新鄉市地表天然水化學特征分析與評價

王宇,陳莉,蔡二儉

(1.河南省新鄉水文水資源勘測局，河南 新鄉 453002;2.河南省水文水資源局，河南 鄭州 450003;3.河南省周口水文水資源勘測局，河南 周口466000)

0 前言

天然水化學特征是指未受人類活動污染的各類水體在自然界水循環中形成的化學特性。其化學特性由溶解和分散在大氣中的離子、分子、膠體物質及懸浮固體成分、微生物和這些物質的含量決定。天然水中主要離子為Ca2+、Mg2+、Na+、K+、Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-，占天然水離子總量的99%。天然水水質是水資源評價的重要內容。通過對地表水天然水化學特征分析與評價，掌握地表水化學特征及其時空分布規律，從而可為水資源保護提供更好的依據。

1 區域概況

新鄉市地處河南省北部，南臨黃河，與省會鄭州、古都開封隔河相望；北依太行，與鶴壁、安陽毗鄰；西連煤城焦作，與晉東南接壤；東接油城濮陽，與魯西相連。新鄉市現轄兩市(輝縣市、衛輝市)、六縣〔新鄉縣、獲嘉縣、原陽縣、延津縣、封丘縣、長垣市(河南省直管縣)〕、四區(衛濱區、紅旗區、牧野區、鳳泉區)以及兩個國家級開發區(新鄉高新技術產業開發區和新鄉經濟技術開發區)、一個全省城鄉一體化示范區(平原城鄉一體化示范區)。新鄉市地理坐標為東經113°23′～114°59′，北緯34°53′～35°50′。河流分屬于黃河、海河兩大流域。行政區總面積7 198 km2，平原占總面積的78%，為黃河沖積平原和太行山東南麓山前傾斜平原；山丘區占總面積的22%，屬太行山脈南端。山地以低山為主，間有山間盆地。

新鄉市按流域劃分屬海河流域和黃河流域，參與水功能區劃的河流共18條，分別是衛河、滄河、百泉河、大沙河、大獅澇河、東孟姜女河、西孟姜女河、共產主義渠、淇河、人民勝利渠、石門河、峪河、黃河、黃莊河、柳青河、天然文巖渠、文巖渠、天然渠等。

2 分析與評價

2.1 評價基本要求

2.1.1 評價范圍

評價對新鄉市重要水功能區的39個測站進行了水化學項目補充監測，其中，海河流域24個，黃河流域15個；主要河流有衛河、滄河、百泉河、大沙河、大獅澇河、東孟姜女河、西孟姜女河、共產主義渠、淇河、人民勝利渠、石門河、峪河、黃河、黃莊河、柳青河、天然文巖渠、文巖渠、天然渠及黃河干流等19條河流；主要涉及行政區域包括牧野區、紅旗區、衛濱區、鳳泉區、新鄉縣、衛輝市、輝縣市、獲嘉縣、原陽縣、延津縣、封丘縣和長垣市等12個縣級行政區。

水化學分析選擇水質站點共8個，分別為開封大橋、高村、淇門、飲馬口、六店村107國道公路橋上、107公路橋、西孟入口和衛輝市倪灣鄉洪莊。其中，黃河流域2個，所在河流為黃河干流，所分布行政區域均為封丘縣；海河流域6個，所在河流為衛河和共產主義渠，所分布行政區域為衛輝市、新鄉縣、牧野區和衛濱區。

水化學分析選擇8個水質站點，占水質監測站點總數的20.50%。主要分布在黃河流域的北部、海河流域的西部和東部等水化學特征受人類活動影響相對較小的區域。其余水質監測站點主要為城鎮站或接近城鎮的站點，水化學特征受人類活動影響較大。

流域地表水水質測站具體情況見表1。

表1 流域地表水水質測站情況表

2.1.2 評價項目

地表水天然水化學特征評價項目為礦化度、總硬度、鉀、鈉、鈣、鎂、重碳酸鹽、氯化物、硫酸鹽、碳酸鹽10項。

2.1.3 評價內容和方法

①總硬度和礦化度分布；②采用阿列金分類法劃分的水化學類型。

2.2 水化學特征分析

水化學特征分析主要對地表水礦化度和總硬度進行分級評價，同時依據水化學監測數據確定其水化學類型。地表水礦化度和總硬度分級標準見表2。

表2 地表水礦化度和總硬度分級標準

2.2.1 地表水礦化度

根據海河流域6個代表站資料統計，礦化度變幅在706～2 123 mg/L之間，分布情況是：衛河飲馬口測站礦化度較低、衛河衛輝市倪灣鄉洪莊站點礦化度較高、共產主義渠的六店村107國道公路橋測點礦化度較高。黃河流域2個代表站資料統計，礦化度變幅在616～716 mg/L之間，分布情況是：開封大橋站點礦化度較低、高村站礦化度相對較高。統計計算水資源三級區礦化度平均值，其總的分布規律是海河流域大，黃河流域小。

海河流域漳衛河平原區的礦化度偏大，平均值為1 315 mg/L。黃河流域花園口以下干流區間礦化度較小，平均值為666 mg/L。

2.2.2 地表水硬度

總硬度為碳酸鹽硬度與非碳酸鹽硬度的總和。河水總硬度隨礦化度的增加而增加，地區分布規律基本與礦化度相同。

海河流域6個代表站資料統計顯示，總硬度值變幅在329～591 mg/L之間，平均總硬度值為452 mg/L。黃河流域2個代表站資料統計，總硬度值變幅在304～308 mg/L之間，平均值為306 mg/L。海河流域硬度偏大重要受兩個方面的影響，一是漳衛河平原區土質中石灰成分較高，受底質及沖刷匯入影響，大量鈣質溶解于水中，河水硬度增大；二是漳衛河平原區普遍地勢平坦，再疊加水利工程的影響，河流普遍流速緩慢，地表水與地下水互補交換較多，鈣質溶解于水中機會較多。

2.2.3 地表水的化學類型

地表水中主要離子有K+、Na+、Ca2+、Mg+、Cl-、SO42-、HCO3-和CO32-八大離子。它們的總量又常接近河水的礦化度。采用阿列金分類法，按水體中陰陽離子的優勢成分和陰陽離子間的比例關系確定水化學類型。

按照優勢陽離子將地表水化學類型劃分為三類：重碳酸鹽水(HCO3-和CO32-)、硫酸鹽水和氯化物水。此次測量地表水化學類型結果為海河流域和黃河流域全部為SⅡNa型水。新鄉市地表水水化學監測參數見表3。

表3 新鄉市地表水水質測站水化學參數表

綜上所述，通過統計計算水資源三級區礦化度平均值，地表水礦化度總的分布規律是海河流域大，黃河流域小。海河流域地表水礦化度偏大的原因主要是新鄉市所轄海河流域內人口密度較大，工業較發達，污染比較嚴重，受人類活動影響較大；該區域多年平均降雨量只有640.70 mm降水較少，天然水徑流量也較小。海河流域硬度偏大，主要原因是漳衛河平原區土質中石灰成分較高，通過天然徑流匯入，河水硬度增大；地表水與地下水互補交換較多，鈣質溶解于水中機會較多。采用阿列金分類法確定海河流域和黃河流域全部為SⅡNa型水。

2.3 與二次調查評價成果對比分析

礦化度與新鄉市第二次水資源調查評價相比，地表水水質測站的測量地點發生了改變，本次測量地表水礦化度較第二次調查的數值偏低，變幅也較小。

硬度與新鄉市第二次水資源調查評價相比，地表水水質測站的測量地點發生了改變，本次測量地表水硬度較第二次調查的數值偏低，變幅較小。

水化學類型與新鄉市第二次水資源調查評價相比，地表水水質測站的測量地點發生了改變，相比較于第二次調查結果：海河流域以重碳酸鹽類和硫酸鹽類為主，為CⅡCa型、CⅢCa型和SⅡCa型、SⅡNa型；黃河流域全部為重碳酸鹽類，為CⅡCa型、CⅡNa型。本次測量地表水化學類型結果為海河流域和黃河流域全部為SⅡNa型水，水化學類型減少了。

3 結論

海河流域漳衛河平原區的礦化度偏大，平均值為1 315 mg/L。黃河流域花園口以下干流區間礦化度較小，平均值為666 mg/L。

根據海河流域6個代表站資料統計，總硬度值變幅在329～591 mg/L之間，平均總硬度值為452 mg/L。黃河流域2個代表站資料統計，總硬度值變幅在304～308 mg/L之間，平均值為306 mg/L。

水的化學組分也相應變化。當礦化度超過300 mg/L時，水化學類型就由原來的重碳酸鹽鈣組變化成重碳酸鹽鈉組，水型也由Ⅰ型過渡到Ⅱ型或Ⅲ型。

與新鄉市第二次水資源調查評價成果比較，此次選取的地表水水質監測站地點有所改變，但是水化學檢測方法未發生變化，檢測結果中地表水礦化度與水硬度均有所下降。