楊玉春

(北京市水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊(duì),北京 100195)

0 引言

隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大和人口的增長(zhǎng),水資源短缺已經(jīng)成為制約地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要因素.近年來(lái),在降雨偏少、水質(zhì)性缺水的雙重壓力下,北京市的水資源呈現(xiàn)出前所未有的嚴(yán)峻局勢(shì).北京有2/3的供水來(lái)自于地下水,淺層水質(zhì)的惡化加上水位逐年持續(xù)下降,使得供水需求的矛盾更加突出.因此,自2003年以來(lái),北京市政府先后啟動(dòng)了多項(xiàng)有關(guān)地下水水質(zhì)調(diào)查研究的項(xiàng)目[1-4].本文選取延慶盆地作為研究區(qū),利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)方法,分層分區(qū)統(tǒng)計(jì)了區(qū)內(nèi)的地下水水化學(xué)特征,以期為地下水資源的合理開(kāi)發(fā)與保護(hù)提供支撐.

1 區(qū)域概況

延慶盆地是典型的山間盆地.盆地中部以湖相沉積為主,沉積厚度受構(gòu)造控制,總體來(lái)看,東部薄,往西逐漸增厚,沉積中心在延慶鎮(zhèn)以西,厚度大于1000m,北部山前比南部山前厚度大,南部一般厚度100m,北部可達(dá)200m以上.山前平原沖洪積扇地區(qū),含水層主要有砂、砂礫石、砂卵石組成.含水層厚度由沖洪積扇上部向下逐漸變厚,含水層顆粒由沖洪積扇頂向下由粗變細(xì).山前地區(qū)排列有數(shù)個(gè)小型的沖洪積扇,山前到?jīng)_洪積扇底部,顆粒由粗變細(xì),呈有規(guī)律的遞變.盆地中部主要為淤泥質(zhì)粘性土夾薄層粉細(xì)砂層,粉細(xì)砂層多呈透鏡體分布.

區(qū)域上,地下水由東北流向西南.在沖洪積扇中上部地區(qū),單井出水量可達(dá)3000 m3/d.

潛水和承壓水分界線沿后黑龍廟-靳家堡-后呂莊-北采-前呂莊-永寧-高廟屯-康莊鎮(zhèn)分布,山前至此線為潛水分布區(qū),盆地中部為承壓水區(qū),承壓水分布在沖洪積扇前緣至盆地中部地區(qū),該地區(qū)埋深30～50m以上含水層由薄層中細(xì)砂組成,50～100m以下有2～3層砂礫石層,厚約10m左右,含水層總厚度約20m左右[5].

2 地下水采樣

2007-2009年,北京市政府啟動(dòng)了歷時(shí)3年的北京市平原區(qū)地下水污染調(diào)查項(xiàng)目,工作精度1:5萬(wàn).項(xiàng)目分別在在2007年、2008年分豐、枯水期對(duì)平原區(qū)1035眼水井進(jìn)行了采樣工作,共采集地下水樣品3000余組.延慶盆地共布設(shè)采樣點(diǎn)65個(gè),3次共采集水樣200余組.測(cè)試有機(jī)組分49項(xiàng),無(wú)機(jī)組分44項(xiàng)(本文僅涉及無(wú)機(jī)組分評(píng)價(jià)),為區(qū)域地下水質(zhì)量評(píng)價(jià)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),具體取樣數(shù)量見(jiàn)圖1.

3 地下水分層質(zhì)量評(píng)價(jià)

評(píng)價(jià)方法采用國(guó)標(biāo)中推薦的綜合評(píng)價(jià)加附注的評(píng)分方法.首先依據(jù)各單項(xiàng)組分濃度劃分各組分所屬質(zhì)量類別,進(jìn)而對(duì)各類別按表1分別確定單項(xiàng)組分評(píng)價(jià)分值Fi,然后按下式計(jì)算綜合評(píng)價(jià)分值F:

其中F:各單項(xiàng)組分Fi的平均值;Fmax:單項(xiàng)組分評(píng)價(jià)分值Fi中的最大值;

n:指標(biāo)的項(xiàng)目數(shù).

表1 Fi值分類表

表2 地下水分級(jí)表

選擇總硬度、溶解性總固體、錳、氨氮、鐵、氟、硝酸鹽、亞硝酸鹽、氯離子、硫酸根離子10項(xiàng)作為評(píng)價(jià)因子,利 用F值評(píng)分法進(jìn)行評(píng)價(jià),評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表3.

表3 延慶盆地地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

4 分層特征統(tǒng)計(jì)

4.1 水樣濃度與采樣深度分析

為了進(jìn)一步分析研究區(qū)內(nèi)的地下水化學(xué)特征,按照地層結(jié)構(gòu)和水文地質(zhì)條件初步將該地下水系統(tǒng)劃分為上、中、下游3個(gè)分區(qū).并分別做了其濃度與深度的關(guān)系曲線,見(jiàn)圖2至圖5.從圖上可以看出,a地下水系統(tǒng)的上游、中游和下游地區(qū),水樣均有一定的集中度,其中上游的集中度好于中游,中游的好于下游;b從深度上來(lái)看,隨著深度的增大,各離子組分濃度均有減少的趨勢(shì),以溶解性總固體(圖3)來(lái)看,4個(gè)超標(biāo)點(diǎn)(>1000mg/l)均為深度小于50m的淺層水井.再如硬度(圖4)超標(biāo)點(diǎn)(>500mg/l)也均為深度小于50m的淺層水井.c從分帶上來(lái)看,下游水樣的高值點(diǎn)或者超標(biāo)點(diǎn)(圖中標(biāo)識(shí)為"□")較多,這在圖2～圖5中均有體現(xiàn).

4.2 各層水樣的統(tǒng)計(jì)特征

圖6為盆地內(nèi)淺層、中層和深層地下水水化學(xué)piper三線圖,從圖中可以看出,幾乎70%以上的水樣落在了piper三線圖中的5區(qū),即表明其碳酸鹽硬度超過(guò)了50%.盆地內(nèi)的地下水化學(xué)類型主要為HCO3-Ca-Mg型水,pH值在7.5左右.

表4為研究區(qū)內(nèi)9種組分的統(tǒng)計(jì)結(jié)果,從表中可以看出,地下水的Ca2+、NH離子的濃度均值呈現(xiàn)出上游地區(qū)>中游地區(qū)>下游地區(qū).Cl-濃度的變化則呈現(xiàn)出上游>中游地區(qū),而下游地區(qū)反而升高的特點(diǎn).眾所周知,Cl-不為植物及細(xì)菌所吸收,不被土粒表面吸附,氯鹽溶解度大,不易沉淀析出,是地下水中最穩(wěn)定的離子.由于工業(yè)、生活污水及分辨中含有大量Cl-,因此,居民點(diǎn)附近礦化度不高的地下水中Cl-,則說(shuō)明地下水很有可能遭受污染[6].

延慶縣城位于延慶盆地的中下游地區(qū),因此下游地區(qū)Cl-升高很有可能與城區(qū)及周邊地下水人為污染有關(guān).

表4 永定河山間盆地(延慶)地下水系統(tǒng)地下水化學(xué)組成分析表(mg/l)

5 結(jié)語(yǔ)

本文根據(jù)2008年6月平原區(qū)地下水采樣分析數(shù)據(jù),將水樣進(jìn)行了平原區(qū)地下水質(zhì)量評(píng)價(jià)和地下水水化學(xué)類型分類、并對(duì)8種離子組分進(jìn)行了數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析.結(jié)果表明,在垂向上,延慶盆地地下水由淺到深,地下水水質(zhì)逐漸變好;橫向上,上游地下水水質(zhì)好于中游,中游好于下游;盆地中下游深層地下水已經(jīng)出現(xiàn)較差和極差點(diǎn),應(yīng)當(dāng)引起足夠的重視.統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果分析表明,在沖洪積扇的上游地帶,地下水的垂向交換較為強(qiáng)烈,水質(zhì)趨同性更強(qiáng),往下游地帶,由于地層由單一層轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄬咏Y(jié)構(gòu),垂向水動(dòng)力條件變?nèi)?水質(zhì)分異明顯增強(qiáng).在延慶縣城及近郊一帶的生活污染是引起下游淺層地下水水質(zhì)惡化的主要因素,建議有關(guān)部門(mén)進(jìn)一步加強(qiáng)城區(qū)污水、生活垃圾等污染源的控制,以科學(xué)合理的開(kāi)發(fā)和保護(hù)地下水資源.

[1].林 健,陳忠榮,趙 薇等.華北平原區(qū)地下水污染調(diào)查評(píng)價(jià)報(bào)告(北京部分)[R],2009.

[2].北京市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局,北京市平原區(qū)多參數(shù)立體地質(zhì)調(diào)查報(bào)告[R],2008.

[3].辛寶東,郭高軒,陸海燕等.北京市平原區(qū)地下水污染調(diào)查報(bào)告[R],2010.

[4].謝振華,王翊虹,張少才等.首都地區(qū)地下水資源和環(huán)境調(diào)查評(píng)價(jià)報(bào)告[R].北京∶北京市地質(zhì)調(diào)查研究院.2003.

[5].張安京,葉 超,李 宇等.北京地下水[M],2008,北京:大地出版社,1～60.

[6].王大純,張人權(quán),史毅虹等.水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)[M],1995,北京:地質(zhì)出版社,1～159.