菏泽区域地下水水化学特征及影响因素分析

菏泽区域地下水水化学特征及影响因素分析

菏泽平原区域内可划分为两个水文地质区，即低山丘陵水文地质区和黄泛平原水文地质区。供水水源多属于松散岩类孔隙水，化学组分相对单一，地下水类型较简单，氟离子含量普遍超标。随着工农业经济的快速发展，人类活动对地下水的影响越来越明显，矿山开发、过量开采、环境污染进一步加速了地下水水质改变，如何改善水质条件已经成为一个重要课题。

标签：水质 水化学 评价 高氟 影响

菏泽市位于鲁西南黄泛冲击平原区，区域地下水监测工作开始于70年代中期。目前，区内各类各级监测井个数共有130个，控制全市面积12238km2。该区地下水主要有碳酸盐岩类裂隙水和松散巖类孔隙水两大类，其中松散岩类孔隙水是主要的供水水源。近些年，人类活动对该区地下水水质影响愈来愈大，特别是煤矿开采，城区地下水的大量抽采、工农业发展导致的环境污染对地下水水质影响增大。

1水文地质分区

根据地下水的形成条件和运移规律，菏泽区域内可划分为两个水文地质区，即低山丘陵水文地质区和黄泛平原水文地质区。

1.1低山丘陵水文地质区

范围包括核桃园、独山两乡镇的丘陵区，面积14.5km2。地下水主要赋存于寒武系、奥陶系裂隙岩溶中。单井涌水量多在500—1000m3/d，水化学类型为HCO3—Ca·Mg型水，矿化度小于0.6g/L。其中金山地区隐伏有寒武系炒米店组白云质灰岩。核桃园镇孙山附近的1岩溶水井经抽水试验单井涌水量364m3/d。

1.2黄泛平原水文地质区

本市具供水意义的含水岩组为松散岩类孔隙含水岩组，根据地下水的系统性、赋存条件及水质结构等，可将其划分为三个含水岩组：

1.2.1浅层地下水含水岩组

分布面积11898km2，占全区面积的98%。底板埋深一般40m左右，最大60m，包括全新统的全部及更新统的顶部，按砂层分布及富水性等差异，分为三种地段：

（1）古河道密集带-淡水丰富地段

含水层岩性以粉细砂、粉砂为主，粗砂和中砂次之，其中心部位以细砂和中砂为主，砂层累计厚度一般大于15m。涌水量大于480m3 /d，西部及沿黄一带大

于1440m3/d，以重碳酸盐型水为主。

（2）过渡带-淡水较丰富地段

分布在古河道带的外围，含水层岩性仍以粉砂、细砂为主，但层数增多，单层厚度变簿，砂层累计厚度10-15m，涌水量一般在480-960m3/ d。

（3）河间带-淡水贫乏地段

含水层岩性由粉砂、细砂及粉质砂土组成，砂层累计厚度5-10m，一般涌水量小于480m3 /d。

浅层含水岩组所赋存的地下水，积极参与三水转化，以垂向运动为主，埋藏浅，水质良好，易采易补，水资源再生能力强，是比较理想的水源地。

1.2.2中层地下水含水岩组

含水岩组广布区内，比较稳定，含水层厚度54-113m。因顶、底板是以粉质粘土为主的隔水层，所以本层水具承压性，与上、下含水系统无明显的水力联系。中层孔隙地下水为咸水层，没有开发利用价值。

1.2.3深层地下水含水岩组

含水层顶板埋深于150-400m，牡丹城区南一带埋深300m左右，向西顶板埋深逐渐减小，西部边界一带最小150m左右，在曹县-黄岗镇一带埋深一般200-250m之间。除巨野及郓城南部在地面400m下为全咸水体外，其余地段全为淡水。岩性以细砂、中粗砂为主，其次为粉砂，砂层累计厚度40-60m，单井涌水量1036-1663m3 /d，具较强的承压性。

2地下水水化学特征

2.1浅层水水化学特征

枯水期地下水类型较简单，阴离子主要为HCO3·SO4型水、SO4·HCO3·CI型水、HCO3型水和HCO3·CI型水。丰水期地下水类型，阴离子主要为HCO3型水、HCO3·CI型水和SO4·HCO3·CI型水为主。地下水类型与丰水期和枯水期相比变化不大。但F离子超标率在75%左右。

SO4·HCO3型水分布于菏泽市大部分地区，该阴离子类型水占全区89.2%，呈西南至东北走向，该地段水质类型复杂，总硬度大于500mg/L，局部矿化度达2.612g/L。

SO4·HCO3·CI型水主要出现沿黄河及黄河古道一带，水质受地上河（黄河）水往下游入渗的影响，水力坡度较大，水流区域广，因此水质比较单一，矿化度

一般小于2g/L。另外在SO4·CI型水与SO4·HCO3型水的过渡边界，也有SO4·HCO3·CI型水分布。

HCO3型水分布于工作区内部的中、西及西北部地区，水文、包气带岩性影响，与浅层地下水运移方向基本一致。

SO4·CI型水型水主要分布于单县西南部，呈西南至东北走向，总硬度基本高于1000mg/L，矿化度大于1.5g/L。

2.2中层咸水水化学特征

据以往掌握的资料，区内中层咸水，广布全区，pH值7.9 左右，矿化度大于3g/L，属Cl·S04—Na型水，水化学组分变化不大，F离子含量普遍超标。

2.3深层地下水的水化学特征

工作区内深层地下水水化学组份主要为HC03—Na型水，局部（菏泽市恒通园小区）为HC03—Na·Mg型水，矿化度一般在0.793-1.302g/L，总硬度在21.92—460.11mg/L以下，PH值在8.0-9.0之间，F含量一般在0.16-3.65mg/L之间，水化学类型及组分变化不大。全区范围内深层水F离子超标在80%左右。

3地下水质量评价

依据《地下水质量标准》（GB/T14848—93），并参照了生活饮用水、工农业用水水质要求，水质评价采用地下水质量单项组份、综合评价二种评价方法。以2013年度水质取样分析为例：在全区范围内枯水期和丰水期分别取样42件。参照取样分析测试项目，参评的指标有：总硬度、溶解性总固体、硫酸盐、氯化物、铁离子、挥发性酚、硝酸盐、亚硝酸盐、氨氮、氟化物、碘化物、氰化物、汞、砷、镉、pH值共16项，其中大部分水质超标是因为氟离子超标，曹县地区的F离子超标率达到85.7%。进一步印证了菏泽地区高氟区的普遍存在，地下水水质以极差、较差居多，水质综合变化趋势总体变差。4人类活动对地下水的影响

4.1煤矿开采

菏泽市巨野矿区和单县矿区煤矿均已进入全面开采阶段，矿区登记总面积近580km2。矿区采空塌陷区以将以每年500公顷速度增加，严重影响到井田范围内地下水资源、土地资源和植被等。矿区所在区域地势较低，煤层开采后将形成 “下沉集水区”、“边坡过渡区”和“陆地区”，巨野矿区投产以来，下沉积水区面积已突破了553公顷。对土壤的影响主要表现在地表塌陷引起的地下水水位相对上升带来的土壤次生盐渍化和积水对土壤使用功能的影响。

4.2地下水过量开发利用

据菏泽市水利局统计数据，深层地下水水位自1980年至2013年已下降80

余米，并且每年以4至6米的速度下降，已形成东至开发区的辛集镇、西至牡丹区万福办事处、南至牡丹区何楼办事处、北至牡丹区小留镇共约260平方公里的大型漏斗区，并引发地面沉降。随着地下水的过量开采，菏泽城区深层地下水矿化度有逐年增高的趋势；深层地下随水开采量的逐年增加，水中各种化学组份如总硬度、硫酸根、氯离子等含量均在逐年減少。由于硫酸根离子、氯离子等对氟离子有一定的抑制作用，因此此类离子浓度的降低将使深层水氟离子浓度增加[3]。长期超采深层地下水，破坏了局部地下水动力条件，局部地区上层高氟含水层的水越流补充给下部含水层，同时弱透水层粘性土由于释水而释放的氟离子也导致同一含水层氟离子浓度增加。

4.3环境污染

2006年-2013年，浅层水水质分析中五项毒物检出率为100%，单项超标率已占5%。2007年，定陶县西关地下水中总硬度检出值达1099.93mg/L，超出地下水质量三类指标2.4倍，可溶性固体总量3561.28 mg/L，超出地下水质量三类指标3.5倍；2010年9月定陶县东关地下水中SO42-检出值达514.72mg/L，超出地下水质量三类指标2.06倍；东明县高村地下水中Cl-检出值达494.17mg/L，超出地下水质量三类指标1.97倍；东明县焦园乡地下水中SO42-检出值达534.29mg/L，超出地下水质量三类指标2.14倍。

从本阶段的水化学资料分析，水化学组份的含量受大气降水影响呈波浪状变化，根据牡丹区407号监测孔浅层地下水水质动态多年观测情况可知，浅层地下水化学组份中的离子含量呈波动上升状态。

5结语

菏泽区域供水水源多属于松散岩类孔隙水，化学组分相对单一，地下水类型较简单，全区地下水水质普遍较差，随着工农业经济的快速发展。人类活动对地下水的影响越来越明显，矿山开发、过量开采、环境污染进一步加速了地下水水质改变。2007年后，菏泽城区生活用水自备井大都关闭，自来水公司也开始以黄河水作为生活用水，但全区范围内工业用水依然处于持续增加状态，环境污染状况依然不容乐观，因此，如何改善区域地下水水质条件和供水方式还需要一个长期的过程。

参考文献

[1]曹付恒，李书海.菏泽市地质环境监测年报（1980-2013）[R]，山东.菏泽地质环境监测站，2014.

[2]李小牛.煤矿开采排水对岩溶水水质的影响研究[J].中国水利技术信息中心，2010.6：74-76.

[3]王根绪 程国栋.西北干旱区水中氟的分布规律及环境特征[J].地理科学，2000.20：153-158.