua subterránea - las áreas montañosas circundantes están relativamente cerca de las llanuras, el flujo de agua subterránea es corto, el El grado de interacción agua-roca no es suficiente, y la topografía y las condiciones del relieve no son propicias. La recolección de agua subterránea y la transpiración relativamente débil son suficientes para causar el bajo contenido de fluoruro del agua subterránea en el área de Piamonte. Estos son suficientes para hacer que el contenido de fluoruro del agua subterránea en el área del Piamonte sea relativamente bajo. Por el contrario, las áreas planas están lejos de las áreas de fuentes de agua subterránea, el flujo de agua subterránea se extiende considerablemente, la interacción agua-roca es más suficiente y el contenido de flúor en el agua subterránea es relativamente alto, junto con el efecto de evaporación y concentración, el flúor. El contenido de agua subterránea en las zonas llanas es relativamente alto.

Como sumidero regional de aguas subterráneas en la llanura central de la cuenca de Nanyang, el flúor que migra con las aguas subterráneas continúa acumulándose aquí debido a la recarga continua de las aguas superficiales y subterráneas de las áreas montañosas adyacentes. Debido a las precipitaciones relativamente bajas en esta área, el terreno relativamente plano, el caudal de agua subterránea relativamente lento y el largo tiempo alterno del ciclo del agua. Al mismo tiempo, el nivel freático en el área de la llanura es poco profundo y la litología es. delgada, lo que favorece el ascenso de agua capilar. Esto sentó las bases para una intensa evaporación y enriquecimiento en la zona. Por lo tanto, debido a la amplia gama de fuentes de flúor en las zonas montañosas alrededor de la cuenca de Nanyang y a la continua acumulación de sustancias que contienen flúor, junto con la poca profundidad del nivel del agua subterránea y el lento caudal de agua subterránea en las zonas llanas, la Los efectos de la evaporación y la concentración son fuertes y el contenido de flúor en el agua subterránea de la cuenca de Nanyang aumenta gradualmente. /p>

Las fuentes de agua que contienen flúor en las zonas montañosas alrededor de la cuenca de Nanyang, así como la fuerte evaporación y enriquecimiento. Los efectos causados ​​por la poca profundidad del nivel freático y el lento flujo de agua subterránea en las áreas llanas, han llevado al surgimiento de un área de distribución a gran escala de agua subterránea con contenido medio en flúor, y también crea un ambiente ideal para su desarrollo. la formación de aguas subterráneas con alto contenido de flúor en áreas locales.

Dado que la llanura de la cuenca de Nanyang es una zona de alto rendimiento para el trigo, el maíz, el algodón y el tabaco en la provincia de Henan, y el riego agrícola es común, la influencia humana intensificará la evaporación del agua en la zona, lo que provocará la acumulación de sal en el suelo de la zona y en el suelo superficial. El enriquecimiento de flúor sienta las bases para una mayor migración a las aguas subterráneas.

Además, el rango de distribución de las aguas subterráneas profundas con alto contenido de fluoruro es muy pequeño. Debido a la conexión hidráulica entre las aguas subterráneas profundas y las aguas subterráneas poco profundas, se puede concluir que el flúor contenido en las aguas subterráneas profundas tiene una contribución limitada. aguas subterráneas poco profundas, y sólo existe en unas pocas áreas. La recarga de aguas subterráneas profundas que contienen fluoruros tiene un impacto significativo en el contenido de fluoruro de las aguas subterráneas poco profundas. Se concluye además que el flúor en las aguas subterráneas poco profundas con alto contenido de flúor está relacionado principalmente con el enriquecimiento de elementos causado por el efecto de salinización de los continentes poco profundos de la Tierra.

(2) Análisis de los factores que influyen en el enriquecimiento de flúor en aguas subterráneas poco profundas

1 Condiciones climáticas

Las condiciones climáticas tienen cierta influencia en el contenido de flúor en las aguas subterráneas. La influencia del flúor se puede ver en el fenómeno de que el flúor se distribuye principalmente en áreas áridas y semiáridas. El clima árido y semiárido afecta el contenido de flúor en las aguas subterráneas al promover la evaporación y concentración de las aguas subterráneas, lo que favorece la promoción. la evolución de las tendencias altas de flúor en las aguas subterráneas. Es propicio para promover la evolución de las aguas subterráneas hacia un alto contenido de fluoruro.

La cuenca de Nanyang en la provincia de Henan está ubicada cerca del límite climático entre el norte y el sur de mi país. Es la zona de transición de la zona subtropical a la zona templada cálida y tiene un semi-monzón continental típico. clima húmedo. En invierno, bajo el control de masas de aire polar frío de alta presión, la baja presión de las Aleutianas domina el Océano Pacífico oriental, y la situación de la presión del aire cambia de oeste a este, prevaleciendo los vientos del norte y pocas precipitaciones en verano, bajo control; de las masas de aire continentales calientes de baja presión, la alta presión subtropical del Pacífico se mueve hacia el noroeste, la situación de la presión del aire cambia de este a oeste, la dirección del viento es del sur, el vapor de agua es abundante y la precipitación es mayor. La temperatura promedio plurianual es de 15,1 ℃, siendo la más baja en enero, con una temperatura promedio de 1,4 ℃, y la más alta en julio, con una temperatura promedio de 27,4 ℃. Los inviernos son fríos con vientos del noreste y los veranos calurosos con vientos del suroeste. La precipitación promedio plurianual en el área de estudio oscila entre 678,1 y 967,8 mm, siendo la precipitación máxima de 1984,9 mm (1964) y la mínima de 411,7 mm (1976). La mayor parte de la precipitación se concentra de junio a septiembre, representando más del 60% de la precipitación total anual, y la precipitación máxima alcanza el 68%. El período de menor precipitación es de diciembre a marzo, representando aproximadamente el 4,5% de la precipitación total anual. La evapotranspiración promedio de varios años en el área de estudio es de 1725,7 a 1879,5 mm, la evapotranspiración promedio mensual más alta es de 303,4 mm y la evapotranspiración promedio mensual más baja es de 61,1 mm. Los meses con mayor evapotranspiración son de mayo a agosto, representando alrededor del 25% de la evapotranspiración anual, y los meses más pequeños son de noviembre a febrero, representando alrededor del 16,4% de la evapotranspiración anual. Además de los cambios obvios en las precipitaciones mensuales, las precipitaciones estacionales y las precipitaciones anuales, también hay cambios zonales obvios. La vasta zona montañosa cerca del municipio de Sikeshu en el norte del condado de Zhenping y el área cercana al condado de Tanghe son dos áreas con precipitaciones relativamente concentradas, con una precipitación media anual superior a 870 mm. La zona suroeste del condado de Zhenping, incluidas las ciudades de Jiasong, Xiaji, Peiying y Zhaoji, tiene una precipitación media anual relativamente baja, que oscila entre 700 y 720 mm. La precipitación media anual sobre las vastas llanuras oscila entre 720 mm y 800 mm. La evapotranspiración disminuye a medida que aumenta la precipitación y, a la inversa, disminuye a medida que disminuye la precipitación.

Se puede ver en las diferencias zonales en la distribución de la precipitación promedio de varios años (Figura 5-21)

Se puede ver en las diferencias zonales en la distribución de la precipitación promedio de varios años precipitación promedio anual (Figura 5-21), ya sea el área de agua subterránea con alto contenido de fluoruro en el sur de la ciudad de Waitou, el área de agua subterránea con alto contenido de fluoruro cerca de la ciudad de Peiying o el área de distribución de agua subterránea con alto contenido de fluoruro cerca de la ciudad de Guanzhuang-Shi'an. Ciudad de Lihepu, precipitación promedio anual Además de las diferencias regionales, las diferencias regionales en la precipitación promedio anual son relativamente pequeñas. Este fenómeno es particularmente obvio cerca de la ciudad de Peiying. Por lo tanto, el fuerte efecto de concentración de evaporación y la evaporación relativamente grande son las características climáticas de la ciudad. Agua subterránea con alto contenido de fluoruro en estas áreas. La formación proporciona condiciones favorables.

Figura 5-21 Mapa de contorno de precipitación promedio de varios años en el área de Nanyang (unidad: mm)

2 Profundidad del nivel freático y litología de poros

Obviamente. , cuanto más seco es el clima, menor es la humedad relativa y más fuerte es la evaporación. Además del clima, la profundidad del nivel freático y la litología de la cámara de gas también influyen en el grado de concentración de la química del suelo y del agua subterránea al afectar las concentraciones de evaporación. Por lo tanto, el clima, la profundidad del nivel freático y la litología de los poros interactúan para influir en el contenido de flúor en el agua subterránea al afectar la evaporación.

Durante el proceso de evaporación, solo el agua subterránea dentro de un rango de profundidad adecuado puede suministrar continuamente humedad al suelo a través del agua capilar generada por fenómenos capilares, manteniendo así la continuidad de la evaporación del suelo. Si la profundidad del nivel freático excede la elevación capilar máxima correspondiente a una determinada litología del suelo, el agua capilar suministrada por el agua subterránea al suelo se desconectará del agua del suelo, lo que es muy desfavorable para la evaporación continua.

Investigaciones relevantes muestran que cuanto menos profunda esté enterrada la superficie freática, mayor será la intensidad de la evaporación. La intensidad de la evaporación estable freática y la relación entre la evaporación y la profundidad del nivel del agua se muestran en la Figura 5-22. Se puede observar que dentro de un cierto rango, a medida que aumenta la profundidad de buceo, la intensidad de la evaporación aumenta ligeramente cuando se llega a cierta profundidad, a medida que aumenta la profundidad de buceo, la intensidad de la evaporación comienza a disminuir hasta llegar a cero; Cuando la profundidad del nivel del agua es inferior a 2 m, la cantidad de evaporación aumenta significativamente a medida que disminuye la profundidad del buceo; cuando la profundidad del nivel del agua es superior a 2 m, la cantidad de evaporación disminuye significativamente.

Figura 5-22 La relación entre la intensidad de evaporación estable freática y la cantidad de evaporación y la profundidad del nivel del agua

La influencia de la litología de la zona de bolsas de gas en la evaporación del agua subterránea se debe principalmente al cambio de altura y velocidad de ascenso capilar para lograr el impacto. La altura máxima de elevación capilar de la litología de la zona de la bolsa de aire se muestra en la Tabla 5-9. La altura máxima de elevación capilar de arena media y arena fina es pequeña, que es mucho menor que la altura máxima de elevación capilar del suelo arcilloso. La altura de elevación capilar del suelo arcilloso es mayor, pero la velocidad de elevación capilar es menor. En la zona de bolsas de aire entre dos componentes como la marga, el capilar se eleva a una gran altura y velocidad, y la intensidad de la evaporación freática es relativamente alta.

Tabla 5-9 Altura máxima de elevación capilar del suelo

(Según Cillin-Bekchulin, 1958)

Nivel de agua subterránea en el área donde se encuentran aguas poco profundas con alto contenido de flúor. El agua subterránea se encuentra en la cuenca de Nanyang. Consulte la Tabla 5-10 para conocer la profundidad del entierro. Como se puede ver en la Tabla 5-10, la profundidad de entierro del agua subterránea varía de 0,4 a 5,1 m, con una amplia gama de cambios, pero todos están dentro del rango máximo de altura de elevación capilar de arcilla y marga en el área. La zona de la bolsa de gas en la zona plana de la cuenca de Nanyang se compone principalmente de arcilla arcillosa, suelo arcilloso, una pequeña cantidad de limo y arena fina. La superposición escalonada de estos suelos litológicos favorece el ascenso del agua capilar. La profundidad del nivel freático cerca del municipio de Peiying y la ciudad de Guanzhuang, donde se distribuyen aguas subterráneas poco profundas con alto contenido de fluoruro, es relativamente pequeña. Las condiciones climáticas relativamente secas, la litología especial y la profundidad del nivel freático subterráneo de la cuenca de Nanyang promueven la continuación y concentración de la transpiración, afectando así el contenido de flúor en el suelo y el ambiente acuático de la zona.

Tabla 5-10 La profundidad del agua subterránea en el área donde se encuentran aguas subterráneas poco profundas con alto contenido de flúor en la cuenca de Nanyang

También se puede ver en las reglas de diferenciación sedimentaria de rocas y El suelo en la llanura aluvial Las partículas depositadas en el área son más gruesas y el nivel del agua subterránea está enterrado más profundamente, lo que no favorece el aumento de agua capilar. Además, las características climáticas de grandes precipitaciones y lluvias intensas resultan en relativamente pequeñas. Evaporación Por lo tanto, la salinidad del agua subterránea en el área del Piamonte, La concentración de evaporación es menor que la del ambiente del suelo. Por lo tanto, la salinidad del agua subterránea en la zona del Piamonte es baja y el contenido de flúor es pequeño. Por el contrario, en las zonas planas hacia el centro, factores como una mejor clasificación de los sedimentos de grano fino, la poca profundidad del agua subterránea y el clima relativamente árido favorecen la evaporación y la concentración del agua subterránea, promoviendo así un aumento del contenido de flúor.

3. Topografía

La topografía es una condición importante que afecta la migración y el enriquecimiento de flúor en aguas subterráneas poco profundas. Afecta el proceso de migración y acumulación de flúor en aguas subterráneas al moldear las condiciones hidrodinámicas.

Como todos sabemos, la composición química de las aguas subterráneas es el resultado de diversas reacciones hidroquímicas entre las aguas subterráneas y los medios geotécnicos que fluyen a través de ellas. La química del agua subterránea tiene principalmente las funciones de filtración, concentración, descarbonización, desulfuración y adsorción alterna de cationes. La composición química del agua subterránea cambia con el proceso de flujo y muestra una distribución regular.

Investigaciones relevantes muestran que la composición química de cualquier punto del sistema de flujo de agua subterránea depende principalmente de los siguientes factores: la composición química del agua de entrada externa; ② el flujo y la velocidad del agua subterránea; ③ los medios encontrados durante el proceso de flujo; Diversos eventos que ocurren durante el proceso de flujo. Química del agua.

En lo que respecta al sistema de flujo de agua subterránea, las características hidroquímicas del sistema de flujo de agua subterránea en diferentes niveles son muy diferentes. En igualdad de condiciones, cuanto más tiempo permanezca el agua subterránea en la formación rocosa, mayor será la diferencia entre las características hidroquímicas del sistema de flujo de agua subterránea. Más fluirá de la roca circundante y más ingredientes estarán disponibles en el suelo a través de la disolución y la filtración. El flujo de agua en el sistema de drenaje regional es largo, lento y entra en contacto con muchas formaciones rocosas, por lo que la composición química del agua subterránea en el área de drenaje es más compleja. En el sistema de flujo local, la distancia del flujo de agua es corta y la velocidad del flujo es rápida, por lo que la composición química del agua subterránea en el área de descarga es correspondientemente simple. En el caso de un terreno complejo, la composición química del agua subterránea en un área local se convierte en la influencia superpuesta del sistema de flujo local y del sistema de flujo regional, como se muestra en la posición del punto d en la Figura 5-23.

Figura 5-23 Diagrama esquemático del sistema de flujo de agua subterránea

(Modificado según Wang Dachun et al., 2006)

Las condiciones topográficas y geomorfológicas son precisamente a través de dar forma al campo hidrodinámico Esto a su vez afecta el flujo de agua subterránea y proporciona una base para la formación de sistemas de flujo de agua subterránea en diferentes niveles.

La distribución de flúor en las aguas subterráneas poco profundas de la cuenca de Nanyang (Figura 5-22) muestra que el contenido de flúor en las aguas subterráneas poco profundas varía desde la zona montañosa baja y montañosa en el borde de la cuenca de Nanyang hasta la granito desnudado y luego a la suave llanura de acumulación. Cambios regulares. El contenido de flúor de las aguas subterráneas poco profundas en colinas y zonas montañosas bajas es bajo, en su mayoría inferior a 0,5 mg/L. El contenido de flúor de las aguas subterráneas poco profundas en el montículo de denudación comenzó a aumentar, y se distribuyeron aguas subterráneas con bajo contenido de flúor y aguas subterráneas con contenido medio de flúor. Hubo signos de transición de aguas subterráneas con bajo contenido de flúor a aguas subterráneas con contenido medio de flúor. El contenido en Tangying Village, Linpo Town, Dengzhou City ha alcanzado 1,0 mg/L. En el área plana suavemente apilada en la parte centro-sur de la ciudad, el agua subterránea con alto contenido de fluoruro se distribuye en parches. Hay 8 aguas subterráneas poco profundas con alto contenido de fluoruro en el área de estudio donde el contenido de flúor cambia regularmente. Entre los 8 puntos de muestreo de aguas subterráneas poco profundas con alto contenido de fluoruro en el área de estudio, a excepción del punto de toma de agua en la aldea de Tangying, ciudad de Linpo, los otros puntos de toma de agua se distribuyen en el área plana de acumulación suave. El punto más alto está cerca de la aldea de Gaozhuang. La ciudad de Lihepu, condado de Xinye, contiene flúor en una cantidad de hasta 2,90 mg/l.

Como se mencionó anteriormente, el área de Nanyang es una cuenca semicerrada rodeada de montañas en tres lados en el oeste. al norte y al este, con una abertura inclinada hacia el sur Las montañas de erosión y denudación se distribuyen principalmente en el norte y el oeste, la región oriental se distribuye mayoritariamente en cerros denudados. Hay granitos erosionados en el este, montañas bajas y colinas en el suroeste y sureste, y grandes llanuras aluviales en la región central. Crestas y granitos en forma de tambor se encuentran dispersos en la interfaz entre llanuras y montañas. La cuenca está rodeada de montañas en tres lados y el terreno es alto; el área de la llanura central es abierta en el norte y se reduce gradualmente hacia el sur. Las características topográficas bajas y planas impulsan las aguas subterráneas en el área de estudio y los elementos minerales. contenidos en el agua para converger hacia las áreas bajas (Figura 5-veinticuatro). Debido a la continua evaporación y acumulación, en el área de las Llanuras Centrales se forma fácilmente agua subterránea con alta salinidad y alta fluoración.

Figura 5-24 Diagrama hidrodinámico de migración y enriquecimiento de flúor

Obviamente, el análisis anterior es para la cuenca de Nanyang, no para todas las áreas locales. Por ejemplo, en el área de la llanura central de la cuenca de Nanyang, las aguas subterráneas con alto contenido de fluoruro se distribuyen solo esporádicamente en la cuenca, mientras que las aguas subterráneas poco profundas con contenido medio o incluso bajo en flúor se distribuyen alrededor del área de distribución de aguas subterráneas con alto contenido de fluoruro. La razón tiene mucho que ver con la topografía y los accidentes geográficos.

A través de un análisis más detallado de la topografía y las características del relieve de la llanura de la cuenca de Nanyang, se puede ver que la vasta llanura en el medio de la cuenca no es todo terreno plano. Hay crestas desnudas, granito ondulado y. crestas aisladas esparcidas por la periferia de la llanura de colinas. La distribución escalonada de estas llanuras, granito y colinas bajas forma aún más las características topográficas onduladas y complejas de la llanura de la cuenca de Nanyang. En lo que respecta al área local de la cuenca de Nanyang, la migración y acumulación de flúor en aguas subterráneas poco profundas no solo están controladas por la topografía y los accidentes geográficos macrorregionales, sino que también están relacionadas con la microtopografía y las condiciones del relieve. La existencia de condiciones microtopográficas y geomorfológicas hace que el contenido de flúor de las aguas subterráneas poco profundas con alto contenido de flúor varíe de un lugar a otro, incluso dentro del área de distribución.

En otras palabras, la distribución escalonada de diferentes tipos de accidentes geográficos en el área ha tenido diferentes niveles de impacto en áreas locales de la llanura al configurar diferentes niveles de sistemas de flujo de agua subterránea.

Es esta influencia la que hace que varíe la distribución del flúor en las aguas subterráneas poco profundas en áreas locales.

En el área de Nanyang, algunas aguas subterráneas de Gangdian también tienen un alto contenido de fluoruro. La razón de este fenómeno es que ambos lados de Gangdian son a menudo ríos o canales fluviales antiguos, y su litología es principalmente grava y acuíferos. El acuífero tiene una fuerte permeabilidad al agua, pero las tierras montañosas a menudo están hechas de arcilla de grano fino. El acuífero tiene poca permeabilidad al agua, pero su altura de elevación capilar es grande, lo que hace que el contenido de sal en el agua cambie de buena permeabilidad al agua a agua pobre. permeabilidad en condiciones de sequía y evaporación. Esto da como resultado que, en condiciones de sequía y evaporación, el agua y la sal se transportan desde áreas bajas con buena permeabilidad a colinas con poca permeabilidad, y la sal se acumula cerca de la superficie de las colinas durante la precipitación, la sal en las bolsas de aire se filtra; El agua subterránea con la precipitación debido a la mala permeabilidad del agua de las colinas, el agua y la sal no pueden descargarse suavemente hacia ambos lados, lo que resulta en un alto contenido de fluoruro en el agua subterránea en las áreas montañosas. Las reglas de migración de agua y sal en condiciones de precipitación y evaporación en colinas se muestran en la Figura 5-25.

Figura 5-25 Diagrama esquemático del modelo de migración de agua y sal en áreas montañosas

Para estudiar el impacto de las condiciones microtopográficas en la distribución de flúor en aguas subterráneas poco profundas en diferentes áreas locales , seleccionamos Dayangying-Huang Se analizaron en detalle tres secciones, Nigou, Quling-Liuyan y Liupo-Xiaguanying. Se seleccionaron tres secciones, Dayangying-Huangnigou, Quling-Liuyan y Liupo-Xiaguanying, para un análisis detallado y se dibujó un diagrama esquemático del sistema de flujo de agua subterránea, como se muestra en la Figura 5-26 a la Figura 5-28.

Figura 5-26 Perfil de migración de sal de la sección Dayangying-Huangyagou

Figura 5-27 Perfil de migración de sal de la sección Quling-Liuyan

Figura 5- 28 Perfil de migración de sal de la sección Liupo-Xiaguanying

(1) La Figura 5-26 es un perfil de migración de sal de la sección Dayangying-Huangyagou. (1) La Figura 5-26 muestra la sección Danyangying-Huangyagou, comenzando desde Danyangying en Dengzhou a la izquierda hasta la aldea de Huangyagou en el municipio de Guotan, Tanghe a la derecha. Es el área de distribución de aguas subterráneas con alto contenido de fluoruro en las llanuras centrales cercanas. la apertura de la cuenca y es la cuenca de Nanyang El punto de convergencia de los sistemas actuales regionales. La sección se extiende casi de este a oeste, con una distancia horizontal de aproximadamente 48 km y una diferencia de altura vertical de 0 a 8,0 m. De oeste a este, fluyen ríos importantes como Baihe, Lihe, Jianhe y Tanghe, y hay. En el medio hay muchas acequias y canales de riego artificiales. Se puede ver en los resultados de la detección del contenido de iones de fluoruro del agua subterránea cerca de la línea del perfil que el contenido de fluoruro del agua subterránea en la sección al este del río Tang y al oeste del río Baihe es bajo, que es un área de distribución de agua subterránea con bajo contenido de flúor de menos. superior a 0,5 mg/l. El contenido de fluoruro en el agua subterránea desde Mengying hasta la ciudad de Lihepu es bajo. La sección desde Mengying hasta el municipio de Lihepu es el área de distribución de agua subterránea con contenido medio de flúor, mientras que la sección desde el municipio de Lihepu hasta Zhangzhuang es agua subterránea poco profunda con alto contenido de flúor con un contenido de flúor de hasta 2,9 mg/L, lo que la convierte en el agua subterránea con el mayor contenido de fluoruro en la cuenca de Nanyang.

Como se puede ver en la Figura 5-26, el terreno de esta área es alto en ambos lados y bajo en el medio. En el medio de la sección, el área desde la ciudad de Lihepu hasta Zhangzhuang está parcialmente elevada, con una pequeña diferencia de altura de elevación local de 0 a 3,0 m; el área desde Mengying hasta la ciudad de Lihepu es una depresión, con una diferencia de altura local de 0 a 3,0 m; 2,0 metros.

Como se puede ver en la Figura 5-26, la profundidad del nivel freático en la cuenca de Nanyang es de 0,5 a 0,6 m. Se puede ver en la Figura 5-26 que la profundidad del nivel del agua subterránea en la sección occidental desde Dayangying hasta Baihe, la sección media desde la ciudad de Lihepu hasta Zhangzhuang y la sección oriental desde Jiamiao hasta Huangyigou es relativamente grande. La profundidad del nivel freático es relativamente grande y la zona envuelta en aire es gruesa, entre 5 y 8 metros.

Los cambios en el nivel de las aguas subterráneas locales causados ​​por el relieve topográfico y las conexiones hidráulicas entre los ríos y las aguas subterráneas también hacen que los sistemas de flujo de aguas subterráneas locales se anidan en los sistemas de flujo inferior. Se puede ver por la tendencia cambiante de los niveles de agua subterránea que el área desde Mengying hasta Zhangzhuang constituye el punto de convergencia de los sistemas locales de flujo de agua subterránea en el perfil.

El río Tang y el Baihe fluyen de norte a sur a través del este y oeste del perfil respectivamente. De las reglas de diferenciación de la sedimentación de rocas y suelos en las zonas de distribución de los ríos se desprende que la arena fina más gruesa y la arena fina se depositan principalmente cerca de los ríos, lo que hace que la conexión hidráulica entre las aguas subterráneas y las aguas superficiales sea más estrecha y más susceptible a la influencia de los ríos. Favorece la acumulación de sal. Además, estos dos sitios forman simultáneamente el área de origen del sistema de flujo de agua local, por lo que hay menos fluoruro en el agua subterránea. El área desde Mengying hasta Zhangzhuang no es solo el área de captación del sistema regional de flujo de agua subterránea, sino también el área de captación potencial del sistema de flujo de agua subterránea local.

La razón principal por la que el contenido de fluoruro del agua subterránea en el área desde la ciudad de Lihepu hasta Zhangzhuang excede el estándar es que la profundidad del entierro del agua subterránea en esta área es mayor que la entre Mengying y la ciudad de Lihepu, y el gas- La capa de soporte es más gruesa. En condiciones de sequía, el agua subterránea repone continuamente la evaporación del agua capilar del suelo. La zona vadosa espesa hace que la sal se acumule en la parte superior del agua capilar de soporte, proporcionando las condiciones para el almacenamiento de sal del suelo y, por lo tanto, el flúor se almacena en la zona vadosa. . Dado que el terreno es relativamente alto, es más propicio para la evaporación. En caso de una fuerte evaporación, la tendencia del movimiento del agua del suelo y del agua capilar en las áreas circundantes también se inclina hacia esta área, y la sal queda atrás cuando se evapora. Cuando ocurre precipitación, el efecto de lixiviación de la precipitación atmosférica en el suelo hace que el flúor en la superficie del suelo y parte del flúor almacenado en los estomas debido a la evaporación migren con la sal al agua subterránea debajo de los estomas, lo que resulta en un aumento relativo en el contenido de iones fluoruro en el agua subterránea. Por lo tanto, en el suelo de la zona del airbag se acumula una gran cantidad de iones y sales de fluoruro, lo que en cierta medida constituye una "fuente de flúor" en las aguas subterráneas, lo que hace que el contenido de flúor en las aguas subterráneas sea mayor que el de las zonas circundantes. .

El municipio de Mengying a Lihepu es también el área de captación del sistema de flujo de agua subterránea. Debido a la delgada zona de entrada de aire, el contenido de flúor del agua subterránea es relativamente moderado y es el área de distribución de. ​​aguas subterráneas con contenido medio en flúor. Debido al fino espesor de la zona arrastrada, en condiciones de intensa evaporación, la humedad del suelo puede alcanzar fácilmente la superficie a través del suministro de agua capilar y es más probable que el flúor se acumule en la superficie. Bajo la influencia de la precipitación atmosférica, el flúor acumulado en la superficie es relativamente fácil de ingresar al agua subterránea y migrar, junto con la influencia de la escorrentía superficial de las zanjas, el río Lijiang y otros lugares, se produce este fenómeno.

(2) La Figura 5-27 es la sección Quling-Liuyan, que cruza el área de distribución de aguas subterráneas poco profundas con alto contenido de fluoruro cerca del municipio de Peiying, ciudad de Dengzhou, que se distribuye en el noroeste de la llanura de la cuenca de Nanyang. El borde, cerca de las tierras altas, es el área de captación de aguas subterráneas poco profundas en el área, y también es el área de fuente de aguas subterráneas en el centro de la llanura más allá. La distancia de corte horizontal del perfil es de unos 20 km y la diferencia de altura del terreno local es de 0 a 4,0 m. El río Tujia y el río Yanling fluyen de oeste a este y el río Yanling fluye de noroeste a sureste. zanjas en el perfil. A juzgar por la distribución del contenido de fluoruro en el agua subterránea en el perfil, el contenido de iones de fluoruro en el agua subterránea cerca del río Tuanhe y el río Yanling es bajo, lo que indica que se trata de agua subterránea con bajo contenido de fluoruro. El contenido de iones de fluoruro en el agua subterránea desde la aldea de Heping hasta Huwan en el medio del perfil es alto, excediendo el estándar del agua potable en 1,0-1,5 mg/L. El contenido de iones fluoruro en las aguas subterráneas de otras zonas es intermedio.

El contenido general moderadamente bajo de flúor en las aguas subterráneas de esta zona está relacionado con la ubicación del perfil. En primer lugar, esta área sirve como área de origen del sistema de flujo de agua subterránea formado por la cuenca de Nanyang y el área de las Llanuras Centrales. El flúor que migra con el agua subterránea continúa migrando al área de las Llanuras Centrales, formando así las características de movimiento. de fácil migración de iones fluoruro en esta área. En segundo lugar, el campo de granito circundante sirve como zona de captación de agua subterránea. Debido a la corta distancia, la interacción agua-roca es insuficiente. Aunque los iones de fluoruro en el agua subterránea pueden acumularse, el contenido no excede el estándar debido a la migración de flúor. , lo que resulta en un mayor contenido de fluoruro en el agua subterránea. Por lo tanto, la distribución de las aguas subterráneas con flúor y con bajo contenido de flúor debería estar dominada en la región, lo que también se puede ver en el mapa de distribución de flúor de las aguas subterráneas poco profundas en la cuenca de Nanyang (ver Figura 5-2).

La existencia de depresiones fluviales locales ha enriquecido el flúor desde la aldea de Heping hasta Huwan. Dado que esta área y el área adyacente de distribución de agua subterránea con contenido medio de flúor constituyen el área de captación del sistema de flujo de agua subterránea local, el flúor en el agua subterránea con contenido medio de fluoruro adyacente continúa acumulándose y no hay grandes ríos cercanos. El área se alterna con relativa lentitud y el nivel freático está profundamente enterrado. La superficie menos profunda proporciona condiciones favorables para la evaporación de grandes cantidades de agua. La poca profundidad del nivel freático proporciona condiciones favorables para la evaporación de grandes cantidades de agua. Por lo tanto, afectado por el sistema de flujo de agua subterránea local, el contenido de flúor en algunas áreas de la región aumentó aún más, formando aguas subterráneas con alto contenido de fluoruro.

(3) La Figura 5-28 también puede reflejar este fenómeno de anidamiento mutuo y superposición de sistemas de flujo de agua subterránea en diferentes niveles y niveles. La cuenca de Nanyang donde se ubica esta sección está cerca del centro de las Llanuras Centrales y está ubicada en la orilla occidental de los ríos Baihe y Lianhe. La tendencia general del flujo de aguas subterráneas es de norte a sur.

Debido a su proximidad al centro de la cuenca, esta área es el lugar de reunión del sistema regional de flujo de agua subterránea compuesto por las áreas montañosas y planas de la cuenca de Nanyang. Sin embargo, como se puede ver en la Figura. 5-28, también hay sistemas de flujo de agua locales más pequeños.

Debido a la influencia del río, el nivel del agua subterránea cerca del río Concrete, el río Lianhe y el río Baihe es relativamente alto, formando la fuente del sistema de flujo local. Además, las condiciones alternas del agua subterránea. alrededor del río son buenos y el contenido de iones de fluoruro en el agua subterránea cerca del río es alto. En el perfil, hay un fenómeno de acumulación de agua subterránea desde Gangzhuang hasta Houlingpo. De manera similar, debido a la influencia de la acumulación de flúor alrededor de la cuenca de Nanyang y en ambos lados del perfil que migra con el agua subterránea, las fuertes condiciones de evaporación y el almacenamiento y liberación de flúor en la zona vadosa de 5 a 9 m de espesor, el fluoruro del agua subterránea de Gangzhuang a Houlingpo tiene El contenido excede el estándar.

4. La relación de suministro y descarga entre aguas subterráneas de profundidad media y aguas subterráneas poco profundas

Los mapas de contorno de aguas subterráneas de profundidad media y aguas subterráneas poco profundas se dibujaron con base en los datos existentes (Figura 5-29). ), como se muestra en la Figura 5-29, la relación de suministro y descarga entre aguas subterráneas de profundidad media y aguas subterráneas poco profundas es básicamente la misma. Como se muestra en la Figura 5-29, el patrón básico del nivel del agua subterránea en la cuenca de Nanyang es que el nivel del agua subterránea disminuye gradualmente desde el pie de monte cerca del borde de la cuenca hasta el centro de la cuenca. el piedemonte es más alto que los niveles freáticos medios y profundos. El nivel freático es más alto que el nivel freático medio y profundo. El nivel del agua subterránea poco profunda en el área del piedemonte es generalmente más alto que el nivel del agua subterránea de profundidad media, mientras que generalmente ocurre lo contrario en las áreas planas, donde el nivel del agua subterránea de profundidad media es más alto que el nivel del agua subterránea poco profunda. En el medio de la cuenca, hay dos áreas artesianas de aguas subterráneas locales, una en el área del municipio de Waizi, el municipio de Bainiu y el municipio de Yingzhuang, y la otra en el área desde el municipio de Tonghe hasta el municipio de Lidian.

Al comparar los mapas de distribución de flúor en las aguas subterráneas profundas y poco profundas de la cuenca de Nanyang (ver Figura 5-2 y Figura 5-3) y su relación con la ubicación del área artesiana, se puede observar que Waizixiang, Bainiu Las áreas artesianas en el municipio y el municipio de Yingzhuang corresponden a la distribución de flúor en las aguas subterráneas profundas y poco profundas en la cuenca de Nanyang, mientras que las áreas artesianas en el municipio de Waizi, el municipio de Bainiu y el municipio de Yingzhuang corresponden a la distribución de flúor en las aguas subterráneas profundas y poco profundas en la cuenca de Nanyang. El mapa de distribución de flúor corresponde al área de distribución de aguas subterráneas de profundidad media con bajo contenido de flúor y al área de distribución de aguas subterráneas de capa poco profunda, con contenido medio y alto de flúor. que existe un contacto directo evidente entre el agua subterránea de profundidad media y el agua poco profunda en esta zona. El tipo químico de agua subterránea profunda en esta área es HCO3-Cl-Na-Ca y el tipo químico de agua subterránea poco profunda es Cl-HCO3-SO4-Ca. Al comparar los tipos químicos de aguas subterráneas profundas y aguas subterráneas poco profundas, también podemos ver la estrecha conexión entre ambas. Precisamente debido a la recarga continua de aguas subterráneas poco profundas a partir de aguas subterráneas de profundidad media, el contenido de Cl en las aguas subterráneas poco profundas aumenta significativamente. Por lo tanto, si bien el agua subterránea de profundidad media aporta una cierta cantidad de flúor al agua subterránea poco profunda, también diluye hasta cierto punto el contenido de iones de fluoruro en el agua subterránea poco profunda de la zona. Por lo tanto, bajo el efecto combinado de factores ambientales superficiales y aguas subterráneas con bajo contenido de flúor medio y profundo, las aguas subterráneas poco profundas en esta área muestran el fenómeno de las aguas subterráneas locales con alto contenido de flúor que rodean la distribución de aguas subterráneas con contenido medio de flúor a gran escala.

El área artesiana desde el municipio de Tonghe hasta el municipio de Lidian también tiene el fenómeno de que las aguas subterráneas medias y profundas reponen algo de flúor en las aguas poco profundas. El agua en la zona montañosa del norte y el área de la cresta oriental y las aguas subterráneas profundas reponen flúor en esta área. La migración ofrece la posibilidad de formación a gran escala de aguas subterráneas poco profundas con contenido medio de flúor en la zona.

Además, los niveles de agua subterránea media y profunda cerca de la ciudad de Peiying son relativamente más altos que los niveles de agua subterránea poco profundos. También puede haber una relación hidráulica en la que las capas profundas complementan a las superficiales, lo que a su vez causa los niveles altos. agua subterránea con flúor en las capas medias y profundas para afectar el contenido de fluoruro en las aguas subterráneas poco profundas.

5. Condiciones hidrológicas

Como se mencionó en la introducción, el espacio de agua subterránea donde se encuentra el punto de muestreo de agua subterránea puede considerarse como un sistema abierto multifacético y de múltiples fases con obvias características. química hidrogeológica. características no lineales del sistema. Además de las conexiones químicas directas o indirectas entre los componentes dentro del sistema, como la roca (suelo), el agua, el gas y la vida, también existe un intercambio continuo de materia y energía entre el sistema y el entorno externo. Según la teoría del sistema, debido a las condiciones geológicas y climáticas relativamente estables en la cuenca de Nanyang, la entrada y salida del sistema de agua subterránea en la cuenca de Nanyang son relativamente estables. Cada componente dentro del sistema puede coordinar las intrincadas relaciones entre los dos. componentes a través de la autoorganización para formar una estructura unificada, eliminando así la influencia de factores de interferencia externos del sistema y manteniendo el estado macroscópicamente estable del sistema. Lo mismo ocurre con el microambiente hidrogeoquímico de los sitios de muestreo de aguas subterráneas con escalas espaciales muy pequeñas.

Por lo tanto, además de conocer las reglas de migración y enriquecimiento de flúor en el contexto geológico regional de la cuenca de Nanyang representado por las escalas macro y meso y el sistema de flujo de agua subterránea local regional, también se debe prestar atención. Se debe prestar atención a la microestructura hidrogeológica y química. Un fenómeno de "multitipo" en el medio ambiente, porque se trata de la relación sinérgica entre los componentes del microambiente hidrogeológico y químico en el que se encuentran las aguas subterráneas. Esto se debe a que el efecto sinérgico entre varios componentes en el microambiente hidrogeológico donde se encuentra el agua subterránea es la clave para determinar si el agua subterránea en el punto de muestreo tiene un alto contenido de fluoruro. Lo que es seguro es que el contenido de iones fluoruro en diferentes muestras de agua está directamente relacionado con las diferencias en el microambiente hidrogeológico de los diferentes puntos de muestreo.

Figura 5-29 Mapa hidrogeológico de aguas subterráneas poco profundas, medias y profundas en la cuenca de Nanyang

La investigación sobre muestras de agua subterránea en la cuenca de Nanyang muestra que en H-C-N-S-Ca-Na-Mg, H-C-S-N- Entre los tipos hidroquímicos como Ca-Mg-Na y H-S-N-Ca-Mg-Na, la probabilidad de que aparezcan aguas subterráneas con alto contenido de flúor es relativamente alta. Se puede ver que entre los cationes de estos tipos hidroquímicos, domina el contenido de Ca2. Las razones por las cuales las muestras de agua representadas por estos tipos hidroquímicos tienen una probabilidad relativamente alta de agua subterránea con alto contenido de fluoruro son aproximadamente las siguientes: 1) Debido a las estadísticas. El tamaño de la muestra de los tipos hidroquímicos cuyos cationes están dominados por el contenido de Na es demasiado pequeño, lo que resulta en una baja probabilidad de aguas subterráneas con alto contenido de fluoruro en muestras de agua representadas por el contenido de Ca2, lo que resulta en una baja probabilidad de aguas subterráneas con alto contenido de fluoruro representadas por estos tipos hidroquímicos. de agua subterránea con alto contenido de flúor que aparece en muestras de agua es relativamente alta 2) Debido a que el tamaño de la muestra del tipo hidroquímico en el que el contenido de Na es el catión principal en el tipo hidroquímico estadístico es demasiado pequeño, la muestra de agua representada por el contenido de Ca2 aparecerá con alta La probabilidad de que haya agua subterránea con alto contenido de fluoruro es demasiado baja, lo que da como resultado una probabilidad relativamente alta de agua subterránea con alto contenido de fluoruro en muestras de agua representadas por estos tipos hidroquímicos. (i) Los resultados estadísticos de los tipos hidroquímicos dominados por el contenido de Ca2 son menos comparables, es decir, la probabilidad de que el agua subterránea tenga un alto contenido de flúor en estos tipos hidroquímicos puede no ser alta, lo que se amplifica debido a la falta de una comparación efectiva. (ii) Dado que el microambiente hidroquímico del agua subterránea es un ambiente abierto, el estado hidroquímico del agua subterránea en el punto de muestreo es un "estado transitorio" en lugar de un "estado final", es decir, diferentes muestras de agua están muy lejos del estado estable. en diferentes grados, lo que da como resultado muestras de agua. La velocidad y el alcance del proceso de reacción no están sincronizados. En otras palabras, cada muestra de agua está a una distancia diferente del estado estable, lo que hace que la velocidad de cada reacción en la muestra de agua sea asíncrona y el grado de reacción sea diferente. Algunas pueden estar ya en la etapa de reacción completa, mientras que algunas pueden estar ya en la etapa de reacción completa. Algunas reacciones son todavía muy incompletas. Por lo tanto, la composición del agua subterránea es diferente y el contenido de iones fluoruro en el agua subterránea también es diferente. Etapas o grados similares de reacciones químicas también pueden ser una razón importante para la aparición de niveles altos de fluoruro. (iii) Dado que el método experimental utilizado en este estudio mide todos los estados solubles del flúor en la solución acuosa, incluidos los iones fluoruro y los iones complejos de fluoruro, el F- medido cuando el contenido de Ca2 es alto puede liberarse de los iones complejos originales. El contenido de F en las aguas subterráneas no es alto. ④ Hay dos ecuaciones de reacción dominantes en el agua subterránea, a saber, CaF2←→Ca2 2F- y NaF←→Na F-. También hay otras reacciones de coordinación y efectos sinérgicos entre los componentes que aún no están completos. Deja muchas posibilidades para la concentración de iones de fluoruro en el agua subterránea.

La investigación sobre la relación entre las diferencias en el microambiente químico del agua y el contenido de flúor en las aguas subterráneas se detallará en los siguientes capítulos y no se presentará aquí.

Cabe señalar que el efecto de control de las condiciones químicas del agua sobre la acumulación de iones fluoruro en el microambiente químico del agua también se verá interferido por otros factores del entorno geológico de fondo, como la presencia de flúor. -que contienen sedimentos. Esto puede provocar niveles más altos de fluoruro en las aguas subterráneas circundantes. Además, el intercambio de fluoruro entre suelos y aguas subterráneas donde la migración local de fluoruro es alta puede debilitar este efecto de control. Aunque las condiciones hidroquímicas tienen un fuerte efecto de control sobre la agregación o no agregación de iones fluoruro en el microambiente hidroquímico, también está relacionado con diversas condiciones ambientales, por lo que las condiciones hidroquímicas junto con otros factores afectan el contenido de flúor en el agua subterránea.