『壹』 分析成果的表示方法
1.濃度表示方法
1)質量濃度表示法。即單位體積水中所含離子的質量。這種方法只表徵離子的絕對含量,不易顯示水的化學性質。
2)百萬分含量(ppm)。相當於1000g水中含某離子的毫克數。
3)物質的量濃度表示法。即單位體積水中所含離子的摩爾數。
4)離子毫克當量數表示法。即單位體積水中所含離子的毫克當量。這種方法可以反映各種離子間的數量關系和水的化學性質,檢查水分析結果的正確性。
5)毫克當量濃度。毫克當量濃度是每升溶液中所含溶質的毫克當量數(N),其單位符號為meq/L。毫克當量數等於溶質的毫摩爾數(mmol)乘以溶質的價態(Z)。
2.水化學成分的圖形表示
採用各種圖示方法對水的化學成分進行展示,有助於對水質分析結果進行比較,發現其異同點,更好地顯示各種水的化學特性,易於解釋和說明有關水文地球化學問題。
(1)離子濃度圖法
1)圓形圖示法(餅圖法)。把圓形平均分為兩部分,一部分表示陽離子,一部分表示陰離子,其濃度單位為meq/L,某離子所佔扇形的大小,按該離子毫克當量占陰或陽離子毫克當量總數的比例而定。圓形的大小按陰陽離子總毫克當量數大小而定(圖1—1)。這種圖示法可以用於表示一個水點的水化學資料,也可以在水化學平面圖或剖面圖上表示。
2)柱形圖示法。柱形圖示法如圖1—2所示。柱型分兩部分,一部分為陰離子,一部分為陽離子,以毫克當量數或毫克當量百分數表示,柱的高度與陽離子或陰離子的毫克當量總數成比例。通常表示6種離子,如超過6種,可把性質相近的放在一起,如Na++K+,Cl—+
圖 1—1 圓形圖示法
圖1—2 柱形圖示法
3)多邊形圖示法。多邊形圖示法如圖1—3所示。圖中有一垂直軸,此軸的左右兩側分別表示陽離子和陰離子,其濃度為meq/L。與垂直軸垂直的有四條平行軸,頂軸有meq/L的比例刻度。圖中一般表示6種組分,如要表示更多的組分,可增加平行軸。
圖1—3 多邊形圖示法
4)水化學玫瑰圖。根據主要陰、陽離子毫克當量百分數繪製成圓形圖,然後將圓分成6等份,圖中6條半徑分別表示地下水中常見的6種離子,並將每條半徑分為100等份,然後按各離子的毫克當量百分數分別在半徑上定點,連接各點,便顯示出該水樣特有的玫瑰圖形。
圖1—4為某礦井水樣水化學玫瑰圖,為突出各含水層地下水化學離子含量的差異,對水質分析的K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Fe3+、Fe2+、Al3+、
圖1—4 某礦井水樣水化學玫瑰圖
(2)三線圖示法
早在20世紀初,就有人應用三線圖示法。有多種大同小異的三線圖示法,但目前應用最廣的是1944年派帕提出的三線圖示法(圖1—5,圖1—6)。該圖由一個等邊平行四邊形及兩個等邊三角形組成,濃度單位為每升水的毫克當量百分數。構圖時,首先依據陰陽離子各自的毫克當量百分數確定水點在兩個三角形上的位置,然後通過該點作平行於刻度線的延伸線,兩條延伸線在平行四邊形中的交點即為該水點在平行四邊形的位置。三線圖能把大量的水分析資料點繪在圖上,依據其分布情況,可以解釋水文地球化學問題。
(3)庫爾洛夫式
圖1—5 水質三線圖解
為了簡明地反映水的化學特點,可採用化學成分表示式,即庫爾洛夫式。將陰陽離子按遞減順序分別標示在一條橫線上下,均按毫克當量百分數自大而小的順序排列,小於10%的離子不表示。橫線前依次表示特殊成分、氣體成分及礦化度(M),三者單位均為g/L,式末列出水溫(t)和涌水量(Q,單位為L/s),各種含量標在相應符號位置的右下角,而原子數移至右上角。如:
水文地球化學基礎
圖1—6 利用Piper圖進行水化學類型劃分
『貳』 水化學圖示法
採用各種圖示方法對地下水水化學成分進行展示,有助於對水質分析結果進行比較,發現其異同點,更好地顯示各種水的水化學特性,便於解釋和說明有關水化學問題。下面介紹幾種常見的水化學成分圖示方法。
4.3.1.1 離子濃度圖示法
這類圖示法具有一定的相似性,它們一般都採用水化學分析結果中的主要離子組分(K++Na+,Ca2+,Mg2+,
(1)圓形圖示法
圓形圖示法是把圓形分為兩半,一半表示陽離子,一半表示陰離子,某離子所佔的扇形的大小,按該離子毫克當量占陰離子或陽離子毫克當量總數的百分含量而定。圓形的大小,也即半徑大小可以用於表示陰、陽離子總毫克當量數的大小或者總溶解固體含量的大小。需要注意的是,為了便於不同水點的比較,在圓形圖示法中,各離子的相對位置是固定的,如圖4.4所示,該圖可在Excel表格中採用餅圖類型實現圖形的繪制。
圖4.4 圓形圖示法
(據Freeze等,1979)
圖4.5 柱形圖示法
(據沈照理等,1993)
(2)柱形圖示法
柱形圖示法和圓形圖示法相類似。把柱形分為兩半,一半為陰離子,一半為陽離子,各離子分別以毫克當量百分數表示。柱子的高度可以用來表示總毫克當量數或者總溶解固體含量。同樣,各離子的排列順序位置也是相對固定的,如圖4.5所示,該圖可在Excel表格中採用百分比堆積柱形圖類型實現圖形的繪制。
(3)多邊形圖示法(Stiff圖)
多邊形圖示法如圖4.6 所示。圖中有一垂直軸,此軸的左右兩側分別表示陽離子和陰離子,其單位為毫克當量/升。與垂直軸垂直的有四條平行軸,頂軸有毫克當量/升的比例刻度。在該圖中一般表示6種組分,如要表示更多的組分,可增加平行軸。在這種圖示中,從上到下可以用多個多邊形圖表示多個水樣的資料。這種圖示法經常用於油田水水化學成分的研究,已取得較好的效果。
圖4.6 多邊形圖示法
(據Freeze等,1979)
4.3.1.2 三線圖圖示法(piper圖)
目前應用最廣的三線圖圖示法是由Piper於1944年提出的。該圖由一個等邊平行四邊形及兩個等邊三角形組成(圖4.7)。濃度單位為每升水的毫克當量百分數。構圖時,首先依據陰、陽離子各自的毫克當量百分數確定水點在兩個三角形上的位置,然後通過該點作平行於刻度線的延伸線,兩條延伸線在平行四邊形的交點即為該水點在平行四邊形的位置。如果需要,還可以用圓點按照比例尺大小表示出該水點總毫克當量或者總溶解固體含量(沈照理等,1993)。
圖4.7 三線圖圖示法
(據王大純等,1995)
落在菱形中不同區域的水樣具有不同的水化學特徵(圖4.8)。1 區表示鹼士金屬離子含量超過鹼金屬離子含量,2區表示鹼金屬離子含量大於鹼士金屬離子含量,3區表示弱酸根超過強酸根,4區表示強酸根大於弱酸根,5區表示碳酸鹽硬度超過50%,6區表示非碳酸鹽硬度超過50%,7區表示以鹼金屬離子及強酸為主,8區表示以鹼士金屬離子及弱酸為主,9區表示任意一對陰、陽離子毫克當量百分數均不超過50%。這樣不僅可以從菱形中看出水樣的一般化學特徵,而且在三角形中可以看出各種離子的相對含量。
圖4.8 三線圖解菱形圖分區
(據王大純等,1995)
三線圖最大的優點是能把大量的水質分析數據點繪在同一圖上,依據其分布情況,可以解釋許多水化學問題。例如,應用三線圖圖示法能判斷某種水是否是另外兩種水簡單混合的結果,如果水樣C是水樣A和B簡單混合的結果(混合時未發生任何反應),那麼混合水C將落在三線圖上水樣A和B所在位置的連線上。再如,將一個地區不同位置的水樣標在圖上,可以分析地下水化學成分的演變規律。而不同地區或不同成因的地下水樣(表4.2)在Piper圖上通常落在不同的位置上(圖4.9)。
圖4.9 地下水水樣的Piper圖
『叄』 用rockware aqqa怎麼畫piper三線圖
步驟:
1、打開AQQA後,根據水質化驗報告分析,每一組數據建立一列,並命名。
2、Name列中沒有的元素可以通過下面的「add alalyte」按鈕添加。
3、Unit列的單位可以通過右鍵「change unit」修改單位。
4、數據輸入完成後,可以點擊下面的new graph添加Piper Diagram圖。
5、Piper Diagram圖中,可以通過Advanced Optons按鈕設置圖名、圖標大小,是否顯示標注,以及網路,圖例等顯示。
6、Samples中的圖標的名稱,在前面輸入時占第一行。點擊扣面的圖標,可以修改顏色及形狀。