洛陽(yáng)斷陷盆地淺層孔隙地下水環(huán)境演化特征

王現(xiàn)國(guó) 狄艷松 李揚(yáng)

摘 要：洛陽(yáng)斷陷盆地內(nèi)河流沖積平原區(qū)淺層孔隙地下水的化學(xué)成分含量逐漸增大，地下水水質(zhì)變差。針對(duì)平原區(qū)淺層孔隙地下水水化學(xué)環(huán)境變化趨勢(shì)，基于大量水化學(xué)分析數(shù)據(jù)，從含水層巖性，地下水補(bǔ)給、徑流、排泄以及人類活動(dòng)等方面對(duì)其進(jìn)行了分析研究，結(jié)果表明：包氣帶巖層對(duì)各種污染物（NO-3除外）的凈化能力大于90%，包氣帶介質(zhì)層對(duì)重金屬有很強(qiáng)的凈化能力，而對(duì)Cl-凈化能力較弱;研究區(qū)河流對(duì)淺層地下水環(huán)境演化的控制作用主要表現(xiàn)在河水稀釋（總硬度減小）以及水質(zhì)污染（NH+4含量增大）。

關(guān)鍵詞：地下水;水質(zhì);水化學(xué)特征;環(huán)境演化

中圖分類號(hào)：TV211.1+2 ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2020.07.016

Abstract：In order to find out the changing tendency of chemical environment of the shallow pore ground water in the target area， based on the masses of experiments and monitoring data， the paper analyzed and studied controlling factors such as lithology of aquifers， ground water replenishment， runoff， discharge and human activities. The results show that 90 percent of variety of pollutants （except NO-3）can be purified by lithology of the riverbed of Luohe River. The aeration zone is quite good in purifying heavy metals， while it is weaker in purifying Cl-. Rivers within in the studied area control the evolution of shallow ground water mainly by dilution of water and water contamination.

Key words： ground water; water quality; hydrochemical characteristics; environmental evolution

洛陽(yáng)斷陷盆地河流沖積平原區(qū)地勢(shì)平坦，地面高程為130～150 m[1]。隨著城鎮(zhèn)工業(yè)、農(nóng)業(yè)等人類活動(dòng)的不斷發(fā)展，淺層孔隙地下水的化學(xué)成分含量逐漸增大，地下水水質(zhì)變差[2]，因此根據(jù)多年來(lái)水化學(xué)分析測(cè)試資料，研究淺層地下水水化學(xué)場(chǎng)演化特征，以期為洛陽(yáng)斷陷盆地內(nèi)河流沖積平原區(qū)科學(xué)保護(hù)地下水資源提供依據(jù)。

1 地下水水化學(xué)特征

研究區(qū)內(nèi)淺層地下水一般無(wú)色、透明、無(wú)嗅、無(wú)味，平均礦化度為0.5 g/L，pH值為7.46，硬度一般為321.4 mg/L（CaCO3），最大可達(dá)527.2 mg/L（CaCO3），地下水典型化學(xué)成分有Ca2+、Mg2+、HCO-3、SO2-4、Cl-等[3]，見表1。根據(jù)2003年及2020年地下水水質(zhì)資料對(duì)比分析，2003年地下水類型以HCO3-Ca、HCO3-Ca·Mg型為主，分布在伊河與洛河河間地塊等地;其次為HCO3-Ca·Na、HCO3-Ca·Na·Mg型水，主要分布在邙山、白馬寺一帶;HCO3·SO4-Ca、HCO3·SO4-Ca·Mg型水主要分布在曹屯、棉織廠、五女冢、春都集團(tuán)一帶;HCO3·Cl-Ca、HCO3·Cl-Ca·Mg、HCO3·Cl-Ca·Na、HCO3-Ca·N·Mg型水呈零星分布[4]。

淺層孔隙水因人工大量開采導(dǎo)致地下水化學(xué)場(chǎng)發(fā)生了較大變化，使地下水化學(xué)成分和類型復(fù)雜化，其空間分布也發(fā)生了很大變化[5]。地下水NO-3含量最高達(dá)66.15 mg/L，TDS含量大于1 994 mg/L，SO2-4含量高達(dá)518.66 mg/L，NH+4含量高達(dá)1.92 mg/L。地下水中出現(xiàn)了大量NH+4、NO-3、NO-2、SO2-4等超標(biāo)點(diǎn);地下水中各離子含量升高，導(dǎo)致總硬度、TDS升高;在局部地段地下水中已有Cr6+有害物質(zhì)檢出;地下水開采降落漏斗區(qū)地下水化學(xué)環(huán)境退化速率明顯快于非降落漏斗區(qū)。淺層地下水化學(xué)成分含量呈不同程度增大趨勢(shì)。

2 淺層孔隙水水化學(xué)環(huán)境演化特征

淺層地下水中常量化學(xué)組分、NO-3、TDS、總硬度迅速升高是地下水化學(xué)環(huán)境退化的主要標(biāo)志。地下水化學(xué)環(huán)境主要受水文地質(zhì)條件（地層巖性以及地下水補(bǔ)給、徑流、排泄條件等）和人類活動(dòng)等因素影響[5]。

2.1 包氣帶對(duì)地下水水化學(xué)環(huán)境演化的控制和影響

包氣帶巖性結(jié)構(gòu)特征直接影響淺層地下水污染速度和程度。根據(jù)研究區(qū)包氣帶巖層凈化試驗(yàn)結(jié)果（見圖1～圖3），河床包氣帶巖性以砂礫石為主，普遍夾有多層、薄層狀黏性土和泥質(zhì)粉細(xì)砂層。在河岸邊垂直滲漏段打井取河水下滲后經(jīng)過包氣帶巖層凈化的地下水與河流水進(jìn)行水質(zhì)對(duì)比分析，包氣帶巖層凈化能力均在90%以上。在pH值大于7的條件下，包氣帶巖層對(duì)重金屬Cu2+有很強(qiáng)的凈化能力，凈化率達(dá)到100%，對(duì)NH+4、NO-2的凈化率達(dá)到95%，對(duì)Cl-凈化能力較弱，但是NO-3的含量有所升高，這是水下滲過程中硝化反應(yīng)的結(jié)果。天然介質(zhì)層黏性土吸附降解能力大于砂性土的降解能力。

2.2 河流補(bǔ)給對(duì)地下水水化學(xué)環(huán)境演化的影響

河流是研究區(qū)淺層地下水的主要補(bǔ)給來(lái)源之一，河水對(duì)傍河水源地的補(bǔ)給量可達(dá)80%，水化學(xué)環(huán)境演化與河流水文特征變化密切相關(guān)。淺層地下水的總硬度與河水流量成負(fù)相關(guān)關(guān)系，河流流量對(duì)地下水總硬度的影響主要表現(xiàn)在，河流流量大時(shí)對(duì)岸邊地下水的入滲補(bǔ)給量大，地下水總硬度逐漸降低，豐水年地下水總硬度與枯水年地下水總硬度相比偏低，見圖4。