唐山市地下水水质动态分析

2014-09-18赵德刚宋利震田西昭封秀轩

地下水 2014年1期

赵德刚，梁爽，宋利震，田西昭，封秀轩

(河北省环境地质勘查院，河北石家庄050021)

1 引言

唐山市位于河北省东北部，地理座标为东经117°31'～119°19'，北纬 38°55'～40°28'。现辖两个县级市(迁安、遵化)，五个县(迁西、玉田、滦县、滦南、乐亭)，七个区(曹妃甸、路南、路北、开平、古冶、丰润、丰南)，五个开发区(南堡经济开发区、海港经济开发区、高新技术产业园区、芦台经济技术开发区、汉沽管理区)。全市总面积13472 km2。

地下水是珍贵的淡水资源，具有分布广泛、水质好、储存量大、调节能力强、供水保证度高等特点，它在居民生活用水、社会经济发展和维持生态环境方面有着不可替代的作用[1]。地下水动态监测是指根据当地的水文地质条件和地下水动态的分析研究要求，建立地下水长期观测网站，定期监测地下水运动要素，系统而准确地对区域观测网中的观测井孔进行各项数据采集[2]。对唐山市地下水水质进行动态监测，对变化规律和原因进行分析及对比，为准确评价、合理开发、科学管理地下水资源提供科学依据，为促进经济建设和提高人民生活质量服务。

2 唐山市地下水水化学类型及分布规律

2.1 平原区

(1)浅层水。以乐亭菜园、滦南西玉坨、曹妃甸南新庄至玉田大肖庄一线以北为全淡水区，矿化度小于1g/L，面积5085 km2，以南为有咸水区，矿化度由北向南，由1～2g/L、2～3g/L、3～5g/L过渡到大于 5g/L，面积分别为 658 km2、819 km2、358 km2及 1421 km2[3]。

全淡水区地下水水化学类型一般由北向南为HCO3－Ca和HCO3－Ca·Mg型，到咸淡水界线附近过渡为 HCO3·Cl－Ca·Na型。由咸淡水界线向南至沿海地带水化学类型依次为HCO3·Cl－Ca·Na型、Cl－Na型。全淡水区以HCO3－Ca和HCO3－Ca·Mg型为主，矿化度一般小于0.5g/L;有咸水区以Cl－Na型水为主，矿化度由北向南增大，至沿海一带大于5g/L。

(2)深层水。由北部山前到南部沿海地带水化学类型依次为 HCO3－Ca型、HCO3－Ca·Mg、HCO3－Ca·Na型和 HCO3－Na型，分布面积各占三分之一左右，矿化度小于0.5g/L。

2.2 唐山市区

(1)第四系浅层水。唐山市区第四系浅层水化学类型以HCO3－Ca及HCO3－Ca·Mg型为主，矿化度一般小0.5g/L。由于局部人为污染，出现有HCO3·Cl－Ca、HCO3·SO4－Ca·Mg及 Cl·SO4－Ca型水。

(2)奥陶系岩溶水。奥陶系岩溶水水化学类型一般为HCO3－Ca·Mg型，矿化度小于0.5g/L。由于人为影响，在大城山、原唐钢焦化厂及冶里附近出现有SO4·HCO3－Ca型水。由于附近某电厂冲灰水的影响，致使电厂一带地下水化学类型由HCO3－Ca·Mg型变成为 HCO3·SO4－Ca·Mg。

2.3 盆地区

遵化、迁安盆地地下水化学类型一般为HCO3－Ca及HCO3－Ca·Mg型，矿化度小于0.5g/L。局部傍河地区或大企业附近由于人为污染致使地下水中某些组分含量超标。

3 地下水水质随时间的变化

3.1 2006－2010年地下水常规组分含量对比

(1)浅层水。2010年与2006年对比，地下水中各常规组分含量有增有减，2010年比2006年地下水中平均含量增高的主要组分有 Mg、HCO3、Cl、PH 值、总硬度及矿化度;减少的组分有Na、Ca、SO4。从反映综合指标的矿化度对比来看，对比各点2010年及2006年矿化度平均含量为481.71 mg/L和476.2 mg/L，5年间增加5.5 mg/L，年增加率0.23%。由于Cl含量的增加使市区某水源地地下水类型由HCO3－Ca转变为HCO3·Cl－Ca，由于Mg含量的增大和Ca含量的减小致使市区某水厂地下水化学类型由HCO3－Ca型改变为HCO3－Ca·Mg型。

(2)深层水。2010年与2006年对比，平均含量增高的组分有Ca、总硬度及矿化度，其余均处于减少的趋势。从矿化度对比来看，2010年平均含量为297.2 mg/L，比2006年增加22.5 mg/L，年增加率1.64%。由于各组分含量增减幅度减小，其水化学类型均未改变，水质动态较稳定。

(3)岩溶水。2010年岩溶水常规组分含量比2006年增加的有Ca、Mg、HCO3、SO4总硬度及矿化度，其余均处于减小的趋势由于Ca含量增加幅度较大，致使古冶区某水厂地下水化学类型由HCO3－Ca·Mg型改变为HCO3－Ca型。

3.2 多年长系列地下水组分含量对比

对比项目为地下水中SO4、Cl、NO3、矿化度及总硬度含量的变化。据监测资料统计表明，本区浅层地下水中这些组分的含量具有逐年增高的趋势。这种趋势在平原区表现比较显著，在城市区则不太明显。深层水特别是有咸水区深层水水质长系列动态变化较浅层水更为稳定。

(1)浅层水。据统计，浅层水中SO4、NO3的含量具有明显的逐年增加的趋势，尤其是2006－2010年间水质变化不稳定，特别是在全淡水区更加明显。以乐15－2观测孔为例(图1)，地下水中SO4的含量1990年为18.10 mg/L，2009年150.20 mg/L，19年间增加了113.98 mg/L，NO3的含量1993年和2005年分别为2.94 mg/L及66.0 mg/L，至2009年增加到80.0 mg/L，16年增加77.06 mg/L;矿化度从1990年的510 mg/L，增加到2009年的859.5 mg/L;总硬度也有所增加，但幅度略小。

图1 乐15－2主要组分含量动态变化曲线

(2)深层水。据水质监测资料统计，1990－2010年深层地下水水质变化相对较小。在全淡水区以滦南3－3观测孔为代表(图2)，SO4、Cl及总硬度的含量1990年分别为1.7 mg/L、17.76 mg/L和140 mg/L，2009年分别为19.3 mg/L、12.8 mg/L及146.1 mg/L，互相对比，各有增减，年变化幅度在0.53%～3.00%之间。但NO31990年至2000年具有逐年增加趋势，1990年及2000年地下水中NO3含量分别为12.2 mg/L和38.1 mg/L，10年间增加25.9 mg/L。2001至2010年变化幅度较大且有增有减。在有咸水区深层淡水以滦南19－3为代表(图3)，总硬度由1990年的70.8 mg/l，至2010年增大至200.0 mg/l，变化幅度较大，其他组分含量变化相对较小。

图2 滦南3－3主要组分含量动态变化曲线

(3)岩溶水。据水质测试结果统计，以唐017观测孔为代表(图4)，2001－2010年地下水中SO4、总硬度及矿化度含量具有增加趋势，其中总硬度及矿化度在2008年达到峰值。NO3及Cl含量变化较稳定，年际之间或增或减，略有变化。近年来矿化度变幅较大，但水质动态仍属变化稳定。

图3 滦南19－3主要组分含量动态变化曲线

图4 唐017主要组分含量动态变化曲线

4 地下水水质的空间变化

冲洪积倾斜平原区(全淡水区)浅、深层地下水水化学类型基本一致，均为HCO3－Ca、HCO3－Ca·Mg型水。滨海平原区浅层水为Cl－Na型水，深层水为HCO3－Na型水，二者截然不同。地下水水质不仅受地质环境制约，同时也与地下水的径流途径、补给方式密切相关。山前倾斜平原由近山河流冲积物组成。地下水接受山区地下径流补给，途径较短，地下水成份及化学类型与山区石灰岩区地下水相近，表现为HCO3－Na及HCO3－Ca·Mg型水。滨海平原区地层由冲洪积变为海(湖)积，地质环境变异，径流途径变长，地质环境对地下水水质便起着主导作用。形成深层水为HCO3－Na型，其上部分布有矿化度小于1～2g/L、2～3g/L及3～5g/L的浅层淡水、微咸水及半咸水。