慶南地區(qū)水質(zhì)分析與水源成井分析

冶麗梅

(甘肅煤炭地質(zhì)勘查院，甘肅蘭州 730030)

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慶南地區(qū)水質(zhì)分析與水源成井分析

冶麗梅

(甘肅煤炭地質(zhì)勘查院，甘肅蘭州 730030)

[目的]探明影響慶南地區(qū)水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的因素及其分布規(guī)律。[方法]在研究區(qū)內(nèi)，以21個(gè)采樣點(diǎn)的溶解性固體總量(TDS)、總硬度為分析元素，利用內(nèi)梅羅指數(shù)法綜合評(píng)價(jià)研究區(qū)水質(zhì)污染程度，對(duì)整個(gè)研究區(qū)的水質(zhì)情況進(jìn)行合理判定。[結(jié)果]預(yù)測(cè)區(qū)與現(xiàn)狀污染區(qū)有高度的重疊性，可作為今后水質(zhì)專項(xiàng)研究的重點(diǎn)區(qū)域。在該區(qū)域內(nèi)利用地電特征來確定水源井區(qū)域可獲得較好的成果。[結(jié)論]該研究可為慶南地區(qū)地下水資源的保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

水化學(xué)分類；綜合指數(shù)分析法；水質(zhì)污染預(yù)測(cè)；水源成井

地下水中的某些離子的分布與其所處環(huán)境有一定的關(guān)聯(lián)性，對(duì)于分布比較離散的離子其研究意義不是很大，而針對(duì)具體采樣化驗(yàn)結(jié)果中數(shù)值反應(yīng)密集的離子進(jìn)行規(guī)范化分析更具有現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義[1-3]。慶南地區(qū)位于甘肅省慶陽市南部，隸屬于隴東煤炭與煤電化基地。慶陽市是甘肅省賦煤好的區(qū)域之一，其中主要保有的煤炭?jī)?chǔ)量位于慶南地區(qū)的正寧縣、寧縣、合水縣及環(huán)縣等地。早期該區(qū)域內(nèi)只有大比例尺的水文地質(zhì)調(diào)查，對(duì)水質(zhì)的認(rèn)識(shí)程度較低，且局限性較大。近年來，該地區(qū)劃定了一些大型煤炭勘查區(qū)，在取得煤層基礎(chǔ)資料的基礎(chǔ)上進(jìn)一步核實(shí)了水質(zhì)的情況。白堊系水是當(dāng)?shù)仫嬘盟牡?個(gè)開采層，近年來煤炭資源的開采與開發(fā)使得地下水化學(xué)特征有部分變化，因此，筆者在重點(diǎn)水源地附近采取地下水樣，對(duì)其水質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)分析，同時(shí)對(duì)地下水污染區(qū)變化進(jìn)行預(yù)測(cè)分區(qū)，然后以水源成井選擇條件來確定合適的水源成井區(qū)域，旨在為今后開采礦井時(shí)保護(hù)地下水資源提供參考。

1　材料與方法

1.1研究區(qū)概況慶南地區(qū)地下水以白堊系下統(tǒng)層狀孔隙、裂隙承壓水為主，第四系潛水及新近系、侏羅系承壓水次之；深部環(huán)河組、洛河組、直羅組、延安組普遍具有承壓水分布，其中洛河組富水性較好，其他含水層的富水性差。研究區(qū)內(nèi)的采樣點(diǎn)分布如圖1所示。

儲(chǔ)存于第四系中更新統(tǒng)離石黃土中的地下水以大氣降水補(bǔ)給為主。第四系中更新統(tǒng)黃土層潛水由塬面中心地段向四周徑流，徑流條件好。河谷區(qū)現(xiàn)代沖洪積層潛水由兩側(cè)向中心或由上游向下游徑流。河谷區(qū)現(xiàn)代沖洪積層潛水與其兩側(cè)的基巖風(fēng)化裂隙帶潛水有密切的水力聯(lián)系，具有良好的儲(chǔ)水空間，透水性、儲(chǔ)水性強(qiáng)，易接受大氣降水的滲入補(bǔ)給；水位埋藏淺，一般3.0～6.0 m，季節(jié)性變化明顯，且與地表河流存在互補(bǔ)關(guān)系，一般枯水期地下水補(bǔ)給地表水，豐水期地表水補(bǔ)給地下水。區(qū)內(nèi)白堊系下統(tǒng)環(huán)河組以泥巖及砂質(zhì)泥巖為主，具有良好的隔水性能，且其厚度大，因而下伏的白堊系下統(tǒng)洛河組、宜君組含水層及侏羅系承壓裂隙含水層基本不接受區(qū)內(nèi)大氣降水的間接補(bǔ)給。補(bǔ)給來源主要為西部的含水層側(cè)向補(bǔ)給，層間越流補(bǔ)給極為微弱(圖2)。

1.2研究方法采樣時(shí)間為2010～2013年，采樣地點(diǎn)垂直于地下水流向。采樣容器材料選用聚乙烯類材料，容器以清潔劑稀水溶液清洗，自來水沖洗，純水清洗3次，控干或烘干后旋緊瓶蓋。儲(chǔ)存在1～5 ℃的氣溫下保存時(shí)限最長(zhǎng)為30 d。在研究區(qū)內(nèi)，以21個(gè)采樣點(diǎn)的溶解性固體總量(TDS)、總硬度為分析元素，利用內(nèi)梅羅指數(shù)法綜合評(píng)價(jià)研究區(qū)水質(zhì)污染程度，便于對(duì)整個(gè)研究區(qū)的水質(zhì)情況作合理判定。以單因子指數(shù)法來確定主要污染指標(biāo)，以綜合因子指數(shù)法來評(píng)價(jià)水質(zhì)污染程度[4]。單因子指數(shù)法是以某項(xiàng)組分i的實(shí)測(cè)濃度與這種i組分的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的比值來反映地下水的受污染程度，當(dāng)比值<1時(shí)，表示地下水未受到污染；比值>1，表示地下水已受到污染，并且數(shù)值越大表示受污染程度越嚴(yán)重[5]。TDS和總硬度的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)以Ⅲ類水作為基準(zhǔn)，以便直接判斷是否可以供生活飲用。

Fi=Ci/Si

(1)

(2)

(3)

圖1　研究區(qū)位置及采樣點(diǎn)分布Fig.1　Location of the research area and distribution of sampling sites

注：1.黃土含水層；2.白堊系含水層；3.巖溶含水層；4.隔水層；5.碳酸鹽巖；6.砂巖；7.泥巖；8.礫巖； 9.黃土；10.潛水位；11.淺層地下水流線；12.深層地下水流線。Note：1.Aquifer of loess; 2.Aquifer of cretaceous; 3.Aquifer of karst area; 4.Aquiclude; 5.Carbonate rock; 6.Sandstone; 7.Mudstone; 8.Conglomerate; 9.Loess; 10.Water table; 11.Flow lines of shallow groundwater; 12.Flow lines of deep groundwater.圖2　白堊系水文地質(zhì)剖面圖Fig.2　Hydrogeological profile in groundwater of cretaceous

2　結(jié)果與分析

根據(jù)單因子指數(shù)法評(píng)價(jià)分析結(jié)果(表2)和綜合指數(shù)法評(píng)價(jià)分析結(jié)果(表3)，再結(jié)合地下水綜合指數(shù)分區(qū)表[5]可判斷研究區(qū)的地下水TDS綜合污染指數(shù)>3.00，屬于重度污染區(qū)；另根據(jù)總硬度綜合污染指數(shù)為1.65可判斷研究區(qū)屬于初始污染區(qū)。2種因素綜合考慮得出，研究區(qū)的污染已經(jīng)開始，并已經(jīng)趨于嚴(yán)重勢(shì)態(tài)，應(yīng)采取得力措施防止地下水源受到進(jìn)一步污染。

表1　采樣點(diǎn)的水化學(xué)特征統(tǒng)計(jì)

圖3　研究區(qū)水化學(xué)類型分布Fig.3　Zoning of the hydrochemical types in the study area

樣點(diǎn)Samplingsite污染指數(shù)PollutionindexTDS總硬度Totalhardness15.71.822.60.533.51.044.91.853.51.164.41.775.32.182.10.492.00.4105.32.0114.81.6124.31.9131.30.2141.10.9150.50.7165.40.1175.40.1181.90.5190.70.5200.90.3215.71.8

表3　綜合指數(shù)法評(píng)價(jià)分析結(jié)果

圖4為研究區(qū)總硬度污染指數(shù)分布情況，圖5為研究區(qū)TDS污染指數(shù)分布情況，2種因素影響范圍有一定的重疊區(qū)。結(jié)合2種因素的重疊區(qū)可以作為水質(zhì)研究的重點(diǎn)靶區(qū)，防止已污染區(qū)的水質(zhì)進(jìn)一步惡化。由圖6可知，2種因素疊加的結(jié)果顯示重度污染區(qū)的范圍明顯擴(kuò)大。值得提出的是，導(dǎo)致這種評(píng)價(jià)結(jié)論僅與某一類的水質(zhì)評(píng)價(jià)因素相關(guān)。

圖4　研究區(qū)總硬度污染指數(shù)分布Fig.4　Zoning of total hardness pollution index in the study area

圖5　研究區(qū)TDS污染指數(shù)分布Fig.5　Zoning of TDS pollution index in the study area

2.2水源井選擇分析首先要將擬采的含水層巖性進(jìn)行分類(如松散巖類區(qū)、碎屑巖類區(qū)、碳酸巖類區(qū)和復(fù)合巖類區(qū))，在含水層分類的基礎(chǔ)上深入進(jìn)行地形地貌特征、地層巖性及地電特征的分析。該研究區(qū)域的含水層分類為碎屑巖區(qū)，由于其含水介質(zhì)主要為孔隙含水巖組，在一般情況下，其水質(zhì)較好的范圍普遍反映出高阻特征[1]。因此，需要在水質(zhì)較好的層位找高阻區(qū)。若遇到高阻區(qū)中電阻率持續(xù)下降則可能

圖6　研究區(qū)污染預(yù)測(cè)分布Fig.6　Zoning of pollution forecast in the study area

是由于其顆粒變細(xì)、水質(zhì)礦化度變高造成的，需在研究中重點(diǎn)把握。

3　結(jié)論

(1)研究顯示，TDS污染程度最重地區(qū)(污染指數(shù)>3.00)

呈帶狀分布，對(duì)照該地區(qū)的地質(zhì)圖可以看出，該分布區(qū)與地理地貌吻合，在涇河附近其污染程度是全區(qū)最嚴(yán)重的區(qū)域，應(yīng)與人類的活動(dòng)有密切的關(guān)系。因此，下一階段要特別注意已污染區(qū)域的有效隔離，防止污染進(jìn)一步擴(kuò)大。

(2)研究區(qū)西北角、東南部的水質(zhì)較好，經(jīng)處理后可作為生活用水和工業(yè)用水。

(3)根據(jù)該地區(qū)的地下水賦存特點(diǎn)，除了地層沉積厚度較大的中心塬區(qū)、古河道及地勢(shì)低洼的細(xì)粉砂層這些特殊地區(qū)之外，還要根據(jù)地電特征，重點(diǎn)篩查白堊系洛河組地電特征，劃出高阻帶，作為水源靶區(qū)。

[1] 樊小舟.水文地質(zhì)鉆探與水源井成井技術(shù)[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2015.

[2] 楊文煥，陳阿輝，李衛(wèi)平，等.克魯倫河水質(zhì)評(píng)價(jià)及其對(duì)呼倫湖水環(huán)境影響分析[J].環(huán)境工程，2015，33(10)：113-116.

[3] 曾玉超，戴韻，劉娜，等.基于指標(biāo)分類的地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)模型及其應(yīng)用[J].世界地質(zhì)，2008，27(3)：279-283.

[4] 盧文喜，李迪，張蕾，等.基于層次分析法的模糊綜合評(píng)價(jià)在水質(zhì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J].節(jié)水灌溉，2011(3)：43-46.

[5] 汪民，殷躍平，文冬光.水文地質(zhì)手冊(cè)[M].北京：地質(zhì)出版社，2012.

Analysis of Water Quality and Water Supply Well in Southern Qingyang

YE Li-mei

(Gansu Coal Geological Exploration Institute, Lanzhou, Gansu 730030)

[Objective] To study factors influencing the assessment standards of water quality in southern Qingyang and its distribution laws. [Method] Based on the data of total dissolved solids (TDS) and total hardness at 21 sampling sites, the water pollution of the study area was assessed by using Nemerow index method. [Result] There was high overlap between the forecast area and the present polluted area, and thus the forecast area can be used as the key area in future research of water quality. In this area, using geoelectric characteristics to determine water supply well can obtain good results. [Conclusion] The research can provide scientific

for protection of groundwater resources in southern Qingyang.

Hydrochemical classification; Comprehensive index analyzing approach; Water pollution forecast; Water supply well

冶麗梅(1984-)，女，回族，青海民和人，工程師，從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)勘查工作。

2016-06-23

S 27

A

0517-6611(2016)23-53-03