水化学图示法

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采用各种图示方法对地下水水化学成分进行展示，有助于对水质分析结果进行比较，发现其异同点，更好地显示各种水的水化学特性，便于解释和说明有关水化学问题。下面介绍几种常见的水化学成分图示方法。

4.3.1.1 离子浓度图示法

这类图示法具有一定的相似性，它们一般都采用水化学分析结果中的主要离子组分(K⁺+Na⁺，Ca²⁺，Mg²⁺，HCO^－₃+CO^2－₃，SO^2－₄，Cl^－)的毫克当量百分含量表示，阴离子和阳离子分别按照100%计算，其中K⁺和Na⁺，HCO^－₃和CO^2－₃通常合并到一起计算。这类方法能够直观地表示出主要离子组分相对含量的比例关系，展现出该水样的主要水化学特征。它们的局限性主要表现为只能表示单一水样的分析结果。

(1)圆形图示法

圆形图示法是把圆形分为两半，一半表示阳离子，一半表示阴离子，某离子所占的扇形的大小，按该离子毫克当量占阴离子或阳离子毫克当量总数的百分含量而定。圆形的大小，也即半径大小可以用于表示阴、阳离子总毫克当量数的大小或者总溶解固体含量的大小。需要注意的是，为了便于不同水点的比较，在圆形图示法中，各离子的相对位置是固定的，如图4.4所示，该图可在Excel表格中采用饼图类型实现图形的绘制。

图4.4 圆形图示法(据Freeze等，1979)

图4.5 柱形图示法(据沈照理等，1993)

(2)柱形图示法

柱形图示法和圆形图示法相类似。把柱形分为两半，一半为阴离子，一半为阳离子，各离子分别以毫克当量百分数表示。柱子的高度可以用来表示总毫克当量数或者总溶解固体含量。同样，各离子的排列顺序位置也是相对固定的，如图4.5所示，该图可在Excel表格中采用百分比堆积柱形图类型实现图形的绘制。

图4.6 多边形图示法(据Freeze等，1979)

(3)多边形图示法(Stiff图)

多边形图示法如图4.6所示。图中有一垂直轴，此轴的左右两侧分别表示阳离子和阴离子，其单位为毫克当量/升。与垂直轴垂直的有四条平行轴，顶轴有毫克当量/升的比例刻度。在该图中一般表示6种组分，如要表示更多的组分，可增加平行轴。在这种图示中，从上到下可以用多个多边形图表示多个水样的资料。这种图示法经常用于油田水水化学成分的研究，已取得较好的效果。

4.3.1.2 三线图图示法(Piper图)

目前应用最广的三线图图示法是由Piper于1944年提出的。该图由一个等边平行四边形及两个等边三角形组成(图4.7)。浓度单位为每升水的毫克当量百分数。构图时，首先依据阴、阳离子各自的毫克当量百分数确定水点在两个三角形上的位置，然后通过该点作平行于刻度线的延伸线，两条延伸线在平行四边形的交点即为该水点在平行四边形的位置。如果需要，还可以用圆点按照比例尺大小表示出该水点总毫克当量或者总溶解固体含量(沈照理等，1993)。

落在菱形中不同区域的水样具有不同的水化学特征(图4.8)。1区表示碱土金属离子含量超过碱金属离子含量，2区表示碱金属离子含量大于碱土金属离子含量，3区表示弱酸根超过强酸根，4区表示强酸根大于弱酸根，5区表示碳酸盐硬度超过50%，6区表示非碳酸盐硬度超过50%，7区表示以碱金属离子及强酸为主，8区表示以碱土金属离子及弱酸为主，9区表示任意一对阴、阳离子毫克当量百分数均不超过50%。这样不仅可以从菱形中看出水样的一般化学特征，而且在三角形中可以看出各种离子的相对含量。

图4.7 三线图图示法(据王大纯等，1995)

图4.8 三线图解菱形图分区(据王大纯等，1995)

三线图最大的优点是能把大量的水质分析数据点绘在同一图上，依据其分布情况，可以解释许多水化学问题。例如，应用三线图图示法能判断某种水是否是另外两种水简单混合的结果，如果水样C是水样A和B简单混合的结果(混合时未发生任何反应)，那么混合水C将落在三线图上水样A和B所在位置的连线上。再如，将一个地区不同位置的水样标在图上，可以分析地下水化学成分的演变规律。