慶南地區水質分析與水源成井分析

冶麗梅

(甘肅煤炭地質勘查院，甘肅蘭州 730030)

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慶南地區水質分析與水源成井分析

冶麗梅

(甘肅煤炭地質勘查院，甘肅蘭州 730030)

[目的]探明影響慶南地區水質評價標準的因素及其分布規律。[方法]在研究區內，以21個采樣點的溶解性固體總量(TDS)、總硬度為分析元素，利用內梅羅指數法綜合評價研究區水質污染程度，對整個研究區的水質情況進行合理判定。[結果]預測區與現狀污染區有高度的重疊性，可作為今后水質專項研究的重點區域。在該區域內利用地電特征來確定水源井區域可獲得較好的成果。[結論]該研究可為慶南地區地下水資源的保護提供科學依據。

水化學分類；綜合指數分析法；水質污染預測；水源成井

地下水中的某些離子的分布與其所處環境有一定的關聯性，對于分布比較離散的離子其研究意義不是很大，而針對具體采樣化驗結果中數值反應密集的離子進行規范化分析更具有現實指導意義[1-3]。慶南地區位于甘肅省慶陽市南部，隸屬于隴東煤炭與煤電化基地。慶陽市是甘肅省賦煤好的區域之一，其中主要保有的煤炭儲量位于慶南地區的正寧縣、寧縣、合水縣及環縣等地。早期該區域內只有大比例尺的水文地質調查，對水質的認識程度較低，且局限性較大。近年來，該地區劃定了一些大型煤炭勘查區，在取得煤層基礎資料的基礎上進一步核實了水質的情況。白堊系水是當地飲用水的第1個開采層，近年來煤炭資源的開采與開發使得地下水化學特征有部分變化，因此，筆者在重點水源地附近采取地下水樣，對其水質進行系統分析，同時對地下水污染區變化進行預測分區，然后以水源成井選擇條件來確定合適的水源成井區域，旨在為今后開采礦井時保護地下水資源提供參考。

1　材料與方法

1.1研究區概況慶南地區地下水以白堊系下統層狀孔隙、裂隙承壓水為主，第四系潛水及新近系、侏羅系承壓水次之；深部環河組、洛河組、直羅組、延安組普遍具有承壓水分布，其中洛河組富水性較好，其他含水層的富水性差。研究區內的采樣點分布如圖1所示。

儲存于第四系中更新統離石黃土中的地下水以大氣降水補給為主。第四系中更新統黃土層潛水由塬面中心地段向四周徑流，徑流條件好。河谷區現代沖洪積層潛水由兩側向中心或由上游向下游徑流。河谷區現代沖洪積層潛水與其兩側的基巖風化裂隙帶潛水有密切的水力聯系，具有良好的儲水空間，透水性、儲水性強，易接受大氣降水的滲入補給；水位埋藏淺，一般3.0～6.0 m，季節性變化明顯，且與地表河流存在互補關系，一般枯水期地下水補給地表水，豐水期地表水補給地下水。區內白堊系下統環河組以泥巖及砂質泥巖為主，具有良好的隔水性能，且其厚度大，因而下伏的白堊系下統洛河組、宜君組含水層及侏羅系承壓裂隙含水層基本不接受區內大氣降水的間接補給。補給來源主要為西部的含水層側向補給，層間越流補給極為微弱(圖2)。

1.2研究方法采樣時間為2010～2013年，采樣地點垂直于地下水流向。采樣容器材料選用聚乙烯類材料，容器以清潔劑稀水溶液清洗，自來水沖洗，純水清洗3次，控干或烘干后旋緊瓶蓋。儲存在1～5 ℃的氣溫下保存時限最長為30 d。在研究區內，以21個采樣點的溶解性固體總量(TDS)、總硬度為分析元素，利用內梅羅指數法綜合評價研究區水質污染程度，便于對整個研究區的水質情況作合理判定。以單因子指數法來確定主要污染指標，以綜合因子指數法來評價水質污染程度[4]。單因子指數法是以某項組分i的實測濃度與這種i組分的評價標準的比值來反映地下水的受污染程度，當比值<1時，表示地下水未受到污染；比值>1，表示地下水已受到污染，并且數值越大表示受污染程度越嚴重[5]。TDS和總硬度的評價標準以Ⅲ類水作為基準，以便直接判斷是否可以供生活飲用。

Fi=Ci/Si

(1)

(2)

(3)

圖1　研究區位置及采樣點分布Fig.1　Location of the research area and distribution of sampling sites

注：1.黃土含水層；2.白堊系含水層；3.巖溶含水層；4.隔水層；5.碳酸鹽巖；6.砂巖；7.泥巖；8.礫巖； 9.黃土；10.潛水位；11.淺層地下水流線；12.深層地下水流線。Note：1.Aquifer of loess; 2.Aquifer of cretaceous; 3.Aquifer of karst area; 4.Aquiclude; 5.Carbonate rock; 6.Sandstone; 7.Mudstone; 8.Conglomerate; 9.Loess; 10.Water table; 11.Flow lines of shallow groundwater; 12.Flow lines of deep groundwater.圖2　白堊系水文地質剖面圖Fig.2　Hydrogeological profile in groundwater of cretaceous

2　結果與分析

根據單因子指數法評價分析結果(表2)和綜合指數法評價分析結果(表3)，再結合地下水綜合指數分區表[5]可判斷研究區的地下水TDS綜合污染指數>3.00，屬于重度污染區；另根據總硬度綜合污染指數為1.65可判斷研究區屬于初始污染區。2種因素綜合考慮得出，研究區的污染已經開始，并已經趨于嚴重勢態，應采取得力措施防止地下水源受到進一步污染。

表1　采樣點的水化學特征統計

圖3　研究區水化學類型分布Fig.3　Zoning of the hydrochemical types in the study area

樣點Samplingsite污染指數PollutionindexTDS總硬度Totalhardness15.71.822.60.533.51.044.91.853.51.164.41.775.32.182.10.492.00.4105.32.0114.81.6124.31.9131.30.2141.10.9150.50.7165.40.1175.40.1181.90.5190.70.5200.90.3215.71.8

表3　綜合指數法評價分析結果

圖4為研究區總硬度污染指數分布情況，圖5為研究區TDS污染指數分布情況，2種因素影響范圍有一定的重疊區。結合2種因素的重疊區可以作為水質研究的重點靶區，防止已污染區的水質進一步惡化。由圖6可知，2種因素疊加的結果顯示重度污染區的范圍明顯擴大。值得提出的是，導致這種評價結論僅與某一類的水質評價因素相關。

圖4　研究區總硬度污染指數分布Fig.4　Zoning of total hardness pollution index in the study area

圖5　研究區TDS污染指數分布Fig.5　Zoning of TDS pollution index in the study area

2.2水源井選擇分析首先要將擬采的含水層巖性進行分類(如松散巖類區、碎屑巖類區、碳酸巖類區和復合巖類區)，在含水層分類的基礎上深入進行地形地貌特征、地層巖性及地電特征的分析。該研究區域的含水層分類為碎屑巖區，由于其含水介質主要為孔隙含水巖組，在一般情況下，其水質較好的范圍普遍反映出高阻特征[1]。因此，需要在水質較好的層位找高阻區。若遇到高阻區中電阻率持續下降則可能

圖6　研究區污染預測分布Fig.6　Zoning of pollution forecast in the study area

是由于其顆粒變細、水質礦化度變高造成的，需在研究中重點把握。

3　結論

(1)研究顯示，TDS污染程度最重地區(污染指數>3.00)

呈帶狀分布，對照該地區的地質圖可以看出，該分布區與地理地貌吻合，在涇河附近其污染程度是全區最嚴重的區域，應與人類的活動有密切的關系。因此，下一階段要特別注意已污染區域的有效隔離，防止污染進一步擴大。

(2)研究區西北角、東南部的水質較好，經處理后可作為生活用水和工業用水。

(3)根據該地區的地下水賦存特點，除了地層沉積厚度較大的中心塬區、古河道及地勢低洼的細粉砂層這些特殊地區之外，還要根據地電特征，重點篩查白堊系洛河組地電特征，劃出高阻帶，作為水源靶區。

[1] 樊小舟.水文地質鉆探與水源井成井技術[M].徐州：中國礦業大學出版社，2015.

[2] 楊文煥，陳阿輝，李衛平，等.克魯倫河水質評價及其對呼倫湖水環境影響分析[J].環境工程，2015，33(10)：113-116.

[3] 曾玉超，戴韻，劉娜，等.基于指標分類的地下水水質評價模型及其應用[J].世界地質，2008，27(3)：279-283.

[4] 盧文喜，李迪，張蕾，等.基于層次分析法的模糊綜合評價在水質評價中的應用[J].節水灌溉，2011(3)：43-46.

[5] 汪民，殷躍平，文冬光.水文地質手冊[M].北京：地質出版社，2012.

Analysis of Water Quality and Water Supply Well in Southern Qingyang

YE Li-mei

(Gansu Coal Geological Exploration Institute, Lanzhou, Gansu 730030)

[Objective] To study factors influencing the assessment standards of water quality in southern Qingyang and its distribution laws. [Method] Based on the data of total dissolved solids (TDS) and total hardness at 21 sampling sites, the water pollution of the study area was assessed by using Nemerow index method. [Result] There was high overlap between the forecast area and the present polluted area, and thus the forecast area can be used as the key area in future research of water quality. In this area, using geoelectric characteristics to determine water supply well can obtain good results. [Conclusion] The research can provide scientific

for protection of groundwater resources in southern Qingyang.

Hydrochemical classification; Comprehensive index analyzing approach; Water pollution forecast; Water supply well

冶麗梅(1984-)，女，回族，青海民和人，工程師，從事水文地質、工程地質勘查工作。

2016-06-23

S 27

A

0517-6611(2016)23-53-03