呼倫貝爾高原地下水化學(xué)分析及動(dòng)態(tài)變化評(píng)價(jià)

［摘要］隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，呼倫貝爾高原地下水水質(zhì)狀況不斷改變，從而也深深影響著當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境。本文主要介紹呼倫貝爾高原地下水化學(xué)類型，分析呼倫貝爾高原地下水補(bǔ)徑排條件及各項(xiàng)離子遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，并對(duì)區(qū)域地下水水質(zhì)進(jìn)行動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)，地下水水質(zhì)類型主要為Ⅳ類水及Ⅴ類水，主要超標(biāo)組分為COD、鈉離子、總硬度、溶解性總固體、硝酸鹽、氟化物、氨氮，考慮影響因素為牧業(yè)污染。

［關(guān)鍵詞］呼倫貝爾高原；地下水；水質(zhì)分析；動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)

1 研究區(qū)自然地理概況

（1）氣象

呼倫貝爾高原所在區(qū)域?qū)儆诤疁貛О敫珊荡箨懶詺夂?。冬季?yán)寒，夏季涼爽，春季短暫且多風(fēng)，而夏季則常有東南風(fēng)，冬季則以西北風(fēng)為主，四季之間的溫差較大。根據(jù)海拉爾區(qū)的觀測(cè)資料，該地區(qū)年平均降雨量為25.93 mm，其中最大月降雨量出現(xiàn)在7月，為177.5 mm；而最小月降雨量則在2月，僅為0.8 mm。降水主要集中在夏季。年平均蒸發(fā)量為53.15 mm，其中5月份的最大蒸發(fā)量達(dá)到142.5 mm，而7月份的最小蒸發(fā)量為106.7 mm。該地區(qū)年平均氣溫為-0.21℃，最高氣溫可達(dá)35℃，最低氣溫則下降至－36℃。無霜期持續(xù)120天。凍土期從9月下旬延續(xù)至翌年4月下旬，最大厚度可達(dá)23 cm。而永久凍土層厚度約為2.23 m。該區(qū)域內(nèi)最大風(fēng)速記錄達(dá)到20.7 m/s。

（2）地質(zhì)條件

研究區(qū)區(qū)內(nèi)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)較頻繁，發(fā)生在石炭系晚期的造山運(yùn)動(dòng)，使得研究區(qū)大幅度隆起，石炭系地層出露地表，接受剝蝕，這一過程持續(xù)到侏羅系晚期才結(jié)束，這直接導(dǎo)致研究區(qū)缺失了自石炭系中統(tǒng)至侏羅系中統(tǒng)的大量地層。侏羅系晚期，在燕山運(yùn)動(dòng)的影響下，研究區(qū)開始大幅度坳陷，海拉爾盆地即是在此情況下形成的，盆地底部沉積了侏羅系上統(tǒng)火山巖，中部、上部沉積了白堊系、新近系地層。第四紀(jì)以來，在地形低洼處又沉積了第四系地層，從而形成了研究區(qū)內(nèi)現(xiàn)在的地層分布格局。

（3）水文地質(zhì)條件

區(qū)域的一級(jí)水文地質(zhì)單元屬于內(nèi)蒙古北部高原水文地質(zhì)區(qū)，二級(jí)水文地質(zhì)單元?jiǎng)t劃分為高平原碎屑巖類裂隙孔隙水亞區(qū)及河谷松散巖類孔隙水亞區(qū)。由于北部、東部和南部山區(qū)基巖風(fēng)化嚴(yán)重從而形成風(fēng)化帶。同時(shí)，由于構(gòu)造作用的影響，該地區(qū)出現(xiàn)了大量構(gòu)造帶。這些風(fēng)化裂隙帶與構(gòu)造帶的存在，為地下水儲(chǔ)存提供了空間，因此該區(qū)域分布有不連續(xù)的基巖裂隙水，其含水層主要由火山巖系和花崗巖組成。經(jīng)過多期構(gòu)造變動(dòng)和長(zhǎng)期外力作用，這些地層經(jīng)歷了強(qiáng)烈的褶皺與斷裂，使得地質(zhì)體支離破碎，并且?guī)r石節(jié)理與裂隙發(fā)育。整體而言，基巖裂隙水的富集性較差，其含水層位也極為不連續(xù)。該區(qū)域單井涌水量一般小于80 m3/d，而局部地區(qū)涌出量可達(dá)200～1000 m3/d。此外，該區(qū)域地下水質(zhì)量較好，其礦化度通常低于1 g/L，主要呈現(xiàn)HCO3SO4-Na·Mg及HCO3-Na·Ca型等幾種化學(xué)類型。該區(qū)域地下水補(bǔ)給來源主要為大氣降雨，通過地表或基巖裂縫向溝谷及高平原區(qū)徑流，從而成為重要的地下水補(bǔ)給區(qū)。（圖1）

高平原地區(qū)在新近系和白堊系時(shí)期經(jīng)歷了碎屑巖沉積。該地區(qū)新近系和白堊紀(jì)系的砂巖和礫砂巖的膠結(jié)程度較低，為地下水儲(chǔ)存創(chuàng)造了有利條件。地下水系統(tǒng)主要由礫砂巖和砂巖組成，厚度通常在40～90 m。地下水含水層的分布相對(duì)連續(xù)，但富水性較弱，單井出水量通常不足80 m3/d。在沉積巖中的裂隙水和孔隙水的補(bǔ)給來源主要是地下徑流，在與河流連接的陡崖處流入河流，從而形成區(qū)域地下水徑流區(qū)。河谷平原是由海拉爾河及其支流形成的沖積平原，由于其位居區(qū)域最低地貌位置且匯集條件極佳，因此基巖山區(qū)與高平原區(qū)的地下水最終均匯聚至此，使得該地區(qū)普遍展現(xiàn)出良好的富水性，是區(qū)域內(nèi)強(qiáng)烈徑流及排泄的重要區(qū)域。該區(qū)域通常具有良好的含水性能，是強(qiáng)徑流和排水的重要區(qū)域。該地區(qū)的地下水補(bǔ)給來源包括降水、地下水徑流和地表水徑流，通過蒸發(fā)、人工開采和地下徑流進(jìn)行排泄。海拉爾河一級(jí)支流的也主要由圓礫和礫石砂組成，局部地區(qū)含有中砂、細(xì)砂和粉砂，具有相當(dāng)?shù)暮穸群土己玫暮阅?，單井出水量通常?00～2000 m3/d。海拉爾河二級(jí)支流主要由圓礫和細(xì)砂組成，相對(duì)薄弱，含水性能較差，單井出水量通常在80～800 m3/d。此外，在海拉爾河二級(jí)階地出現(xiàn)的地方，含水層主要由細(xì)砂和粉砂組成，由于所處位置偏高且匯集條件欠佳，因此供給不足，一般單井涌出量少于80 m3/d。

呼倫貝爾高原位于大興安嶺山脈西部的呼倫貝爾草原，地下水資源較為豐富。對(duì)呼倫貝爾高原進(jìn)行地下水水質(zhì)狀況分析及動(dòng)態(tài)變化評(píng)價(jià)可以為區(qū)域性生態(tài)保護(hù)與生態(tài)修復(fù)提供依據(jù)。研究區(qū)由于人口相對(duì)較少，大多為牧區(qū)，工農(nóng)業(yè)活動(dòng)少，加之本區(qū)地下水資源相對(duì)豐富，目前與地下水有關(guān)的環(huán)境問題主要為地下水水質(zhì)污染，主要本底超標(biāo)離子為鐵、錳、氟、砷、碘及鈉，由地下水引起的其他地質(zhì)環(huán)境問題尚不明顯。

本次數(shù)據(jù)來源于國(guó)家地下水監(jiān)測(cè)工程運(yùn)行維護(hù)和地下水質(zhì)監(jiān)測(cè)工作，國(guó)家政府和各個(gè)職能部門的共同所需，可以為內(nèi)蒙古自治區(qū)規(guī)劃和建設(shè)部門提供地下水動(dòng)態(tài)信息，指導(dǎo)地表地下水資源的優(yōu)化配置，為水資源評(píng)價(jià)和綜合規(guī)劃提供更加精準(zhǔn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。能夠?yàn)樽匀毁Y源部門、環(huán)保部門、水利部門提供長(zhǎng)期連續(xù)的翔實(shí)數(shù)據(jù)，滿足不同領(lǐng)域不同部門對(duì)地下水狀況的把握和利用。能夠?yàn)閮?nèi)蒙古自治區(qū)重大工程實(shí)施及建成后的效益評(píng)估提供科學(xué)依據(jù)，為生態(tài)建設(shè)和環(huán)境保護(hù)相關(guān)工作提供技術(shù)支撐，大力提高自治區(qū)水資源管理和配置水平，在實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)略部署，推動(dòng)重大工程建設(shè)方面發(fā)揮積極作用，從而高效有力地服務(wù)國(guó)計(jì)民生。

4 地下水化學(xué)類型分析

呼倫貝爾高原地下水依據(jù)地貌類型及水文地質(zhì)單元?jiǎng)澐譃楹庸人缮r類孔隙水亞區(qū)及高平原碎屑巖類孔隙水亞區(qū)。

（1）河谷松散巖類孔隙水亞區(qū)水化學(xué)特征

由于所處地勢(shì)較低，地下水埋藏淺，含水層顆粒較粗，厚度較大，徑流順暢，且地表水較豐富，地下水與地表水交換強(qiáng)烈，因此，水質(zhì)好，水化學(xué)類型以HCO3-Ca、HCO3-Ca·Mg型為主，礦化度一般0.2～0.6 g/L；河谷后緣中，由于水位埋藏較淺，蒸發(fā)強(qiáng)烈，地下水徑流較緩，與地表水交換作用變?nèi)?，因此，水質(zhì)稍差，水化學(xué)類型以HCO3-Na、HCO3-Na·Ca、HCO3-Na·Ca·Mg型為主，局部為Cl·SO4-Ca·Mg型水，礦化度一般0.3～1.0 g/L，局部水位較淺、徑流緩慢的地帶較大，最大為3.6 g/L。綜上所述，研究區(qū)內(nèi)潛水水化學(xué)分帶性較明顯，即河谷平原中心水質(zhì)好，河谷階地水質(zhì)次之，而礦化度也隨著這個(gè)變化規(guī)律逐漸增大，總體礦化度均較低，一般小于1 g/L，僅局部小范圍內(nèi)礦化度大于1 g/L。

（2）高平原碎屑巖類孔隙水亞區(qū)水化學(xué)特征

碎屑巖類孔隙裂隙水在研究區(qū)西南部的波狀高平原上及河谷平原第四系地層下部大面積分布。根據(jù)本次水樣分析結(jié)果，水化學(xué)類型較雜，含HCO3-Na·Ca·Mg、HCO3·SO4-Mg·Na、Cl·SO4-Na、HCO3·SO4-Mg·Na、HCO3·Cl·SO4-Na、HCO3·Cl-Na、HCO3·Cl-Na、Mg、Cl-Na型水，分布不均，整體水化學(xué)類型以蒸發(fā)濃縮作用為主，礦化度范圍0.7～4.6 g/L，一般大于1 g/L。綜上所述高平原碎屑巖類孔隙水亞區(qū)水質(zhì)較差。

5 地下水補(bǔ)徑排條件分析

區(qū)內(nèi)高平原地區(qū)為地下水的徑流區(qū)，河谷區(qū)為地下水的徑流和排泄區(qū)。

區(qū)內(nèi)西部和南部的波狀高平原由于地形地貌條件，海拔較高，在接受大氣降水后，這些地區(qū)以地表徑流的形式將水分排泄至河谷區(qū)。區(qū)內(nèi)碎屑巖類承壓水，由于含水層埋藏深度較大，不易接受降水補(bǔ)給，也難以蒸發(fā)和開采。然而，由于這些承壓水與盆地周圍基巖的風(fēng)化帶及構(gòu)造裂隙帶直接接觸，因此能夠獲得來自風(fēng)化裂隙和構(gòu)造裂隙的側(cè)向補(bǔ)給。這種補(bǔ)給自南向北流動(dòng)，在局部陡坎處則可能直接排泄至河谷，或通過頂托方式補(bǔ)給到河谷區(qū)潛水。河谷區(qū)潛水的主要補(bǔ)給來源包括河谷上游、北部丘陵以及南部波狀高平原區(qū)地下水的側(cè)向供給，同時(shí)也接受來自大氣降水的垂直滲入。此外，該區(qū)域內(nèi)地表水與地下水之間關(guān)系也較為密切但主要表現(xiàn)為地下水對(duì)地表水的供給。關(guān)于潛水的徑流特征，高平原整體呈現(xiàn)由東南向西北方向流動(dòng)，其地下水補(bǔ)給呼倫湖，并在局部陡坎處直接匯入河谷。潛水的排泄途徑主要包括蒸發(fā)排泄、地下徑流、補(bǔ)給河水以及人工開采等，其中以蒸發(fā)作為最主要的排泄方式。

6 地下水演化分析

（1）河谷松散巖類孔隙水亞區(qū)地下水演化分析

從圖2河谷松散巖類孔隙水亞區(qū)piper三線圖可以看出，大部分水樣均落點(diǎn)于弱酸大于強(qiáng)酸區(qū)域。分析原因可能是河谷區(qū)地表水豐富，地表水補(bǔ)給地下水，地下水交替循環(huán)較快，SO4與Cl離子不易富集，同時(shí)，水樣中HCO3及Ca、Mg離子含量普遍增多，也說明了河谷區(qū)地下水化學(xué)成分的形成以溶濾作用為主。

（2）高平原碎屑巖類孔隙水亞區(qū)水化學(xué)特征

從圖3高平原碎屑巖類孔隙水亞區(qū)piper三線圖可以看出，由于地貌形態(tài)屬于波狀起伏，加之地下水水位埋深較淺、承壓小、蒸發(fā)強(qiáng)度較大，地下水以蒸發(fā)作用為主，地下水中相對(duì)富集SO4和Cl離子，從而形成SO4、Cl型水。

7 地下水水質(zhì)動(dòng)態(tài)變化評(píng)價(jià)

呼倫貝爾高原地下水2020年度地下水共計(jì)采樣57組，水質(zhì)化驗(yàn)指標(biāo)為37項(xiàng)，為取得客觀評(píng)價(jià)地下水質(zhì)量動(dòng)態(tài)變化情況，去除部分離子如：色度（受樣品存放時(shí)間影響），鐵離子、錳離子（受抽水設(shè)施及水管等設(shè)備影響），氟化物、砷離子及碘離子（原生組分離子）等。本年度與2019年地下水質(zhì)量動(dòng)態(tài)變化評(píng)價(jià)采取21項(xiàng)離子進(jìn)行評(píng)價(jià)，包含：總硬度、溶解性總固體、氯化物、氨氮、硫酸鹽、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、鉻（六價(jià)）、揮發(fā)酚、氰化物、COD、鈉、銅、鉛、鋅、鎘、汞、鋁、硒、硫化物、陰離子表面活性劑。

水質(zhì)單指指標(biāo)評(píng)價(jià)方法參照《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB/T 14848-2017》，評(píng)價(jià)結(jié)果為：Ⅰ類4組，占取樣總數(shù)7%，呈點(diǎn)狀分布；Ⅱ類3組，占取樣總數(shù)5.2%，呈點(diǎn)狀分布；Ⅳ類水37組，大范圍分布，占取樣總數(shù)65%；Ⅴ類水13組，較大范圍分布，占取樣總數(shù)22.8%。

水質(zhì)綜合變化趨勢(shì)是將每個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)本年度與2019年比較：57組水樣對(duì)比統(tǒng)計(jì)得：區(qū)內(nèi)水質(zhì)變化基本以穩(wěn)定為主，水質(zhì)穩(wěn)定29組，占據(jù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量50.8%；水質(zhì)變好次之，共計(jì)18組，占據(jù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量31.6%；水質(zhì)變差共計(jì)10組，占據(jù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量17.6%。地下水主要超標(biāo)組分為COD、鈉離子、總硬度、溶解性總固體、硝酸鹽、氟化物、氨氮。呼倫貝爾高原主要的地下水污染源為牧業(yè)牛羊糞便等。

8 結(jié)語

通過對(duì)呼倫貝爾高原地下水化學(xué)類型、補(bǔ)徑排條件、水質(zhì)演化的分析以及地下水水質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化得出呼倫貝爾高原地下水水化學(xué)類型多樣，主要區(qū)域?yàn)榈叵滤畯搅鲄^(qū)，地下水交替循環(huán)較快，地下水水質(zhì)類型主要為Ⅳ類水及Ⅴ類水，主要超標(biāo)組分為COD、鈉離子、總硬度、溶解性總固體、硝酸鹽、氟化物、氨氮，考慮影響因素為牧業(yè)。

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