侯燕軍

(甘肅省地下水工程及地?zé)豳Y源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/甘肅省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院，甘肅 蘭州 730050)

1 環(huán)境地質(zhì)條件

研究區(qū)內(nèi)總的地勢(shì)西南高東北低。南部為祁連山優(yōu)地槽，是挽近地質(zhì)構(gòu)造上升區(qū)，山體與平原區(qū)之間為疊瓦式大型沖斷層接觸；北部為阿拉善臺(tái)隆，夾峙于其間的平原區(qū)屬走廊過渡帶；北部為龍首山和合黎山，夾峙于其間的傾斜平原，地勢(shì)由南東向北傾斜。按地貌和水文地質(zhì)單元?jiǎng)澐?，東部為張掖盆地，西部為酒泉東盆地。

自下而上將黑河流域各盆地及其鄰近地段分布比較普遍的層狀含水層系劃分為石碳系-二疊系含水層、三疊系-侏羅系含水層、白堊系-新近系中新統(tǒng)含水層及新近系上新統(tǒng)-第四系下更新統(tǒng)含水層。區(qū)內(nèi)含水層富水性差異較大，在黑河-梨園河洪積扇的中下部，含水層顆粒較大，透水性好，富水性強(qiáng)，降深5 m單井出水量大于5 000 m3/d；其次是河流沿岸地帶為1 000～5 000 m3/d；南北山前洪積扇頂部由于含水層多呈半膠結(jié)至膠結(jié)狀，富水性較弱，涌水量小于1 000 m3/d。總體上張掖盆地呈現(xiàn)盆地中部富水性較強(qiáng)，向山前地帶富水性逐漸變?nèi)醯淖兓瘎?shì)態(tài)。酒泉東盆地呈現(xiàn)盆地中部及南部山前地帶富水性較弱，而過渡帶地區(qū)與黑河沿河地帶富水性相對(duì)較強(qiáng)的變化勢(shì)態(tài)。

2 采樣與測(cè)試方法

2.1 采樣方法

研究區(qū)為黑河流域內(nèi)平原區(qū)，研究區(qū)內(nèi)118眼水井進(jìn)行取樣(圖1)。采樣全程中按相關(guān)規(guī)程進(jìn)行，首先采VOC，第二采SVOC，第三采硫化物，第四采氰化物及揮發(fā)酚，第五采金屬離子，最后采無(wú)機(jī)常規(guī)樣，按要求添加保護(hù)試劑[1]。所有樣品采集完后密封保存[2]，裝入保溫箱后及時(shí)送到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行化驗(yàn)。

圖1 研究區(qū)取樣分布圖

2.2 測(cè)試方法

項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)為96項(xiàng)，均按照《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 14848-2017)中規(guī)定的方法進(jìn)行檢測(cè)[3]。所有分析樣品均在國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局計(jì)量認(rèn)證并有資質(zhì)的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行。

3 地下水化學(xué)及環(huán)境同位素特征

3.1 地下水化學(xué)特征

黑河流域潛水地下水化學(xué)場(chǎng)自上游至下游可劃分為淡水帶、微咸水帶、咸水帶和鹵水帶[4]。淡水帶分布于研究區(qū)大部分地帶，水化學(xué)類型以HCO3·SO4型水為主，溶解性總固體介于0.12～0.99 g/L。微咸水分布于研究區(qū)細(xì)土平原一帶，水化學(xué)類型以SO4·Cl型水為主，溶解性總固體介于1.09～2.79 g/L。咸水主要分布于研究區(qū)內(nèi)高臺(tái)縣及金塔盆地西北部一帶，水化學(xué)類型以SO4·Cl和Cl·SO4型水為主，溶解性總固體介于3.01～9.29 g/L。流域內(nèi)鹵水帶零星出現(xiàn)在金塔盆地北部和高臺(tái)縣東部，水化學(xué)類型為Cl和Cl·SO4型水，溶解性總固體介于10.75～38.70 g/L。

研究區(qū)內(nèi)潛水以微硬水(總硬度含量150～300 mg/L)、硬水(總硬度含量300～450 mg/L)、極硬水(總硬度含量>450 mg/L)為主，酒泉市肅州區(qū)三墩鎮(zhèn)、張掖市甘州區(qū)安陽(yáng)鄉(xiāng)零星分布軟水(總硬度含量75～150 mg/L)、極軟水(總硬度含量<75 mg/L)。

3.2 氘氧同位素特征

氘氧同位素能指示地下水的補(bǔ)給來源，由于補(bǔ)給來源的不同，黑河流域地下水氘氧同位素特征呈現(xiàn)明顯的分帶性[5]。通過氘氧同位素特征分析，研究區(qū)內(nèi)地下水存在四個(gè)主要補(bǔ)給來源，即：祁連山補(bǔ)給來源、龍首山補(bǔ)給來源、研究區(qū)上游補(bǔ)給來源、酒泉東盆地補(bǔ)給來源。根據(jù)氘氧同位素關(guān)系曲線(圖2)，平原區(qū)地下水點(diǎn)基本都位于大氣降水線附近，說明都來源于大氣降水的補(bǔ)給，即使點(diǎn)有偏離，也偏離不大，說明研究區(qū)淺水不存在明顯的蒸騰蒸發(fā)作用，所以在本研究中對(duì)氘氧同位素特征的描述主要以氘值來說明。

圖2 祁連山至龍首山剖面地下水δD-δ18O關(guān)系圖

祁連山補(bǔ)給來源主要是發(fā)源于祁連山的河流在河床滲漏對(duì)地下水進(jìn)行補(bǔ)給，主要是黑河和梨園河。黑河和梨園河滲漏補(bǔ)給區(qū)主要位于河床附近及其東北方向的地下水中，氘氧同位素值位于-46%～-48%，與黑河河水的氘氧同位素值一致。

龍首山補(bǔ)給來源的地下水氘氧同位素值較負(fù)，氘氧同位素特征值介于-68%～-81%之間，龍首山前地下水為混合水，氘氧同位素值呈現(xiàn)明顯的分帶性。

研究區(qū)上游地下水補(bǔ)給主要來自于祁連山的降水補(bǔ)給，但由于山體高程不同，導(dǎo)致存在高程效應(yīng)，導(dǎo)致氘氧同位素特征不一樣。研究區(qū)上游補(bǔ)給區(qū)地下水氘同位素值介于-57%～-67%之間。酒泉東盆地補(bǔ)給來源的地下水氘同位素值介于-61%～-63%之間。

3.3 地下水14C同位素特征

地下水中含有14C放射性同位素，在進(jìn)入封閉系統(tǒng)后，按衰變定律開始減少。通過對(duì)研究區(qū)內(nèi)地下水14C的分析表明，黑河河道巖性為漂卵礫石，滲透性極好，河水強(qiáng)烈滲漏，地下水受到河水的補(bǔ)給，地下水整體年齡偏向年輕；同樣，梨園河的下游，由于梨園河河水的入滲補(bǔ)給使地下水年齡變??；童子壩河流域下游的地下水來源于上游地下水的側(cè)向徑流補(bǔ)給，地下水在流動(dòng)過程中，隨著時(shí)間的延續(xù)，14C衰變，含量降低，年齡變老；研究區(qū)中游的地下水年齡較輕。

在垂向上，淺部地下水年齡總體上要小于深部地下水年齡，隨著深度的增大，地下水年齡增大。深部地下水年齡通常在5 000 a以上，說明深部地下水與現(xiàn)代水的水力聯(lián)系不大。

4 結(jié)語(yǔ)

(1)淡水帶水化學(xué)類型以HCO3·SO4型水為主，微咸水水化學(xué)類型以SO4·Cl型水為主，咸水水化學(xué)類型以SO4·Cl和Cl·SO4型水為主，鹵水水化學(xué)類型為Cl和Cl·SO4型水。

(2)通過氘氧同位素特征，將研究區(qū)內(nèi)地下水補(bǔ)給來源分為祁連山補(bǔ)給來源、龍首山補(bǔ)給來源、研究區(qū)上游補(bǔ)給來源及酒泉東盆地補(bǔ)給來源。

(3)河道及周邊地下水受河水的補(bǔ)給，地下水整體年齡偏年輕；河流域下游的地下水來源于上游地下水的側(cè)向徑流補(bǔ)給，地下水年齡偏老；在垂向上，隨著深度的增大，地下水年齡增大。