水化学分析方法在水电工程的应用

伴随着当前经济社会的不断发展和科学技术的不断进步，各个国家在水电工程勘探中的竞争也在不断加强，高科技的应用使得水电勘探变得更加便利、有效，在该行业自身得到巨大的品质提升的同时，也为国家节省了大量的经济资源，利于我国经济社会的发展。对此，本文着重就水化学分析方法在水电工程勘探中的应用过程及效果进行探讨。

1水化学分析法概述

水化学是一门研究天然水的化学成分及其分布和演变过程的学科，其研究的天然水分布涵盖有时间和空间上的分布，其研究的内容主要包括化学成分、水化学成分的形成以及水质评价、监测、预警等方面。在具体的实践应用过程中，水化学分析法主要结合地质的裂隙资料来分析水化学的类型和成分以及其在空间分布上的变化规律，还可以就水流的方向以及岩性变化特点展开研究，对不同水型的特征也有很好的鉴别作用。

2水化学分析方法在实际勘探中的应用原则

(1)水化学方法的现场观测。实践表明，至于地下水，由于其物理性质和化学成分有非常密切的联系，在一定程度上，地下水的化学成分可以存在对其环境特性产生直接反应。因此，在利用水文地质勘探手段研究地下水的化学成分时，首先需要详细了解地下水的物理性质。一是监测地下水温度。在自然界中，在一定温度下进行许多化学变化，水的化学元素的温度和溶解度有一定的影响。其次，监测水的电导率。地下水的电导率是其反映不仅离子在水中的强度，而且还反映总离子的组成和溶解的无机物质的组成的能力的主要反映。此外，测定水中的溶解氧做功。溶解氧浓度是其环境状态的直接反映。最后，水质对PH值的科学有效监测。地下水的pH值很容易受地下水中H浓度的影响，化学元素的迁移是影响pH变化的主要因素。(2)水化学特征的实验分析。水的矿化度。在水的化学表征中，矿化度是水中所有化学成分(阴离子和阳离子)的总和。矿化度差异反映了不同地下水性质的差异。当矿化度测试结果在0和1000mg/L之间时，表明水质是淡水。盐化程度超过100000mg/L，这表明它是盐水。测定水质盐度，需要在水中分析各种化学元素，地下水中的化学元素是阴离子和阳离子的浓度。阴离子和阳离子不仅反映了水质的化学成分，而且可以很好地显示不同的水文地质环境对水体的影响。

3水化学方法在水电工程勘探中的实际应用分析

下面，我们就某水电站进行分析，据悉，该水电站属于高山峡谷地貌，水流的流向为S45°E～S62°E,在水电站下游约1km转向S45°E～S62°E,河流两岸的谷坡坡度在40到50度之间，河流常年有水且水流量比较大。水电站所属的气候区域属于亚热带季风气候，年平均降水量在720mm左右，年平均气温在9℃度左右。(1)研究地区的地质特征。在研究区，印山花岗岩砂岩变质砂岩异质岩主要发育于地层。地下水类型是松散覆盖物中的多孔堤和基岩裂隙水，所有这些都提供有降水。基岩岩体的含水或储存条件主要受风化，卸荷和结构断裂的控制。该区域的花岗质裂隙水主要发生在风化裂隙和成岩裂隙中，变质砂岩裂隙水主要发生在构造裂隙中。孔隙水主要发生在斜坡，残留物和河岸带的冲积层中。(2)研究分析方法。水电站位于河流右岸，勘探平硐有高层平硐P6、中层平硐P7和低层平硐P5和P4,高程分别为2001、1687、1563和1571m,硐深分别为113.6、579.4、418.6和208.3m。我们在实际勘探过程中主要采用离子比例分析法、统计学方法和同位素分析方法等研究措施。平峒显示有花岗岩，变质石英砂岩和变质石英砂岩的接触带。中高层主要是花岗岩，而低层含有更多的砂岩玄武岩，如滴水点。通过收集研究区域地表水，通道水和出口水点水，进行常规水化学分析和D18O同位素测试，得到地下水中的地下水水化学数据。大部分地表水温度小于14℃，pH值高，通常在8.5以上。地下水主要是指普通的水，即在隧道不同深度的地方采取水或滴水。主要测试化学成分(Ca2+，Mg2+，Na+，K+，HCO-3，SO2-4，Cl-)和矿化度。具体的水化学分析结果见表1。离子比分析是利用水化学成分，两种成分或a2和几种成分的比例来研究一些水文地球化学问题。在具有类似水化学的类似TDS类型的水样品中，水样品的比例可以用于反映水样品中的差异。计算并分析Ca2+/Na+和Ca2+/Mg2+，研究区Ca2+/Na+比地下水中Ca2+/Na2+大得多。Mg<2+一般是地下水以下的地表水。而Ca2+/Na+比值在中层水平径流方向最低，而Ca2+/Na+比值在低水平径流径向上较高;/Mg2+在地下水的砂岩和接触带中低于花岗岩。G2的Ca2+/Na+比较高，与表面风化裂隙区相通，地下水径流快。灰色关系分析用于分析判断系统中主要行为因素与相关行为因素之间的接近程度。为了确定不同水样和水体之间的相关程度，19个水样(HCO-3，SO2-4，Cl-，Ca2+，Mg2+，K+，Na+)通过灰色关联分析。相关因素行为数据如表1所示。从径流区采集的地下水样品G4和排泄区的地表水样品S13具有良好的相关度,为0.867，表明中其研究区域的径流条件较好，速度较快;地表水S14与降水P19的相关系数为0.90，表明研究区域地表水主要为降水;地下水样品G9和地表水样品S17之间的低水平面度的相关性为0.875，这表明在低水平地层的地下水和雷声通道的地表水之间存在密切的液压连接。灰色关联分析表明，河溪右岸地下水水化学类型受径流方向岩体风化程度的影响，地表水具有不同程度的接触。

4综合讨论分析

高，中，低层地下水中宏观组分的分析反映了地下水的水化学特性随岩性变化，裂缝发育，地下水交替和水岩相互作用而发生变化。水分析的结果可用于描述地下水与地表水之间的水力连接，为后期场地断裂渗透率的模拟提供定性依据。水的化学成分和离子分析方法主要与断裂测量数据结合，分析水中化学成分和TDS的变化，揭示径流方向的岩性变化特征和地下水径流条件。可以区分不同水质的特点。灰色关联分析结果表明，河溪右岸地下水水化类型受径流方向岩体风化程度的影响，与地表水有不同的关系。基于地质调查和地质条件的断裂测量，结合研究区典型地质条件下水分布，水化学成分和同位素特征的分析，可以得出结论：隧道裂缝补给水，径流和排泄条件，并对这种缺乏水文地质条件的综合分析，对山区水文地质条件的分析特别重要。