定邊平原水源地開采條件下地下劣質(zhì)水體運移及水源地保護

劉澤軍，方亞宏，尚文星，梁浩天，王 瑋

（1.長安大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院，西安 710054；2.長安大學(xué)旱區(qū)地下水與生態(tài)效應(yīng)教育部重點實驗室，西安 710054）

0 引 言

定邊地區(qū)位于內(nèi)蒙古鄂爾多斯荒漠與陜西黃土高原之間的過渡地帶，區(qū)內(nèi)分布有沙漠，灘地，黃土斜坡等多重地貌，地表水資源稀缺，地下水成為主要的供水來源［1］。近年來，為滿足當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)生活需要，該地區(qū)集中建設(shè)了馬蓮灘和衣食梁等地下水飲用水源地，在有效利用地下水的同時，也影響到當(dāng)?shù)氐叵滤乃患八|(zhì)的變化［2，3］。一些區(qū)域地下水位下降，給當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境帶來了不良的影響［4］，此外，受當(dāng)?shù)貛r性特征的影響，白堊系承壓含水層水質(zhì)較差，成為劣質(zhì)水體。當(dāng)?shù)氐叵滤|(zhì)惡化，已經(jīng)影響甚至威脅到了當(dāng)?shù)赜盟踩?］，嚴重阻礙了該地區(qū)地下水資源的長期開發(fā)利用［6］。目前，地下水水質(zhì)惡化問題已成為當(dāng)今社會用水安全的嚴重威脅［7-9］。為此，迫切需要了解定邊地區(qū)地下水水質(zhì)情況，并了解開采條件下定邊地區(qū)地下水化學(xué)組分的遷移特征，以評估其對當(dāng)?shù)氐叵滤嬘盟吹氐挠绊懗潭?，并提出相?yīng)應(yīng)對措施及解決辦法。

水力帷幕也稱淡水帷幕，是一種有效的保護地下水水質(zhì)的方法，主要是通過注入大量的淡水［10］，抬高地下水位，形成局部高水頭，促使地下水向低水頭地段徑流，從而起到隔絕劣質(zhì)水體的作用。其廣泛應(yīng)用在防治海水入侵、石油泄漏等領(lǐng)域［11，12］。近年來，伴隨著計算機信息技術(shù)的快速發(fā)展，水文地質(zhì)領(lǐng)域的數(shù)值模擬技術(shù)已相對成熟，成為研究和評價地下水資源的重要手段［13，14］。水力帷幕的數(shù)值模擬技術(shù)也得到了應(yīng)用與實踐［15］。

本文通過實地調(diào)查與數(shù)值模型計算的方法，分析了定邊地區(qū)地下水劣質(zhì)水體現(xiàn)狀，不同開采條件下水源地污染情況，并設(shè)計了相應(yīng)的應(yīng)對措施，可為解決定邊地區(qū)劣質(zhì)水體對水源地的入侵問題提供參考。同時，此項工作對推動干旱半干旱地區(qū)的地下水污染防治工作也具有一定的理論和實際意義。

1 研究區(qū)概況

1.1 交通位置

研究區(qū)位于陜西省西北部，榆林市最西端，陜甘寧蒙四?。▍^(qū)）交界地帶。研究區(qū)所在的定邊縣，研究區(qū)總面積1 204 km2，區(qū)內(nèi)有青銀高速、吳定高速及一條鐵路線路，如圖1所示。

圖1 研究區(qū)交通位置圖與水文地質(zhì)圖Fig.1 Traffic location map and hydrogeological map of the study area

1.2 水文氣象條件

研究區(qū)屬于陜北定邊一帶黃土斜坡區(qū)前緣地區(qū)，位于定邊縣城以東，日照充足，氣候干旱，晝夜溫差大，氣候類型為半干旱大陸性氣候［16］。定邊站多年平均降水量374.9 mm，冬季少雨，夏季多雨，多年平均蒸發(fā)量達到2 346.4 mm 以上，多年平均氣溫9.0 ℃左右。

1.3 水文地質(zhì)條件

根據(jù)多年的鉆孔和勘察資料，繪制研究區(qū)水文地質(zhì)圖（圖1），區(qū)內(nèi)存在第四系薩拉烏蘇組孔隙潛水含水層及白堊系環(huán)河組孔隙裂隙承壓含水層。區(qū)內(nèi)不同地區(qū)富水性由于地形地貌和地層巖性的不同而有所差別，第四系沖積、沖洪積、沖湖積地區(qū)富水性較好，風(fēng)積黃土區(qū)及下白堊系碎屑巖類地區(qū)富水性較差。溶解性總固體，也稱總礦化度，指水中溶解組分的總量，包括溶解于水中的各種離子、分子、化合物的總量。垂向空間結(jié)構(gòu)上，區(qū)內(nèi)第四系潛水含水層水質(zhì)相對較好，TDS 相對較低，白堊系承壓含水層水質(zhì)相對較差，TDS 相對較高?？傮w表現(xiàn)為上淡下咸的類型。在飲用水源地周圍形成包圍式的劣質(zhì)水體。

由前人統(tǒng)計的定邊地區(qū)的氣象和水文地質(zhì)條件可知：天然條件下，地下水主要接受大氣降雨入滲補給，通過蒸發(fā)排泄，此外，開采條件下，地下水還通過抽水井進行排泄。研究區(qū)內(nèi)屬于典型內(nèi)流區(qū)，地下水徑流方向主要為從南向北徑流，故南邊界為地下水流側(cè)向補給邊界，東西及北邊界大致為地下水流側(cè)向排泄邊界。剩余的少部分徑流沿溝谷匯入咸水湖泊。如何確定研究區(qū)內(nèi)水源井的抽水量，可以在滿足當(dāng)?shù)厣a(chǎn)生活用水的前提下，盡可能保證供水含水層的水質(zhì)良好，不受劣質(zhì)水體入侵，是研究區(qū)內(nèi)合理開采地下水的關(guān)鍵所在。

2 研究方法

水文地球化學(xué)是建立在地球科學(xué)、水文地質(zhì)學(xué)與水化學(xué)分析基礎(chǔ)之上的學(xué)科，其分析方法已比較成熟［17］。Piper三線圖以其簡潔明了，直觀易懂的表達方式成為水文地球化學(xué)研究所采用的主要方法之一［18，19］。Piper 三線圖由兩個三角形區(qū)域和一個菱形區(qū)域組成，在兩個三角形區(qū)域里，陽離子和陰離子的毫克當(dāng)量百分數(shù)分別可以一個點的形式表示出來，通過這兩個點平行三角形外邊作射線，于菱形區(qū)域內(nèi)交于一點，這一點通常用來說明地下水的化學(xué)組分類型。2020年10月，通過實地調(diào)查取樣，獲得研究區(qū)內(nèi)第四系水樣171 個，白堊系水樣74 個，從而了解區(qū)域地下水化學(xué)類型特征。同時，通過控制性數(shù)值試驗，建立三維有限差分數(shù)值模型，研究開采時間內(nèi)地下水流場及化學(xué)組分的動態(tài)變化規(guī)律，同時對研究區(qū)不同單井開采量條件下區(qū)域地下水化學(xué)組分濃度場及濃度升高區(qū)域進行比較，從而得出定邊地區(qū)不同水源地開采強度對區(qū)域地下水化學(xué)場的影響。

3 結(jié)果與分析

3.1 地下水水化學(xué)類型

將調(diào)查取樣獲得的區(qū)域第四系，白堊系地層中地下水化學(xué)組分濃度數(shù)據(jù)，統(tǒng)計如表1所示，并繪制piper 三線圖與Durov圖［20］，如圖2所示，以初步了解區(qū)域地下水化學(xué)組分特征。

表1 定邊平原地下水水化學(xué)參數(shù)統(tǒng)計Tab.1 Statistics of groundwater chemical parameters in Dingbian Plain

圖2 定邊地區(qū)地下水Piper三線圖與Durov圖Fig.2 Piper and Durov map of groundwater in the study area

由表1可知，區(qū)內(nèi)pH 總體呈中性和弱堿性，第四系潛水含水層pH 范圍在6.98～11.74 之間，平均值為7.89，白堊系承壓含水層pH 在7.60～9.03 之間，平均值為8.05。研究區(qū)內(nèi)區(qū)內(nèi)整體地下水的TDS 較高，第四系潛水含水層TDS 濃度范圍在0.2～19.0 g/L 之間，平均濃度為1.5 g/L，白堊系承壓含水層TDS 濃度范圍在0.26～15.6 g/L之間，平均濃度為2.9 g/L，可見第四系潛水礦化度較低，白堊系承壓水礦化度較高。區(qū)域地下水中Cl離子含量較其他陰離子顯著偏高，這與區(qū)內(nèi)存在大量鹽巖有關(guān)，鹽巖在地下水徑流影響下發(fā)生溶解反應(yīng)，使區(qū)域內(nèi)Cl離子濃度升高。SO4和HCO3離子含量不一，且含量較低，這也與高礦化度地區(qū)多為Cl 型水，低礦化度地區(qū)多為HCO3或SO4鹽型水相符。區(qū)內(nèi)第四系粉砂，白堊系砂巖受地下水溶濾作用，其中的白云石，方解石等溶解出Ca、Mg離子，使區(qū)域中形成含量較高的Ca、Mg 離子濃度。Na 離子濃度顯著高于Ca、Mg 離子濃度，與區(qū)內(nèi)鹽巖的大量溶解有關(guān)。

由圖2可知，研究區(qū)第四系薩拉烏蘇組潛水主要為SO4·Cl-Ca·Mg型水。白堊系環(huán)河組潛水、微承壓水均為SO4·Cl-Ca·Mg型水。這主要是由于地下水徑流過程中，鹽巖、白云石、方解石發(fā)生溶解反應(yīng)，SO4離子、Cl、離子、Ca 離子等進入地下水中，使區(qū)內(nèi)地下水形成此種類型。區(qū)內(nèi)整體地下水的TDS 較高，約有40%的水樣屬于淡水，礦化度小于1 g/L；約有21%的水樣礦化度在1～2 g/L之間；約有39%的水樣屬于咸水，礦化度大于2 g/L。

3.2 水文地質(zhì)概念模型及其數(shù)學(xué)描述

研究區(qū)總面積1 204 km2，自然條件下，潛水與承壓水的總徑流方向基本一致，總體由南向北徑流，根據(jù)評價區(qū)的初始流場，評價區(qū)的南邊界西段為補給邊界，西邊界和東邊界南段為排泄邊界，南邊界東段、東邊界北段為地下水流線邊界；計算時將含水層的南邊界東段、東邊界北段設(shè)為零流量邊界，北邊界設(shè)為第三類邊界。研究區(qū)含水層主要包括第四系孔隙潛水含水層和白堊系孔隙裂隙承壓含水層。

區(qū)內(nèi)潛水含水層接受大氣降水入滲補給、凝結(jié)水補給、農(nóng)灌回歸補給，潛水通過蒸發(fā)蒸騰排泄，潛水和承壓水通過水井開采利用，且多為分散式水井開采地下水，用于農(nóng)業(yè)灌溉，并有馬蓮灘與衣食梁兩個水源地集中開采地下水。

依據(jù)上述對研究區(qū)內(nèi)邊界條件的概化，能夠建立描述區(qū)內(nèi)地下水實際流動的數(shù)學(xué)模型：

式中：H為地下水位標高，m；K為滲透系數(shù)，m/d；Ss為彈性釋水率，1/m；μ為給水度；M為含水層厚度，m；x，y，z為坐標變量；t為時間變量，d；h0為地下水初始水位標高，m；W為潛水面垂向交換量（入為正、出為負），m3/(d·m2)；q0為定（零）流量邊界的流量，m3/(d·m2)；Qi為第i眼開采井開采量，m3/d；θ為輔助柱坐標變量；n為邊界外法線方向；Γ2為第二類邊界；Γ3為第三類邊界；wi為第i眼開采井的井點位置；K＇為第三類邊界處的滲透系數(shù)，m/d；L為第三類邊界與邊界外已知水頭位置之間的距離，m；H＇為第三類邊界外的已知水頭，m；Ω為計算區(qū)范圍。

3.3 數(shù)值模型的建立

采用100 m×100 m 的等間距正交網(wǎng)格對平面區(qū)域進行剖分，模擬區(qū)范圍內(nèi)均為活動單元，活動單元格數(shù)459 200 個，垂向上分為4 層，第1 層、第2 層為第四系孔隙潛水含水層；第3層、第4 層為白堊系環(huán)河組孔隙裂隙含水層。模型中用到的參數(shù)主要包括：含水層滲透系數(shù)、降水入滲補給、模型各層高程及彌散度等。其中滲透系數(shù)主要是根據(jù)鉆孔資料和抽水試驗資料進行計算，總體上第四系潛水含水層的滲透系數(shù)為0.96 m/d左右，白堊系承壓含水層的滲透系數(shù)為0.106 m/d，并根據(jù)區(qū)域內(nèi)不同地區(qū)的富水性而略有差別具體參數(shù)分區(qū)即為當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)分區(qū)。降水入滲補給系數(shù)：沙漠區(qū)0.4，灘地區(qū)0.33，沖洪積平原區(qū)0.3，低緩梁崗區(qū)0.28，黃土丘陵區(qū)0.08，黃土斜坡區(qū)0.09。降水入滲補給及蒸發(fā)強度按定邊站觀測的降水量和實測的蒸發(fā)強度計算，將上述各項參數(shù)代入模型，選取2020年10月份地下水流場作為模型識別驗證期的初始流場，通過反復(fù)調(diào)試水文地質(zhì)參數(shù)，計算與擬合地下水位，使計算區(qū)內(nèi)6 個觀測井0B08、OB09、OB10、OB11、OB12、OB14 的計算水位與實際觀測水位達到擬合標準，如圖3、表2所示。同時將2021年4月份地下水流場作為識別驗證期的末刻流場，與模型計算的流場進行比較，最終達到擬合標準。獲取的地下水流數(shù)值模型水文地質(zhì)參數(shù)作為模型預(yù)測的依據(jù)。模型運算時，主要用到的模擬包有：降水入滲補給（Recharge）、蒸發(fā)蒸騰排泄（Evapotranspira‐tion）、抽水井（Well）、通用水頭邊界（GHB）、及滿足模型運行的基礎(chǔ)模擬包。識別驗證模型識別期6 個月，預(yù)測模型預(yù)測時長30年。地下水溶質(zhì)運移數(shù)值模型采用地下水流數(shù)值模擬的剖分網(wǎng)格，對地下水溶質(zhì)運移因子在含水層中的運移路徑、運移范圍及濃度變化進行模擬預(yù)測與分析。利用MODFLOW 內(nèi)的MT3DMS 模塊，采用初始濃度將實測的水質(zhì)預(yù)測因子的離子濃度場加入模型，預(yù)測水源地開采30年后評價區(qū)內(nèi)水質(zhì)預(yù)測因子的濃度變化，以評價對水源地地下水水質(zhì)的影響程度。預(yù)測結(jié)果表明，隨著地下水開采的進行，水源地開采目標含水層即第四系潛水含水層水位下降，形成局部降落漏斗，深層承壓水中劣質(zhì)水體易通過越流補給第四系潛水含水層，造成劣質(zhì)水體的入侵。根據(jù)預(yù)測結(jié)果流場，繪制水源地承壓含水層與潛水含水層水位差等值線圖如圖4所示。其中無色區(qū)域表示承壓含水層水位低于潛水含水層，不難看出水源地范圍內(nèi)白堊系承壓含水層水位由于水源地開采已普遍高于第四系潛水含水層水位。

圖3 模型校正與檢驗動態(tài)曲線圖Fig.3 Dynamic graphs of model calibration and validation

圖4 水源地承壓含水層與潛水含水層水位差等值線圖Fig.4 Contour map of water level difference between confined aquifer and unconfined aquifer in water source

表2 觀測井實測與計算水位對比表Tab.2 Comparison table of observed and calculated groundwater level of observation well

3.4 地下水溶質(zhì)運移結(jié)果與分析

根據(jù)調(diào)查取樣獲得的數(shù)據(jù)，馬蓮灘水源地的供水含水層為第四系潛水含水層，繪制當(dāng)前情況下第四系潛水含水層及白堊系承壓含水層Cl 離子濃度等值線圖如圖5、6 所示，根據(jù)定邊縣自來水公司統(tǒng)計的馬蓮灘水源地和衣食梁水源地水源井抽水量數(shù)據(jù)，當(dāng)前情況下，馬蓮灘水源地25 口水源井日平均開采量300 m3/d，開采含水層為第四系潛水含水層；衣食梁水源地現(xiàn)用開采井3 口，日平均開采量40 m3/d，開采含水層為白堊系承壓含水層。據(jù)此進行數(shù)值模型的計算。選取區(qū)域地下水中濃度最高的Cl離子為例進行溶質(zhì)運移計算，研究其對馬蓮灘水源地開采目標含水層水質(zhì)的影響。馬蓮灘水源地開采的目標含水層為第四系潛水含水層，開采30年間，馬蓮灘水源地一帶第四系含水層中Cl離子計算濃度變化情況如圖9（a）所示。

圖5 當(dāng)前情況下研究區(qū)第四系水位等值線圖、Cl離子濃度等值線圖與采樣點位圖Fig.5 The quaternary groundwater level isoline map，Cl ion concentration isoline map and sampling point location map of the study area in current situation

圖6 當(dāng)前情況下研究區(qū)白堊系水位等值線圖、Cl離子濃度等值線圖與采樣點位圖Fig.6 The cretaceous groundwater level isoline map，Cl ion concentration isoline map and sampling point location map in the study area in current conditions

圖9 設(shè)置帷幕前后馬蓮灘水源地Cl離子濃度變化圖Fig.9 Change diagram of Cl ion concentration in Maliantan groundwater source before and after setting the curtain

模型計算結(jié)果表明隨著水源地開采的進行，第四系潛水含水層Cl 離子濃度不斷升高。這是由于計算區(qū)白堊系地層地下水中Cl 離子濃度較高，屬于劣質(zhì)水體，由第四系和白堊系地下水位等值線圖可以看出，第四系地下水水位偏低，白堊系地下水水位偏高，且由于開采導(dǎo)致第四系潛水位進一步下降，第四系潛水含水層受到白堊系承壓含水層的越流補給。白堊系的劣質(zhì)水體進入第四系潛水含水層中，使第四系潛水含水層中的Cl離子濃度升高。

同時，通過控制性數(shù)值試驗，改變馬蓮灘水源地水源井的單井抽水量來設(shè)計不同方案，分別為300 m3/d（目前抽水量），400 m3/d（增加1/3），500 m3/d（增加2/3），200 m3/d（減小1/3），研究開采強度對開采目標含水層，即第四系潛水含水層水質(zhì)的影響。開采30年末，馬蓮灘水源地地區(qū)四種方案的Cl 離子濃度等值線圖分別如圖7所示。

圖7 不同開采方案馬蓮灘水源地Cl離子濃度等值線圖Fig.7 Isoline map of Cl ion concentration in Maliantan groundwater source area under different exploitation scenarios

統(tǒng)計當(dāng)前情況及開采30年末，不同方案計算區(qū)離子濃度超過某一值的面積，各值的取值分別對應(yīng)地下水質(zhì)量標準的V、IV、III、II、I型水的界限值，統(tǒng)計結(jié)果如表3所示。

表3 不同開采方案下Cl離子濃度大于某一值的范圍及最大濃度統(tǒng)計Tab.3 The range and maximum concentration statistics of Cl ion concentration greater than a certain value under different exploitation scenarios

從表3可以看出，隨著開采強度的增大與減小，開采目標含水層中Cl離子濃度也升高或降低，濃度大于各界限值的范圍隨之增大與減小，需要注意的是，2020年10月份所測研究區(qū)水樣為開采進行中的水樣結(jié)果，開采量一直維持在單井300 m3/d 左右，與初始時刻相比，開采30年末，隨著單井開采量的升高，Cl離子濃度大于350、250、150、50 mg/L 的面積分別增大0.016、0.303、0.661；0.109、0.566、0.983；0.323、0.586、0.624 km2；對于開采量為單井200 m3/d的情況，由于比當(dāng)前開采強度低，對區(qū)域地下水徑流的擾動影響程度降低，所以大于各濃度值的面積總體除50 mg/L 之外，均有所降低，甚至已經(jīng)不會對水源地造成污染，Cl 離子濃度大于350、250、150 mg/L 的面積分別降低0、0.199、0.068 km2，大于50 mg/L 的面積增大0.57 km2，但不會對水源地造成污染。可見隨著開采強度的增大，馬蓮灘水源地區(qū)域地下水中氯化物的含量也隨之升高，并且隨著開采強度的增大，與當(dāng)前情況相比濃度大于各值的面積的增大值也有增大的趨勢。同時，對于單井開采量200 m3/d 的情況，水源地內(nèi)Cl 離子最大濃度已達243.2 mg/L，稍微增大開采量，則會使水源地內(nèi)Cl離子最大濃度超過250 mg/L，對水源地造成污染。

因此，在滿足周邊地區(qū)生產(chǎn)生活用水的前提下，應(yīng)對水源地抽水井的開采量進行嚴格控制，目前馬蓮灘水源地單井抽水量大約為300 m3/d，抽水量大于該值后水源地內(nèi)超標氯化物面積增大。同時不難看出，即使按照當(dāng)前的開采強度，開采30年末，氯化物超標的范圍已占馬蓮灘水源地的大部分區(qū)域，危及到源地水質(zhì)安全。所以可以在當(dāng)前開采量的基礎(chǔ)上，適當(dāng)降低馬蓮灘水源地開采井的單井開采量，并采取合理措施，加強地下水水質(zhì)長期觀測，為水資源保護及長期可持續(xù)開發(fā)利用打好基礎(chǔ)。

3.5 水源地氯化物超標地段污染防治措施

隨著定邊縣地區(qū)的經(jīng)濟社會發(fā)展，對居民的生產(chǎn)生活用水提出了更高的要求，在可以預(yù)見的未來，如果沒有新建的水源地或水源井，馬蓮灘水源地的單井開采量將會只增不減，假設(shè)預(yù)測開采30年內(nèi)，馬蓮灘水源地的單井開采量依然為300 m3/d，由上文可知，30年末，馬蓮灘水源地將有部分區(qū)域地下水中Cl 離子超標，所以需要采取一定的防治措施，如在水源地周邊進行灌漿帷幕，設(shè)置水力帷幕等，并采取一定的輔助措施與后續(xù)處理。分別在模型中以防滲墻（wall）及注水井（well）的形式在第四系潛水含水層設(shè)置灌漿帷幕和水力帷幕，由預(yù)測過程中溶質(zhì)運移的方向來看，馬蓮灘水源地集中開采區(qū)西側(cè)南段是劣質(zhì)水體入侵水源地的地段，所以在此設(shè)置灌漿帷幕與水力帷幕，經(jīng)過反復(fù)調(diào)試與比選方案，最終確定下兩種帷幕的布設(shè)方式，并將兩種方式對水源地的保護程度進行比較。灌漿帷幕沿集中開采區(qū)西側(cè)界限布設(shè)，灌漿深度為第四系含水層厚度，平均90 m 左右，帷幕長度1 500 m；水力帷幕距水源地最西側(cè)開采井距離100～200 m，間隔150 m 左右，共設(shè)置注水井6口，單井注水量250 m3/d，注水層位為第四系潛水含水層，注水水質(zhì)采用純凈水，即水中各離子含量可忽略。開采30年末，兩種方式作用下馬蓮灘水源地Cl 離子等值線圖如圖7所示。兩種灌漿方式與灌漿前Cl離子濃度變化曲線對比如圖8所示。

圖8 設(shè)置帷幕后馬蓮灘水源地Cl離子濃度等值線圖Fig.8 Isoline map of Cl ion concentration in Maliantan groundwater source area after setting the curtain

由圖中可以看出，在馬蓮灘水源地周圍添加灌漿帷幕后，開采過程中，水源地觀測井中Cl 離子濃度不斷升高，開采30年末，水源地中仍有部分區(qū)域Cl 離子濃度超標，與不加灌漿帷幕的情況相比，超標范圍、Cl離子濃度變化情況基本相同，說明灌漿帷幕并沒有起到明顯的隔離劣質(zhì)水體的作用，這也進一步說明了Cl離子的運移方式主要是開采條件下，第四系潛水含水層水位降低，白堊系的劣質(zhì)水體依靠越流補給第四系潛水，使第四系潛水含水層中Cl離子濃度升高。同時，通過設(shè)置注水井的方式在水源地劣質(zhì)水體與非劣質(zhì)水體之間添加水力帷幕，開采過程中，水源地觀測井中Cl 離子濃度不斷降低，開采30年末，水源地內(nèi)已無Cl離子濃度超標范圍，起到了很好的隔絕劣質(zhì)水體的作用，所以，對于定邊地區(qū)的水源地保護，可以采取利用水力帷幕的方式。這是由于水源地抽水時會在水源地范圍內(nèi)第四系潛水含水層形成局部降落漏斗，通過增加注水井的方式，可減小降落漏斗的降深，并起到抑制劣質(zhì)水體越流補給的作用，這同時驗證了前文的結(jié)果，對于水源地的保護，可以通過控制開采強度的方式，使馬蓮灘水源地第四系潛水含水層水位升高，從而達到保護水源地的效果。此外，還應(yīng)該加強對水源地水質(zhì)的長期觀測，也可以附加采用采用化學(xué)法、電化學(xué)方法或沉淀法等對抽出的超標地下水進行處理，保證居民生產(chǎn)生活用水安全。

4 結(jié) 論

（1）根據(jù)實地調(diào)查取樣，并繪制Piper 三線圖及Durov 圖，可知定邊地區(qū)第四系薩拉烏蘇組潛水主要為SO4·Cl-Ca·Mg 型水，礦化度較低。白堊系環(huán)河組潛水、微承壓水均為SO4·Cl-Ca·Mg型水，礦化度較高。

（2）開采條件下，第四系薩拉烏蘇組潛水水位降低，白堊系環(huán)河組地層中的劣質(zhì)水體通過越流補給第四系潛水，使第四系潛水含水層中地下水水質(zhì)不斷惡化，預(yù)測開采30年末，馬蓮灘水源地的水質(zhì)安全已經(jīng)受到危及。隨著開采強度的增大，馬蓮灘水源地劣質(zhì)水體的面積也隨之增大。建議在保證地區(qū)生產(chǎn)生活用水的前提下，適當(dāng)降低當(dāng)前水源地抽水井的抽水量，以減輕對水源地水質(zhì)惡化的影響。

（3）通過對灌漿帷幕與水力帷幕兩種水源地保護措施進行對比，發(fā)現(xiàn)水力帷幕可以更好地起到隔絕劣質(zhì)水體，保護水源地水質(zhì)的作用，所以，對于定邊地區(qū)的水源地保護，可以采取利用水力帷幕的方式。同時應(yīng)采取其他合理措施，如控制水源地開采強度等，還需要加強地下水水質(zhì)長期觀測，以監(jiān)測水源地保護效果，為水資源保護及長期可持續(xù)開發(fā)利用打好基礎(chǔ)。