定西市內(nèi)官水源地地下水水質(zhì)變化分析及評價

于登高

(甘肅省定西市引洮工程建設(shè)管理局，甘肅 定西 743000)

定西市內(nèi)官水源地地下水水質(zhì)變化分析及評價

于登高

(甘肅省定西市引洮工程建設(shè)管理局，甘肅 定西 743000)

定西市的城鎮(zhèn)供水主要依賴于內(nèi)官盆地水源地，通過分析內(nèi)官盆地水文地質(zhì)特征和地下水資源特征，分別采用單項組分評價法和綜合評價法對內(nèi)官水源地地下水水質(zhì)進(jìn)行評價。結(jié)果表明：區(qū)域內(nèi)地下水由于過度開采造成地下水位線呈波狀式遞減，水質(zhì)從上游到下游逐漸變差。常規(guī)化學(xué)組分后增加導(dǎo)致溶解性總固體和總硬度升高，水質(zhì)逐年惡化明顯，水質(zhì)屬于較差——極差類，不適用人飲要求。

內(nèi)官水源地；地下水資源；潛力評價

地下水資源在我國的西北地區(qū)是一種尤為重要的自然資源，是維系生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素，如今在氣候變化和人類活動的影響下，地下水資源存在著供需失衡、嚴(yán)重污染等問題，因此，合理的開發(fā)利用地下水資源顯得更為重要。定西市位于我國的西北地區(qū)，屬于大陸性干旱氣候，水資源十分匱乏，是座典型的資源型缺水城市，長期以來水資源的匱乏，不僅造成城市建設(shè)及各項事業(yè)發(fā)展緩慢，也影響著城區(qū)人民的生產(chǎn)生活[1]。近年來，隨著城市建設(shè)規(guī)模的進(jìn)一步擴(kuò)大、人口的持續(xù)增長以及馬鈴薯加工產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，城區(qū)需水量的逐年攀升，水源地總開采量從過去2009年前的300～500萬 m3/a，猛增到如今的600～700萬 m3/a。內(nèi)官盆地就是定西市的重要水源地之一，目前大量的開采造成動水位局部已接近含水層隔水底板，這種密集且強(qiáng)烈的掠奪性開采帶來了諸多水環(huán)境地質(zhì)問題，已經(jīng)直接威脅到城區(qū)供水的安全性和穩(wěn)定性。因此，查明內(nèi)官盆地的地下水資源狀況及準(zhǔn)確評價地下水，對促進(jìn)當(dāng)?shù)厮Y源的科學(xué)管理和可持續(xù)發(fā)展提供幫助。

1 研究區(qū)概況

內(nèi)官盆地位于關(guān)川河的一級支流西河流域上游，地勢較平坦，海拔高程為1 888～1 897 m，屬中溫帶干旱、半干旱氣候區(qū)。干燥、寒冷，降水少是其主要的氣候特征。年平均氣溫6.6℃，最冷月為一月，月平均氣溫為-8.1℃；最熱月為七月，月平均氣溫為18.4℃。降水量受時空影響，水量分布不均。區(qū)內(nèi)多年平均降水量為300～500 mm。隨地勢由高到低，降水量由大到小，定西城區(qū)以南的內(nèi)官—香泉一帶年平均降水量為455.7 mm。多年平均蒸發(fā)量為1 529.4 mm，多年平均無霜期142 d，空氣相對濕度為64.6%。

西河發(fā)源于南部的內(nèi)官南山，自西向東于定西城區(qū)匯入關(guān)川河，流程67.5 km，流域面積600 km2。西河河水源于南部山區(qū)降水，近年來，由于持續(xù)干旱，西河基本斷流，絕大部分時間無地表徑流，只有在夏季暴雨時才有少量洪水外泄。

內(nèi)官盆地大致成“矩型”，總面積為28.40 km2。盆地內(nèi)地形平坦，周圍遍布低山丘陵，有幾大支溝進(jìn)入盆地，分別為符川溝、李家峽、丁家峽、陽陰峽等，出口只有一個即西河。

2 地下水資源特征

2.1 地下水動態(tài)特征

根據(jù)定西市自來水公司積累的多年觀測資料(表1)，近十年來內(nèi)官盆地地下水位呈現(xiàn)出持續(xù)下降的態(tài)勢，但是下降速率不是每年勻速的降低，而是呈間歇性下降過程，其主要原因是降水量總體呈波狀遞減，而地下水的開采量卻逐年遞增，特別是近幾年農(nóng)灌的掠奪式開采，水位急速下降，使得地下水不僅無法恢復(fù)，而且向枯竭方向快速發(fā)展。而地下水的動態(tài)類型在短短的十年間，由水源地建成時的徑流型，快速過渡為徑流—開采型，直至到如今的開采型。

內(nèi)官盆地地下水波狀式遞減規(guī)律明顯，每年水位線都具有小幅度增減的趨勢，那是因為在每年1-4月農(nóng)灌未開采，地下水位相對比較穩(wěn)定且為高水位期；5-10月為農(nóng)灌強(qiáng)開采期，地下水急劇下降，直到秋季開采結(jié)束達(dá)到最低水位，10月基本停開，水位略有恢復(fù)，11-12月冬灌水位動態(tài)依開采量而不同，整體來看全年水位呈現(xiàn)負(fù)增長[2]。

內(nèi)官水源地水位的下降主要因素是開采，其次也有多年來氣候干旱導(dǎo)致補(bǔ)給量減少的問題。特別是近幾年來水位的快速下降，除開采量的劇增以外，還與水位下降更新統(tǒng)中有效含水層厚度變薄、儲存量減少不無關(guān)系。

2.2 地下水水化學(xué)特征

通過運用水化學(xué)技術(shù)，可以探究區(qū)域內(nèi)地下水特征以及地下水的演化規(guī)律。研究通過對內(nèi)官盆地內(nèi)的9個觀測井和1個灌溉機(jī)井的地下水進(jìn)行采樣，實驗測得各個水樣的水化學(xué)成分(表2)。

表1 內(nèi)官水源地1999-2010年地下水年降幅統(tǒng)計表

表2 內(nèi)官水源地水化學(xué)成份一覽表

區(qū)域內(nèi)地下水的各離子濃度及礦化度變化較大，內(nèi)7號井位于上游，各項指標(biāo)基本都達(dá)到最小值，而農(nóng)65號井位于流域下游，各項指標(biāo)整體偏高。沿著地下水水徑流方向，含鹽量不斷增加，一方面體現(xiàn)了干旱環(huán)境下的蒸發(fā)，另一方面也是水巖相互作用持續(xù)進(jìn)行的結(jié)果。

根據(jù)地下水中離子變化可將內(nèi)官水源地的地下水水化學(xué)類型從南到北按陰離子可分為四個帶：

(1)重碳酸鹽帶 分布于下曾家莊—紅河子地區(qū)，地下水水化學(xué)類型為HCO3--(Ca2+)或(Ca2+-Na+)型水，溶解性總固體0.65～0.76 g/L，總硬度330～338 mg/L。

(2)重碳酸-硫酸鹽帶 分布于蓋家莊—上曾家莊地區(qū)，地下水水化學(xué)類型為HCO3--SO42--(Ca2+-Mg2+)或(Ca2+-Na+)型水，溶解性總固體0.74～1.21 g/L，總硬度480～732 mg/L。

(3)氯化物-硫酸鹽帶 分布于洞子門—內(nèi)官鎮(zhèn)地區(qū)，地下水水化學(xué)類型為Cl--SO42--Ca2+-Mg2+型水，溶解性總固體1.03 g/L，總硬度637 mg/L。

(4)硫酸-氯化物帶 分布于宋家溝—洞子門—王家什字以及涼馬灘以北地區(qū)，地下水水化學(xué)類型為SO42--Cl--Ca2+-Na+-Mg2+型水，溶解性總固體1.83 g/L，總硬度792 mg/L。

2.3 地下水水質(zhì)動態(tài)特征及評價

內(nèi)官水源地建成時間較晚，外圍農(nóng)灌井水質(zhì)資料很少，也只有自來水公司多年來積累的水源地各開采井水質(zhì)資料。這些資料基本反映出水源地及外圍地下水質(zhì)惡化的基本規(guī)律。如較內(nèi)4井，2007年水中溶解性總固體、總硬度分別為828 mg/L、360 mg/L，至2010年底溶解性總固體、總硬度分別升高到1 216 mg/L、732 mg/L，相應(yīng)增加值分別是388 mg/L和372 mg/L。其它開采井水質(zhì)中溶解性總固體、總硬度升高規(guī)律也大致相近，只是增加值不同罷了。

研究區(qū)的地下水地下水類型主要為黃土丘陵孔隙裂隙水和松散巖類孔隙水。其中黃土丘陵孔隙裂隙水主要分布在內(nèi)官盆地邊緣黃土丘陵地區(qū)，水質(zhì)較好，地下水主要接受降雨補(bǔ)給，保存在粉土中，形成上層滯水，其水位與水源地內(nèi)地下水水位相差甚遠(yuǎn)。此層地下水水化學(xué)類型為HCO3--Ca2+型水，溶解性總固體小于1 g/L，總硬度小于500 mg/L，因此層地下水水量很小，無開發(fā)利用價值，故不做過多評價。而松散巖類孔隙潛水為本區(qū)主要地下水，無色、無嗅、無味、透明、無懸浮物和沉淀物，已在本區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及城市供水中長期使用。

根據(jù)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)對本次地下水質(zhì)量進(jìn)行了評價，以國家現(xiàn)行的《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749―2006)和《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T14848-93)作為評價依據(jù)。選擇7個影響水質(zhì)的因子，采用單項組分對比分析和綜合評價方法，對區(qū)內(nèi)地下水進(jìn)行生活用水評價。

2.3.1 單項組分法評價

按照《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》和《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》劃分，本區(qū)地下水部分地區(qū)總硬度、溶解性總固體、硝酸鹽和硫酸鹽超標(biāo)(表3)。

表3 內(nèi)官水源地地下水水質(zhì)判別結(jié)果一覽表

2.3.2 綜合評價法評價

評價步驟分三步，首先分別確定單項組分評價分值Fi(表4)。

表4 單項組份評分標(biāo)準(zhǔn)

然后按式(1)和式(2)計算綜合評價分值F。

(1)

(2)

根據(jù)F值大小劃分地下水質(zhì)量級別(表5)。

表5 地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

評價因子選?。簆H值、總硬度、溶解性總固體、氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽共7項(表6)。

通過綜合評價，區(qū)內(nèi)地下水質(zhì)量級別較好級分布于下曾家莊一帶，其F值為3.39。較差類分布于蓋家莊一帶，其F值為6.28～6.32。極差類分布在黃家坡—王家什字—涼馬灘—趙家水溝一帶；其F為10.33～11.66。

內(nèi)官水源地因持續(xù)開采地下水，水質(zhì)逐年惡化明顯，具體表現(xiàn)在常規(guī)化學(xué)組分的增加導(dǎo)致的溶解性總固體、總硬度的升高。產(chǎn)生水質(zhì)惡化的原因是多方面的，通過一些干旱、半干旱地區(qū)地下水水質(zhì)變化分析特點認(rèn)為：內(nèi)官水源地處于第四紀(jì)斷陷盆地內(nèi)，受補(bǔ)給量少的制約，地下水水交替作用不強(qiáng)烈，地下徑流十分緩慢，局部可能處于停滯狀態(tài)，這就為地下水礦化提供了充足的時間，是造成地下水原始水質(zhì)較差的根本原因。內(nèi)官盆地為第四系多期沉積后形成的，地下水主要集中分布于較晚的全新統(tǒng)和上更新統(tǒng)中，含水層在不同地段其巖性組成結(jié)構(gòu)差異很大，粘性土厚度較厚處，往往水質(zhì)較差，這是各井出現(xiàn)水質(zhì)差異的主要原因。水源地各開采成井時水質(zhì)本底質(zhì)較高就是自然地下水環(huán)境條件造成的。后期開采量的增加，使形成的降落漏斗迅速擴(kuò)大，水力坡度陡然增加，地下水流速加快，再使不同巖性組合的含水介質(zhì)中水質(zhì)各異的地下水向漏斗中心運移，加速了所開采出地下水溶解性總固體、總硬度升高?？梢钥隙?，隨著整個盆地開采的延續(xù)，包括水源地在內(nèi)開采的地下水繼續(xù)向惡化方面發(fā)展。

表6 地下水質(zhì)量分類結(jié)果一覽表

3 結(jié)語

內(nèi)官盆地地下水位近幾十年來呈現(xiàn)持續(xù)下降的狀態(tài)，而地下水的開采量卻逐年遞增，特別是近幾年農(nóng)灌的掠奪式開采，水位急速下降，使得地下水不僅無法恢復(fù)，而且向枯竭方向快速發(fā)展。地下水化學(xué)沿著地下水水徑流方向，含鹽量不斷增加，水質(zhì)逐年惡化明顯，具體表現(xiàn)在常規(guī)化學(xué)組分的增加導(dǎo)致的溶解性總固體、總硬度的升高。隨著整個盆地開采的延續(xù)，包括水源地在內(nèi)開采的地下水繼續(xù)向惡化方面發(fā)展。根據(jù)相關(guān)地下水質(zhì)量評價依據(jù)作為評價依據(jù)。結(jié)果造成內(nèi)官水源地水質(zhì)屬于較差—極差類，不適用人飲要求。

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2016-10-31

于登高(1964-)，男，甘肅臨洮人，工程師，主要從事灌溉支渠及農(nóng)村供水工程管理和水資源配置管理工作。

P641.8

A

1004-1184(2017)01-0027-03