沂沭河下游平原地下水TDS和水化學類型的分布規律

岳冬冬，蘇小四(1.吉林大學環境與資源學院，長春 130000；.吉林大學水資源與環境研究所，長春 130000)

沂沭河下游平原位于江蘇沿海的北部，是沿海、沿江和沿隴海蘭新線三大生產力布局主軸線的交匯區域，是新亞歐大陸橋東方橋頭堡[1]，區位優勢獨特，戰略地位重要。2009年6月通過的《江蘇沿海地區發展規劃》要求將包括沂沭河下游平原在內的江蘇沿海地區建設成為我國東部地區重要的經濟增長極[2]，這必將伴隨區域需水量的增加。地下水是研究區供水水源的重要組成部分，20世紀80年代以來[3]，由于研究區開采井分布集中，地下水開采時間集中，開采層次集中，地下水位持續下降，形成了區域性的水位降落漏斗，引發了一系列環境地質問題，成為制約該地區經濟建設的一個重要因素[4]。

關于江蘇沿海地下水化學特征及成因，前人多關注于長江下游平原[5-9]和灌溉總渠以南的蘇北盆地(淮河下游平原)[10-14]。這些研究對沂沭河下游平原地下水化學成因的認識有一定的指導意義，但總體上研究區地下水的研究程度較低，成果較少，急需開展對水化學基本特征的分析。為此本文以《江蘇沿海地區地下水循環與演化模式研究》項目為依托，對沂沭河下游平原不同層位地下水TDS和水化學類型的分布規律進行了總結，對沂沭河下游平原地下水化學成因的認識、地下水資源的合理保護與開發利用有一定的參考價值。

1 研究區概況

研究區位于江蘇省東北部，淮河流域沂沭泗水系下游，包括連云港市下轄的東海、灌云、灌南3個縣及市區，鹽城市下轄的響水縣、濱海縣及阜寧縣的一部分。經度范圍118°23′45.46″～120°22′01.70″，緯度范圍33°39′29.38″～35°07′38.87″，總面積約1.095 5 萬km2。屬暖溫帶半濕潤季風氣候，年平均氣溫13～14 ℃，多年平均降水量900～1 000 mm，蒸發量800～900 mm[15]。

研究區地處魯中南丘陵與淮北平原的結合部，屬沂沭低山丘陵平原，地勢總體自西北向東南傾斜[16]。兩列山地斜亙其中，其一連綿于東海縣西部和贛榆區西北部的蘇魯交界地區，山體主要由太古界結晶片巖、片麻巖等組成，此列向東至沿海地勢漸低，依次為剝蝕準平原、沖洪積平原、沖積平原和海積平原；其二凸起于連云港市的錦屏山、云臺山一帶。錦屏山、云臺山一線以南地區主要為海積平原，地勢自西北向東南傾斜，海拔高度一般為2～4 m，局部低洼地海拔高度為1～2 m，坡度小于1/10 000，地勢比較低平。

該區沉積了一套粗細疊置、厚薄不一、成因不同的第四系以及新近系松散堆積物，沉積厚度由西北向東南逐漸增厚并發育多個含水層[17]，孔隙地下水主要由淺層孔隙水和深層承壓水組成[18](見圖1)。

圖1 東部濱海平原區主要含水巖組示意圖

依據研究區地形、地貌及含水巖組分布，大致以云臺山-錦屏山-平明鎮一線為界將研究區劃分為2個地下水資源區：界線以北的北部丘崗地下水資源區(以下稱為北部丘崗區)和界線以南的東部濱海平原地下水資源區(以下稱為東部濱海平原區)。北部丘崗區主要發育淺層孔隙水，包括潛水和I承壓水，分布于贛榆、東海兩縣的中南部。含水巖組主要由第四系更新統的殘坡積、坡洪積和沖洪積物組成，巖性以亞黏土為主，間有黏土、沙土夾礫石等，水位埋深一般2 m。地下水來源以大氣降水為主，消耗以蒸發為主。東部濱海平原區同時發育淺層孔隙水和深層承壓水，淺層孔隙水包括潛水和I承壓水，深層承壓水主要為II、III承壓水。淺層孔隙含水巖組主要為全新世淺海相沉積物和上更新統海相沉積物，巖性以亞黏土、黏土為主，多為咸水，地下水埋深一般為1～2 m。深層承壓水含水巖組主要為中下更新統河湖相沉積物，巖性以中細沙、中粗沙為主。含水層頂板埋深一般80～100 m，厚度50～100 m，富水性受沙層厚度控制，地下水多為TDS小于1 g/L的淡水。

2 樣品采集與測試

以灌云、灌南、陳家港為重點圖幅布設采樣點，并適當補充采樣，以控制整個研究區。

樣品采集時間為2014年11月到2015年8月，共采集地下水樣品212件，其中潛水樣品77件，I承壓水樣品28件，Ⅱ、Ⅲ承壓水混合樣品107件。

水化學樣品由國土資源部南京礦產資源監督檢測中心完成測試，檢測項目包括K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO-3、CO2-3、Cl-、SO2-4等。SO2-4、Na+、K+、Ca2+、Mg2+采用電感耦合等離子體發射光譜儀測定，CO2-3、HCO-3采用酸堿指示劑滴定法測定，Cl-采用硝酸銀滴定法測定。溶解性總固體TDS通過計算求得。

3 結果與討論

由于北部丘崗區和東部濱海平原區在地形地貌、水文地質結構及地下水補徑排條件等方面存在較大差異，導致其地下水化學特征也明顯不同。因此，為了系統、全面地分析區域地下水的水化學特征，分北部丘崗區和東部濱海平原區，對不同層位地下水的TDS和水化學類型的分布規律進行討論。

3.1 TDS的分布規律

3.1.1北部丘崗區

潛水。北部丘崗區淡水面積為1 878 km2，微咸水面積為549 km2，分別占北部丘崗區潛水分布面積的77.38%和22.62%。潛水TDS總體上沿地下水流向逐漸升高(見圖3)。西部東贛丘崗山前地帶的剝蝕準平原、沖洪積平原和沖積平原區由于地表地形坡度較大，地下水循環交替迅速，廣泛分布地下淡水。東部海積平原區由于地勢平緩，地下水徑流條件較差，主要分布TDS略大于1 g/L的微咸水。

I承壓水 北部丘崗區I承壓水微咸水的分布范圍與上覆潛水相近，反映出北部丘崗區地下水存在較為密切的水力聯系。TDS小于1 g/L和1～2 g/L地下水的分布面積分別為1 975和331 km2，占北部丘崗區I承壓水分布面積的81.37%和13.63%。贛榆東部海水入侵監測孔的監測結果顯示距海岸線6 km左右范圍內的淺層地下水受到現代海水入侵，地下水的TDS高達10～20 g/L。

3.1.2東部濱海平原區

2015年五六月份的集中采樣結果顯示，埋深10 m以淺的潛水TDS多為1～5 g/L，個別采樣點TDS較高，達到20 g/L以上；埋深30～70 m左右的I承壓水TDS多為5～30 g/L；埋深80～200 m的Ⅱ～Ⅲ承壓水TDS多為0.5～2.0 g/L左右。即隨著地下水埋藏深度的增大，地下水TDS先增大后減小，表現出明顯的垂向分層性(見圖2)。這與淺層地下水和深層承壓水的沉積環境不同、潛水與I承壓水接受的淡化作用強弱不同有關。

圖2 東部濱海平原區不同采樣深度的地下水TDS

潛水。東部濱海平原區微咸水所占比例明顯大于北部丘崗區，TDS小于1 g/L、1～2 g/L地下水的分布面積分別為606和3 082 km2，占東部濱海平原區總面積的10.32%和52.48%。由西部陡溝鄉到東部沿海燕尾港、陳家港，沿地下水流向，地下水TDS逐漸升高，具有明顯的水平分帶性，至陳家港、燕尾港一帶TDS大于3 g/L，成為咸水，反映了與黃海距離越近，受黃海海水影響越大的特點。內陸的板浦地區地下水TDS高達2 g/L以上，高于周邊其他地區，可能是由于局部潛水徑流條件較差，且受到蒸發濃縮作用有關(見圖3)。

I承壓水 由于不直接接受大氣降水補給，更新速率較慢，I承壓水接受的淡化作用較小，TDS明顯高于潛水。其淡水分布面積為1 243 km2，占東部濱海平原區面積的20.12%，其余均為TDS 1～30 g/L不等的微咸水和咸水。沿區域地下水流向，TDS由內陸向沿海逐漸升高。

Ⅱ、Ⅲ承壓水。Ⅱ、Ⅲ承壓水淡水分布廣泛，TDS小于1 g/L和1～2 g/L地下水的分布面積分別為2 779和2 876 km2，占東部濱海平原區深層承壓水分布面積的46.02%和47.62%(見圖4)。總體上看，由內陸向沿海地下水的TDS逐漸升高，由500 mg/L左右增加到2 g/L左右，顯示了古海侵時期殘留海水對地下水TDS的影響。沿海西北部板浦、同興、徐圩等地，東南部燕尾港、陳家港、大有、濱淮等地地下水均為TDS 1～2 g/L的微咸水。但兩塊咸水區之間的洋橋農場、圖河鄉一帶卻分布大面積的地下淡水，TDS為700 mg/L左右，研究區東南部八灘地區同樣存在小面積淡水，顯示了濱海地區地下水受古海侵影響的區域差異性。內陸微咸水分布于濱海縣附近，與深層地下水降落漏斗位置相一致。

圖4 Ⅱ、Ⅲ承壓TDS分區圖

3.2 水化學類型的分布規律

3.2.1北部丘崗區

潛水。北部丘崗區潛水以HCO3·Cl型水為主，沿地下水流向，由西部丘崗臺地向東部邊界，地下水化學類型由HCO3·Cl-Ca·Na型演變為HCO3·Cl-Na·Ca型(見圖5)。

Ⅰ承壓水。由西部山前地帶到東部沿海，Ⅰ承壓水由HCO3Cl型水演化為ClHCO3型水。東部海水入侵范圍內地下水的水化學類型為Cl-Na型。

3.2.2東部濱海平原區

潛水。由于東部濱海平原區潛水以微咸水和咸水為主，HCO3型水僅存在于陡溝鄉南部和研究區西南角，研究區西部邊界地下水以HCO3·Cl型水為主。由西部邊界到東部沿海，沿地下水流向，地下水由HCO3·Cl型水過渡為Cl·HCO3型水、Cl型水，具有明顯的水平分帶規律。沿海北部徐圩地區地下水為Cl-Na·Mg型水，南部廣大地區為Cl-Na型水(見圖5)。

圖5 潛水水化學類型分區圖

Ⅰ承壓水。除陡溝鄉北部有小面積Cl-Na型水外，研究區西南部I承壓水基本為HCO3·Cl型水，由研究區西部邊界到東部沿海，沿地下水流向，水化學類型的演化趨勢為HCO3·Cl型水→Cl·HCO3型水→Cl型水，沿海北部徐圩地區地下水為Cl-Na·Mg型水，南部廣大地區為Cl-Na型水。

Ⅱ、Ⅲ承壓水Ⅱ、Ⅲ承壓淡水以HCO3-NaCa型水和HCO3·Cl-NaCa型水為主，分布在研究區的西南部。東部沿海地區的地下水為Cl·HCO3型水，反映了隨著TDS的增大，Cl-逐漸成為主要的陰離子組分。沿海洋橋農場、圖和鄉、八灘鄉等淡水區地下水為HCO3·Cl-Na型水(見圖6)，小尖北部和大有西部的咸水分布區由于TDS較低，也為HCO3·Cl-Na型水。

圖6 Ⅱ、Ⅲ承壓水化學類型分區圖

4 結 語

(1)沂沭河下游平原地下水具有北部丘崗區TDS低，東部濱海平原區TDS高，潛水和Ⅰ承壓水TDS高，Ⅱ、Ⅲ承壓水TDS低的總體分布特點。北部丘崗區淡水主要分布在西部山前地帶，沿地下水流向TDS逐漸升高，多為TDS 1～3 g/L的微咸水。東部濱海平原區潛水和I承壓水以大面積分布的微咸水和咸水為主，沿地下水流向TDS逐漸增大；Ⅱ、Ⅲ承壓水以淡水和微咸水為主，沿海微咸水區位于北部的徐圩、同興、板浦，南部的陳家港、燕尾港、大有一帶，洋橋農場、圖河鄉一帶和東南部八灘鄉一帶地下水為淡水。內陸微咸水區位于濱海縣附近，并與沿海微咸水區相連通。

(2)北部丘崗區水化學類型單一，潛水基本為HCO3·Cl型水，I承壓水沿地下水流向由HCO3·Cl型水演化為Cl·HCO3型水，近岸帶受海水入侵影響的淺層地下水化學類型為Cl-Na型水。東部濱海平原區水化學類型復雜，淺層水由HCO3·Cl型水演化為Cl·HCO3型水和Cl型水。Ⅱ、Ⅲ承壓水化學類型由HCO3型過渡為HCO3·Cl型和Cl·HCO3型，沿海淡水區和小尖北部、大有西部地下水的水化學類型為HCO3·Cl型。

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