陈 丰

(天津市地质工程勘察院，天津 300191)

子牙河—海河流域浅层地下水矿化度分布及成因

陈 丰

(天津市地质工程勘察院，天津 300191)

对天津地区子牙河—海河干流流域浅层地下水矿化度及水化学类型分布进行了调查，发现地下水矿化度由低到高、从微咸水到咸水再到盐卤水渐变特征明显，对其形成原因进行了分析，认为地下水补给不足以及深层地下水开采形成降落漏斗和渤海湾风暴潮等引起的海水入侵是导致该分布特征的主要原因。

浅层地下水，矿化度，分布特征

0 引言

近年来，随着经济发展和工程建设大规模展开，天津平原地区，尤其是市区、环城新四区和滨海新区浅层地下水因水质咸化、矿化度高而对环境带来的不良影响，尤其是对钢筋混凝土建筑材料造成腐蚀的问题日益突出。

本文根据对上述地区所对应的子牙河—海河流域的浅层地下水水质简分析调查数据，总结了该地区矿化度等的分布规律，初步探讨了其形成原因，旨在为该地区浅层地下水研究、工程建设规划提供一定依据。

1 地理及水文地质背景

天津子牙河—海河流域面积约2 800 km2，常住人口约900万(2011年数据)。该区域包括了天津市内六区、环城新四区以及滨海的塘沽区和大港区一部分，是天津政治、经济、文化的核心区域，有九河下梢之称。为典型的海积冲积低平原地貌，东临渤海湾，是华北平原的一部分，地面大沽标高2 m～5 m，地势低平，河渠众多，主要属于子牙河—海河干流水系，分布众多大小不一的洼淀湖泊，较大的有东丽湖以及官港水库等。区域北界基本为永定新河，以北为潮白河水系；区域南界为独流减河，属大清河水系，南侧分布如团泊洼、北大港水库等多个平原水库。

该区域在气候上介于大陆性与海洋性气候之间，属暖温带半湿润大陆性季风气候。多年平均降水量590.1 mm，年内分配不均，夏季6月～8月降水量约占全年75%以上；降水量年际变化也很大，风水年和枯水年相差达3倍～4倍。降水入渗是地下水的主要补给来源，降水量的季节性、年际性变化对地下水的形成和分布有重要影响[1]。区内多年平均蒸发量E601值在1 047 mm～1 187 mm之间，干旱指数1.8～2.0。蒸发是地下水的主要排泄途径。

2 浅层地下水赋存条件

本次调查对象主要是对工程建设影响大的浅层地下水。本区浅层地下水系指地表下的第一含水层组，水力特性主要为潜水、微承压潜水，底界埋深一般在50 m左右，赋存于第四系全新统及上更新统松散土层中。地层岩性特征一般为粘性土与粉土、粉砂交互沉积，成层规律较明显，但总体来看，粉土、粉砂分布不稳定、不连续。粉土、粉砂渗透系数能达到1×10-4cm/s以上，粘性土渗透系数则一般小于1×10-7cm/s，且垂直渗透系数明显小于水平渗透系数。浅层地下水位与气象周期基本一致，年变化幅度不大，一般年变幅0.5 m～1.5 m。由于地势低平，地下水位差很小，总体上看自西向东从大沽标高2.0 m逐渐降至0.0 m，地下水水平向流动甚微。

3 浅层地下水水化学基本特征

4 矿化度分布特征

浅层地下水矿化度分布有较明显的规律性(如图2所示)。自西向东由市区至渤海湾，地下水矿化度由低到高、从微咸水(局部上浮浅层淡水体)到咸水再到盐卤水渐变特征明显，基本呈现以市区中西部为中心，以海河干流为中轴，向东至渤海湾呈扇形分布态势。

市区中西部的部分区域矿化度小于2 g/L，沿海河流向向东矿化度逐渐增加，到滨海新区后急剧增加，矿化度最高超过50 g/L，达到盐卤水级别。野外调查也显示，滨海新区的开发区、保税区，尤其是临港一带，碱草生长茂盛，土壤盐渍化现象明显。

5 成因探讨

针对上述矿化度等的分布特征，对其形成原因进行了分析研究，认为主要有以下两个方面。

5.1 浅层地下水的补排条件

浅层地下水主要补给因素一般有：降水和灌溉回归水的入渗补给，侧向径流补给，河渠渗漏补给，局部深层孔隙水的越流补给等。结合本区域浅层地下水埋藏条件来看，降水入渗是主要补给因素，市区的生活废水入渗和郊区的农业灌溉水入渗也占一定比例；河渠对地下水的影响是双向的，汛期时由于河水位高涨，河水补给地下水，而非汛期则排泄地下水；由于地势低平，水平方向的水力梯度甚微，径流条件很差，从区域来看，侧向径流补给基本可忽略；越流补给方面，由于土层垂向渗透系数很小，补给周期是很长的，且由于多年开采深层地下水形成的降落漏斗，还在局部区域导致了浅层水向深层水的越流补给。

浅层地下水的排泄方式主要有蒸发和开采(包括工程建设中的人工降排水)，其中以蒸发为主要排泄方式。由于本区域年降水量不足蒸发量的一半，生产生活废水以及农业灌溉水的入渗补给虽然起到一定的弥补作用(这也是经济发达、人口稠密的市区及近郊区浅层水矿化度相对较低的原因之一)，但是影响比较小，因此长期来看地下水的补给存在缺口，从而导致浅层地下水矿化度偏高。

5.2 海水入侵

沿海地区发生海水入侵的情况并不少见。例如，珠江三角洲沿海地区海水入侵就比较严重，且珠江口河网地区的河流也受到咸潮的影响，地下水化学特征受影响发生变化，部分地区TDS在10 g/L以上[2]。

天津滨海地区海水入侵主要有两个方面原因：

1)开采深层地下水形成的降落漏斗诱发海水入侵。

2)渤海湾风暴潮导致海水入侵。

风暴潮是由于大风和大气压力剧变使海面产生的从数小时到数日的水位异常升降现象。滨海新区地面标高低，一般仅2 m～3 m，且由于地面沉降的影响，使沿海地区受风暴潮影响更为严重。天津滨海地区解放后共发生风暴潮7次，潮位一般在5 m以上，潮水深入内地可达40 km[5]。

综合上述两方面的分析，在一定程度上可以说，海水入侵是天津滨海地区浅层地下水矿化度高的主要原因之一。

6 结语

1)本文以天津子牙河—海河流域浅层地下水矿化度及水化学类型调查为切入点，发现了矿化度以天津市区中西部为中心，以海河干流为中轴，向东至渤海湾呈扇形逐渐增加的分布态势，并绘制了该区域的矿化度等值线图。后期可进一步采集水样，加深研究，以完善该等值线图。

2)文中对上述矿化度分布特征的形成原因进行了初步探讨，认为地下水补给不足以及深层地下水开采形成降水漏斗和渤海湾风暴潮等引起的海水入侵是导致该分布特征的主要原因。对本地区水环境调查研究以及工程建设选址规划等有一定参考价值。

[1] 吴铁钧，孙文承.天津市水文地质环境地质图系说明书[M].天津：天津人民出版社，2004.

[2] 张玉玺，孙继朝，陈 玺，等.珠江三角洲浅层地下水pH值的分布及成因浅析[J].水文地质工程地质，2011，38(1)：16-21.

[3] 天津市地质调查研究所.天津市南部平原区区域地质调查报告[R].2001.

[4] 赵 健.海咸水入侵与浅层地下水水化学特征及变化研究[J].地理科学，1999，19(1)：525-531.

[5] 马振兴.渤海风暴潮灾害及其原因分析[J].天津市地质学会志，1998，6(1)：75-77.

[6] 钱 会，马致远.水文地球化学[M].北京：地质出版社，2005.

The distribution and its formation causes of the mineralization degree of the shallow groundwater in Ziya River Basin and Haihe River Basin

CHEN Feng

(TianjinGeologicalEngineeringProspectingInstitute,Tianjin300191，China)

Through the investigation of the mineralization degree of the shallow groundwater and water chemistry type distribution in Tianjin Ziya River Basin and Haihe River Basin, found the obvious gradual change that the mineralization degree of shallow groundwater is from low to high, from brackish to salt and then to brine. Through the analysis, we give the conclusion: insufficient of groundwater recharge, the drawdown funnel caused by exploitation of deep groundwater, and the seawater intrusion caused by storm surge in Bohai Bay are the main reasons that cause the distribution characteristic.

shallow groundwater， mineralization degree， distribution characteristic

1009-6825(2014)28-0044-02

2014-07-24

陈 丰(1981- )，男，高级工程师，注册土木工程师(岩土)

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