(遼寧省大連水文局，遼寧 大連 116023)

大連市是遼寧省重要的沿海港口城市，西北瀕臨渤海，東南面向黃海，海岸線長(zhǎng)2211km，占遼寧省海岸線總長(zhǎng)度的65%。全市面積12574km2，陸地以山地丘陵為主，主要為千山山脈之延伸部分，絕大多數(shù)山地經(jīng)長(zhǎng)期風(fēng)化和侵蝕形成低而緩的丘陵[1]。大連地區(qū)巖溶地形較多，以石灰?guī)r為主。

大連市獨(dú)特的自然地理?xiàng)l件使得區(qū)域河流以獨(dú)流入海為主，流域集水面積較小，地表徑流具有季節(jié)性，水文單元較為封閉，水資源利用率低、開發(fā)難度大[2]。近年來，大連地區(qū)持續(xù)干旱少雨，地表水資源未得到充分補(bǔ)給，加之人類活動(dòng)對(duì)水體造成的污染逐年加重，亟需全面系統(tǒng)地掌握大連市天然水體化學(xué)特征情況。為此，遼寧省大連水文局開展了第三次水資源調(diào)查評(píng)價(jià)，依據(jù)《全國(guó)水資源調(diào)查評(píng)價(jià)技術(shù)細(xì)則》和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及要求，對(duì)大連市25條主要河流44個(gè)地表水監(jiān)測(cè)斷面的天然水化學(xué)指標(biāo)進(jìn)行了全面的監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)范圍基本覆蓋了大連市境內(nèi)的干流、主要支流、重要飲用水源地和水庫(kù)[3]。

1 水化學(xué)特征評(píng)價(jià)項(xiàng)目與方法

1.1 分析評(píng)價(jià)項(xiàng)目

根據(jù)大連市2016年水化學(xué)監(jiān)測(cè)資料及水化學(xué)地區(qū)分布特點(diǎn)，選擇礦化度、總硬度、鉀、鈉、鈣、鎂、重碳酸鹽、氯化物、硫酸鹽、碳酸鹽作為分析大連市河流水化學(xué)成分時(shí)空分布規(guī)律的主要指標(biāo)。

1.2 評(píng)價(jià)方法

分別采用總硬度、礦化度和阿列金分類法進(jìn)行評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)時(shí)采用年均值作為該項(xiàng)目的代表值。

1.2.1 礦化度和總硬度

礦化度是天然水化學(xué)成分測(cè)定的重要指標(biāo)，能夠直接反映天然水體中溶解性無機(jī)礦物質(zhì)的含量總和。總硬度通常是以水中鈣、鎂含量的總和來表示。礦化度、總硬度是反映河流水化學(xué)特征的重要指標(biāo)。低礦化度的水適于人類生產(chǎn)生活使用，當(dāng)天然水體中礦化度含量高于1000mg/L時(shí)，屬于高礦化度，不宜使用。人類生產(chǎn)生活用水對(duì)總硬度也有要求，一般生產(chǎn)用水選擇低硬度水，生活用水的總硬度需適度，鄭瑾[4]將總硬度低于140mg/L分類為軟水，高于140mg/L定義為硬水。各種用途用水對(duì)礦化度和總硬度均有相應(yīng)的要求，本次評(píng)價(jià)采用《中國(guó)水資源評(píng)價(jià)》中的礦化度、總硬度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[5]，詳見表1。

表1 河水礦化度、總硬度級(jí)別指標(biāo)和評(píng)價(jià)

1.2.2 阿列金分類法

表2 地表水化學(xué)阿列金分類

在天然水中，C類Ⅰ型水的礦化度、總硬度小，水質(zhì)良好；S類水的礦化度一般為500～1000mg/L，總硬度大，水質(zhì)差；Cl類水的礦化度更高，水質(zhì)更差，屬咸水甚至鹽水。

2 地表水化學(xué)特征的地區(qū)分布規(guī)律

2.1 河水礦化度分布

大連市25條大、中、小主要河流礦化度評(píng)價(jià)結(jié)果為：湖里河流域、英那河流域以及北大河評(píng)價(jià)結(jié)果均為三級(jí)；莊河流域評(píng)價(jià)斷面4個(gè)，三級(jí)和四級(jí)各占50.0%；大沙河流域評(píng)價(jià)斷面5個(gè)，四級(jí)和五級(jí)各占40.0%，六級(jí)斷面占20.0%；復(fù)州河流域評(píng)價(jià)斷面7個(gè)，其中三級(jí)和四級(jí)斷面各占28.6%，四級(jí)占14.3%，六級(jí)占28.5%；馬欄河和長(zhǎng)山河評(píng)價(jià)結(jié)果為五級(jí)和六級(jí)斷面各占50.0%；登沙河、嵐崮河、青云河以及牧城河評(píng)價(jià)結(jié)果為六級(jí)；吊橋河四級(jí)和五級(jí)斷面各占50.0%；其余11條河流評(píng)價(jià)結(jié)果均為五級(jí)，詳見圖1。

圖1 大連市主要河流礦化度不同評(píng)價(jià)等級(jí)占比

大連市2016年礦化度分布見圖2。從圖2中可知，大連地區(qū)礦化度值由東北部的莊河向西南地區(qū)的旅順呈增加趨勢(shì)，最低礦化度出現(xiàn)在碧流河流域的碧流河水庫(kù)斷面，最低值為19.3mg/L，最高礦化度出現(xiàn)在登沙河斷面，最高值為728.3mg/L。大連市降水特點(diǎn)是自西南沿海地區(qū)向東北部山區(qū)逐步增加，徑流量也呈現(xiàn)相應(yīng)的增加趨勢(shì)，而水體礦化度的分布則出現(xiàn)與降水、徑流相反的分布趨勢(shì)。

圖2 大連市河流2016年礦化度分布

大連市各級(jí)礦化度分布面積及其占全市面積的比例見表3。由表3可知，全市河流水體中礦化度分布分為四部分。第一部分礦化度分布小于50mg/L，評(píng)價(jià)等級(jí)為一級(jí)，屬于極低礦化度水，占大連市總面積的0.35%，主要分布在碧流河水庫(kù)庫(kù)區(qū)；第二部分礦化度分布在100～300mg/L，評(píng)價(jià)等級(jí)為三、四級(jí)，屬于低礦化度水，占大連市總面積的41.55%，主要分布在碧流河流域以東莊河市以及碧流河流域以西、大沙河流域劉大水庫(kù)斷面上游以及復(fù)州河流域松樹水庫(kù)斷面上游之間的區(qū)域；第三部分礦化度分布在300～500mg/L，評(píng)價(jià)等級(jí)為五級(jí)，屬于中等礦化度水，占大連市總面積的39.19%；第四部分礦化度大于500mg/L，評(píng)價(jià)等級(jí)為六級(jí)，屬于較高等礦化度水，占大連市總面積的18.91%，主要分布在大連市中部地區(qū)、旅順口區(qū)以及甘井子區(qū)西北部沿海區(qū)域。

表3 大連市河流各級(jí)別礦化度分布面積及其占全市面積的比例

2.2 河流總硬度分布

2016年大連市總硬度評(píng)價(jià)斷面共44個(gè)，其中評(píng)價(jià)結(jié)果優(yōu)于四級(jí)的斷面0個(gè)；四級(jí)斷面3個(gè)，占評(píng)價(jià)總斷面的6.8%，總硬度為55～85mg/L；五級(jí)斷面14個(gè)，占評(píng)價(jià)總斷面的31.8%，總硬度為85～170mg/L；六級(jí)17個(gè)，占評(píng)價(jià)總斷面的38.6%，總硬度為170～250mg/L；七級(jí)斷面10個(gè)，占評(píng)價(jià)總斷面的22.8%，總硬度大于250mg/L。

大連市25條大、中、小主要河流總硬度評(píng)價(jià)結(jié)果為：湖里河流域四級(jí)和五級(jí)各占50%；英那河流域全域評(píng)價(jià)結(jié)果為四級(jí)；莊河和北大河流域評(píng)價(jià)結(jié)果均為五級(jí)；大沙河流域評(píng)價(jià)斷面5個(gè)，五級(jí)斷面占60%，六級(jí)和七級(jí)各占20%；復(fù)州河流域評(píng)價(jià)斷面7個(gè)，其中五級(jí)斷面占57.1%，六級(jí)斷面占42.9%；馬欄河、長(zhǎng)山河和嵐崮河評(píng)價(jià)結(jié)果為六級(jí)和七級(jí)斷面各占50%；登沙河、青云河、凌水河、龍王塘河、三十里河以及小孤山河6條河流評(píng)價(jià)結(jié)果為七級(jí)；吊橋河五級(jí)和六級(jí)斷面各占50%；其余9條河流評(píng)價(jià)結(jié)果均為六級(jí)，詳見圖3。

圖3 大連市主要河流總硬度不同評(píng)價(jià)等級(jí)占比

地表水的總硬度與礦化度關(guān)系較為密切，一般隨著總硬度增高，礦化度也增大。從圖4中可以看出，大連市河流總硬度與礦化度有著相近的地區(qū)分布規(guī)律?？傆捕瓤傮w上由東北部莊河向西南部的旅順呈增加趨勢(shì)。最低總硬度出現(xiàn)在英那河流域的英那河水庫(kù)斷面，為68.7mg/L，最高總硬度出現(xiàn)在元臺(tái)大橋斷面，為372.0mg/L。

大連市各級(jí)總硬度分布面積及其占全市面積的比例見表4。由表4可知，大連市河流水體中總硬度分布也分為四部分。第一部分評(píng)價(jià)等級(jí)為四級(jí)，屬于軟水，面積占全市總面積的2.08%，主要分布在英那河水庫(kù)流域；第二部分評(píng)價(jià)等級(jí)為五級(jí)，屬于適度硬水，面積為5746.30km2，占大連市總面積的45.70%，主要分布在大沙河流域劉大水庫(kù)斷面上游、復(fù)州河流域松樹水庫(kù)斷面上游區(qū)域以及碧流河流域以東莊河市；第三部分評(píng)價(jià)等級(jí)為六級(jí)，屬于硬水，面積為4434.40km2，占大連市總面積的35.27%；第四部分評(píng)價(jià)等級(jí)為七級(jí)，屬于極硬水，占大連市總面積的16.94%，主要分布在大連市中部地區(qū)、旅順口區(qū)、高新園區(qū)以及甘井子區(qū)西南部。

圖4 大連市河流2016年總硬度分布

表4 大連市河流各級(jí)別總硬度分布面積及其占全市面積的比例

2.3 地表水水化學(xué)類型分布

以陰離子分類來看：大連市地表水水化學(xué)類型主要是以重碳酸鹽類為主，占評(píng)價(jià)斷面的72.72%；其次是氯化物類，主要分布在金普新區(qū)、旅順口區(qū)以及瓦房店西部沿海地區(qū)等大連市海水入侵比較嚴(yán)重的區(qū)域，占評(píng)價(jià)總斷面的15.91%；硫酸鹽類占比最小，占大連市評(píng)價(jià)總斷面的11.37%。

以陽(yáng)離子分組來看：大連市地表水化學(xué)類型絕大部分為鈣組，占評(píng)價(jià)總斷面的84.10%；其次為鈉組，占評(píng)價(jià)總斷面的9.08%；再次為鎂組，占比6.82%。全市沒有發(fā)現(xiàn)Ⅰ型和Ⅳ型水，其中絕大多數(shù)為Ⅲ型水，占評(píng)價(jià)總斷面的86.36%，Ⅱ型水僅占13.64%。大連市各類型的水所占比例及各主要河流水化學(xué)類型詳見表5。

表5 大連市地表水化學(xué)類型統(tǒng)計(jì)結(jié)果

3 結(jié) 語

隨著人類活動(dòng)對(duì)水環(huán)境影響的不斷加深以及國(guó)家實(shí)施最嚴(yán)格的水資源管理制度的要求，全面監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)地表水化學(xué)特征顯得日益重要和迫切。在大連市第三次水資源評(píng)價(jià)時(shí)，對(duì)全市主要河流天然水化學(xué)成分進(jìn)行了大規(guī)模的監(jiān)測(cè)，本文對(duì)大連市地表水化學(xué)特征進(jìn)行了評(píng)價(jià)研究，結(jié)果表明：大連市礦化度評(píng)價(jià)等級(jí)多以五級(jí)和優(yōu)于五級(jí)為主，屬于低中等礦化度水；總硬度評(píng)價(jià)等級(jí)以六級(jí)和劣于六級(jí)較多，屬于硬水和極硬水。通過對(duì)水化學(xué)類型進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，地表水的硬度主要由鈣鹽引起。地表水中的各種離子，主要來源于降水、巖石風(fēng)化和土壤溶解。大連市地質(zhì)構(gòu)造為千山山脈之延伸部分，多山地和丘陵，巖溶地形隨處可見并以石灰?guī)r為主。石灰?guī)r經(jīng)風(fēng)化和化學(xué)淋溶作用將巖石內(nèi)的鈣元素溶于水中，通過地表或地下徑流等形式最終遷移至水體中，成為大連市地表水化學(xué)成分中鈣鹽的主要來源。通過對(duì)大連市水化學(xué)特征進(jìn)行研究，可為大連市的環(huán)境決策提供有效的信息，對(duì)于水環(huán)境保護(hù)和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。