卜蕓蕓,李 威

(陜西省一三九煤田地質(zhì)水文地質(zhì)有限公司,陜西 渭南 714000)

0 引言

地下水是我國水資源的重要組成部分,其作為一種重要的水源,在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、城市居民用水等方面發(fā)揮著重要的作用。隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的快速推進,水資源的供需矛盾日益突出,大量的開采地下水,導致地下水位降低、地下水污染程度加重,生態(tài)環(huán)境問題進一步加劇[1-2]。

靖邊縣地處毛烏素沙漠的邊緣地帶,行政區(qū)劃隸屬陜西省榆林市管轄,是陜甘寧油氣田的主儲區(qū)。隨著陜北能源化工基地的建設與發(fā)展,對地下水資源的需求與日俱增,地下水環(huán)境問題也隨之加劇。因此,對當?shù)氐叵滤芍卫?、污染程度和水質(zhì)時空變化監(jiān)測具有重要的意義。本文基于前人的研究成果,以靖邊縣地下水為研究對象,分析地下水化學特征及水質(zhì)現(xiàn)狀,為當?shù)氐叵滤Y源管理、地下水環(huán)境監(jiān)測和取用水需求提供參考。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)(靖邊縣)位于榆林市西南部,地處陜北黃土高原與毛烏素沙地的接壤地帶。北接內(nèi)蒙古自治區(qū)烏審旗,南接延安市志丹縣,東接橫山縣,西接定邊縣。地理坐標為東經(jīng)108°15′～109°25′、北緯36°57′～38°00′,面積5 088 km2。研究區(qū)北部為沙漠灘地,地形較平坦,降水稀少,蒸發(fā)量大,生態(tài)環(huán)境脆弱;南部為黃土丘陵溝壑地貌,溝谷切割深,地形崎嶇,降水相對較多,水土流失嚴重,楊米澗地區(qū)地形相對平緩。屬于大陸性半干旱季風氣候,多年平均降雨量395.4 mm,60%以上降雨集中在7～9月份。地表河流有蘆河、黑河則、圪洞河等,均屬于無定河支流,屬于黃河水系。隨著經(jīng)濟和人口的持續(xù)增長,尤其是當?shù)赜蜌馓镔Y源開采及陜北能源化工基地的建設,水資源承載壓力越來越大,地下水環(huán)境問題頻繁出現(xiàn),多年監(jiān)測中地下水水質(zhì)主要超標項目有溶解性總固體、硝酸鹽、硫酸鹽、氯化物及礦化度,分布在研究區(qū)中部及蘆河河谷附近。

2 水文地質(zhì)條件

研究區(qū)位于鄂爾多斯盆地地區(qū),按照地形地貌特征劃分為全新統(tǒng)風積沙及蓋沙黃土梁峁區(qū)2個區(qū)域。全新統(tǒng)風積沙地表被松散沙層所覆蓋,沉積厚度大,易于接受大氣降水補給,在低洼處多形成富水地段,并有大泉出露。蓋沙黃土梁峁區(qū),土層厚度大,侵蝕強烈,溝壑縱橫,補給條件差且利于排泄,巖層富水性較差,泉水出露少、流量小。此外區(qū)域內(nèi)局部分布有較厚的第四系風積沙和薩拉烏蘇含水層,有大泉出露,在局部形成富水地段;在河谷及其支溝,巖性為沖洪積物,粗顆粒較多,利于地下水的賦存,且地下水埋深小,多以潛流的形式排泄于河床中。依據(jù)地下水賦存條件、水力特征及含水介質(zhì)的不同,區(qū)域含水層劃分為第四系松散層裂隙-孔隙潛水和白堊系洛河組砂巖孔隙-裂隙承壓水。

3 地下水水化學類型

研究區(qū)內(nèi)地下水水化學成分與自然地理、地形地貌、地層巖性及水文地質(zhì)條件等密切相關。各地貌單元含水介質(zhì)、徑流條件不同,地下水化學特征也不同,水化學類型分布具有一定的規(guī)律性。研究對象潛水主要為第四系薩拉烏蘇孔隙水和黃土裂隙-孔隙水,承壓水主要為白堊系洛河組砂巖裂隙-孔隙水。

3.1 潛水化學類型

3.1.1 第四系薩拉烏蘇組孔隙潛水

圖1 第四系潛水地下水水化學圖Fig.1 Hydrochemical diagram of quarternary phreatic groundwater

3.1.2 第四系黃土裂隙-孔隙潛水

第四系黃土裂隙-孔隙潛水主要分布在紅敦界長勝村及海則灘鄉(xiāng)一帶地區(qū)及南部山區(qū),含水層巖性主要為中更新統(tǒng)砂黃土夾砂層,水質(zhì)好,礦化度240 mg/L左右,屬HCO3—Mg·Ca和HCO3—Na·Mg型水。中部黃土梁峁地區(qū)一般以重碳酸型水為主,礦化度500～1 000 mg/L,為水質(zhì)好的淡水。但在鎮(zhèn)靖至高渠一帶蘆河河谷區(qū)和寧家窯子一帶的紅柳河河谷區(qū)出現(xiàn)HCO3·Cl—Na·Ca型或Cl·SO4—Na·Mg型水,礦化度1 000～2 000 mg/L。另外在黃土斜坡地帶,如棗刺梁,雖然地下水礦化度不高,但F-含量多大于1.0 mg/L,尤其在梁鎮(zhèn)的廟畔一帶,F-含量多在2.0 mg/L以上。南部黃土丘陵溝壑區(qū)基本不含水或含水甚微,其泉水一般礦化度小于1 000 mg/L的重碳酸型水。

3.2 承壓水水化學類型

圖2 洛河砂巖地下水水化學類型Fig.2 Hydrochemical types of Luohe sand-rock groundwater

3.3 主要離子含量變化

地下水化學成分是地下水水化學特征的集中反映,為確定地下水化學類型,將地下水6大離子繪制成三線圖,如圖3所示。研究區(qū)第四系潛水水化學類型大部分為HCO3型水,堿土金屬離子超過堿金屬離子,弱酸根超過強酸根,碳酸鹽硬度超過50%,水平方向上水質(zhì)總體差異不大,反映薩拉烏蘇組地下水循環(huán)的方式基本一致,徑流途徑較短,循環(huán)交替速度較快,如圖3所示。洛河組砂巖承壓水水化學類型大部分為弱酸根超過強酸根、碳酸鹽硬度大于50%的水化學特征,反映白堊系地下水循環(huán)的方式基本一致,徑流途徑較短,循環(huán)交替較為積極,水平方向上水質(zhì)差異較小,演化程度較低,垂向有由淺到深呈現(xiàn)出礦化度升高和水化學類型變復雜的演化趨勢,如圖4所示。

圖3 潛水地下水水化學三線圖Fig.3 Hydrochemical 3-line diagram of phreatic groundwater

圖4 承壓水地下水水化學三線圖Fig.4 Hydrochemical 3-line diagram of pressure-bearing groundwater

3.4 地下水質(zhì)量評價及時空分布

3.4.1 評價方法及原則

(1)

式中,Fi為單項評價分值;F為綜合評價分值;n為評價項數(shù)。

3.4.2 地下水質(zhì)量現(xiàn)狀

根據(jù)計算綜合評分分值F,按照地下水水質(zhì)質(zhì)量級別判定標準確定地下水質(zhì)量級別。劃分級別為:優(yōu)良<0.8,良好0.8～2.5,較好2.5～4.25,較差4.25～7.2,極差>7.2。由綜合評價得分表可知,研究區(qū)地下水各水樣級別分別為:優(yōu)良0組,良好14組,較好2組,較差9組,極差6組。按照水質(zhì)質(zhì)量級別劃分,良好占比45.2%,較好占比6.5%,較差占比29%,極差占比19.3%,表明研究區(qū)地下水環(huán)境質(zhì)量較好[7-9],在蘆河河谷區(qū)域存在地下水污染情況。

3.4.3 地下水質(zhì)量時空分布規(guī)律

依據(jù)計算得到的綜合評分分值F,繪制地下水質(zhì)量評價圖,如圖5所示。分析研判地下水質(zhì)量時空分布情況、研究區(qū)東北部及南部地下水主要以洛河砂巖承壓水為主,地下水水質(zhì)良好,以Ⅰ、Ⅱ類水為主,綜合評級為水質(zhì)優(yōu)良,Ⅱ類水反映水化學組分的天然背景含量,適用于各種用途用水;研究區(qū)中部及蘆河河谷地帶地下水與地表水交替較頻繁,水力聯(lián)系較密切,總體質(zhì)量較差,以Ⅳ、Ⅴ類水為主,不宜直接作為供水水源,主要超標項目為溶解性總固體、硝酸鹽和亞硝酸鹽[10-12],其原因主要在于研究區(qū)內(nèi)油氣資源的開采、化工基地的建設及生活污水對地下水水環(huán)境影響較大,造成幾項評價項目值偏大,水質(zhì)較差。

圖5 靖邊縣地下水質(zhì)量評價Fig.5 Groundwater quality evaluation of Jingbian County

5 結(jié)論

(1)研究區(qū)地下水水化學類型主要以HCO3、HCO3—Mg·Ca、HCO3—Na·Mg、HCO3·SO4型水為主,弱酸根超過強酸根,碳酸鹽硬度超過50%,徑流途徑較短,循環(huán)交替較積極,水質(zhì)總體差異不大。

(2)區(qū)內(nèi)地下水質(zhì)量東北部及南部以Ⅰ、Ⅱ類水為主,中部以Ⅳ、Ⅴ類水為主。

(3)研究區(qū)內(nèi)地下水Ⅳ、Ⅴ類水主要位于蘆河河谷附近,水質(zhì)較差,結(jié)合地表水水質(zhì)調(diào)查分析研究,當?shù)赜蜌馓镩_采、能源化工基地建設及人類活動是影響地下水環(huán)境的重要因素,需進一步加強該區(qū)域水環(huán)境治理工作,確保水環(huán)境生態(tài)平衡。