浅谈唐山沿海地区地下水化学特征及演化趋势分析论文

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1、浅谈唐山沿海地区地下水化学特征及演化趋势分析论文摘要：在广泛收集唐山沿海地区地表水、浅层地下水和深层地下水水化学分析资料的基础上，研究了区内地下水化学类型分布规律、水化学形成的主要作用和演化趋势。结果表明：唐山沿海地区地下水化学类型具有一定的水平分带规律性。由于区内地下水持续大量开采，造成区内浅层地下水咸化和深层地下水硬度增大。同时，对区内深层地下水进行反向水文地球化学反应路径模拟，模拟结果表明:在模拟水流路径上，深层地下水主要发生方解石、白云石、岩盐、萤石溶解反应和石膏沉淀反应，同时伴随着阳离子交换作用，使得Na+和Cl-含量明显增加.freel，利用深层淡水。

2、1.3地下水的补给、径流和排泄唐山沿海地区浅层地下水主要接受大气降水、地表水体入渗和地下水的侧向径流补给。浅层淡水，主要消耗于人工开采及蒸发和以越流的方式补给深层地下水；浅层咸水的主要排泄方式为潜水蒸发及越流补给深层地下水。2009年区内地下水位动态监测资料显示，唐山市沿海地区浅层地下水水位埋深为0～12m，总体分布规律为北部水位埋深较大，南部水位埋深较小，地下水自南向北流动。JP+3深层地下水的主要补给来源为地下水侧向径流及上覆含水层的越流补给，主要消耗于人工开采［1］。2009年区内地下水位动态监测资料显示，深层地下水水位埋深为20～70m，总体分布规律为北部

3、水位埋深较小，南部地下水集中开采水位埋深较大，并形成了区域地下水位降落漏斗。2研究区水化学特征2.1浅层地下水化学平面分布特征唐山沿海地区浅层地下水水化学类型具有一定的水平分带规律性，自北向南总体变化为HCO3-Ca→HCO3-Ca·Mg→HCO3·SO4-Na·Mg·Ca→Cl·HCO3-Na→Cl-Na，见图1。矿化度由山前平原0.5g/L到滨海平原5g/L，滨海一带10g/L，最高达30g/L左右。2.2深层地下水化学平面分布特征深层地下水水化学类型分带规律明显，山前平原地下水径流条件较好，循环交换强烈，矿化度一般0.5g/L；至滨海平原颗粒变细，径流条

4、件变差，矿化度1g/L。区内深层地下水水化学类型自北向南总体变化趋势为:HCO3-Ca·Mg→HCO3-Na·Ca→HCO3-Ca·Na→HC3-Na，见图1。2.3浅层地下水水质动态特征根据多年地下水化学资料分析，唐山沿海地区浅层地下水矿化度、总硬度和主要离子成分变化十分剧烈，升降互现，其中总体趋势为浅层地下水的咸化。以区内柏15孔为代表，见图2。其矿化度由1981年的3105mg/L增长到1997年的7634.8mg/L，但矿化度并不是单一的直线上升，而是在起伏中呈现上升的趋势。阴离子以氯离子上升为主，阳离子则以钾、钠离子上升为主［3］。2.4浅层地下水水质动态

5、特征唐山沿海地区分布有大面积的浅层咸水，浅层淡水资源较匮乏，多年来一直以开采深层地下水为主。据20世纪70年代的水化学资料，区内大部分地区地下水阴离子以重碳酸根离子和氯离子为主，局部存在硫酸根离子和氯离子为主的地下水,阳离子以钠离子为主［2］。以区内柏14孔为代表，见总体来看，区内深层地下水矿化度、总硬度和主要离子含量有一定波动变化，变化幅度较小，基本保持稳定状态。但近年来，由于对深层地下水的不合理开采，导致矿化度和硬度呈上升趋势。3地下水化学特征的成因分析3.1主要离子成分表2为唐山沿海地区不同代表性水样主要离子含量统计情况。从表2可以发现，区内地表水、浅层地

6、下水和深层地下水存在迥异的水化学组成和离子比值特征，表明三者具有不同的地下水化学成因，且相互之间的水力联系较差。3.2水化学吉布斯分布模式对于离子起源的自然影响因素，吉布斯（Gibbs,1970）根据世界河流、湖泊及主要海洋水TDS与Na+/(Na++Ca2+)、TDS与Cl-/(Cl-+HCO3-)关系图能够确定天然水化学成分的3个主要大气降水作用、风化作用、蒸发-结晶作用［4］。将唐山沿海地区地表水（河水）、浅层地下水和深层地下水的水化学数据投到Gibbs图上，见图4。从图4可以看出，地表水和浅层地下水点在图中的分布较为一致，均位于右上方的蒸发-结晶沉

7、淀作用区，远离大气降水作用区，显示地表水和浅层地下水的化学组分主要受蒸发控制。深层地下水在图中的分布具有较大差异，在TDS与Cl-/(Cl-+HCO3-)关系图中，深层地下水位于岩石风化作用区，显示深层地下水化学组分主要受含水层盐分控制；而在TDSHJ1.6mm与Na+/(Na++Ca2+)关系图中，深层地下水则主要位于大气降水作用区和蒸发-结晶沉降作用区之间，表示其受到两种因素的综合作用。3.3离子组合比从唐山沿海地区水样的γCa2+/γNa+与γMg2+/γNa+、γCa2+/γNa+与γHCO3-/γNa+的关系及其与硅酸