青岛西海岸地下水特征分析

胡 浩，纪仁忠，路忠诚

(青岛地质工程勘察院，山东 青岛 266000)

青岛西海岸如今正在成为青岛新的经济发展重心。随着近几年工农业的发展，研究区的水资源、特别是地下水资源也受到了不同程度的污染，而青岛市也是我国北方的缺水城市之一。地下水环境质量优劣直接关系到城市经济建设、人民生活和环境保护等一系列问题。因此，开展地下水质量评价，对研究区水资源合理利用与治理保护，对促进该区社会经济和生态环境持续健康发展具有重要意义。

1 研究区概况

研究区位于山东省东部，胶州湾的西岸，海岸线长100多公里，与青岛市区隔海相望。研究区属北温带季风气候，海洋性气候明显，空气湿润，雨量适中，温度适宜。

2 材料与方法

2.1 数据来源

本次研究考虑到样品的代表性及样品点的控制性等因素共采集31个地下水水样。所采集的地下水化学分析水样均严格按照相应野外取样规范要求进行采集、保存、送样，化验操作过程按照《生活饮用水标准检验方法》中所规定的方法进行。具体水化学分析结果见表1。

2.2 分析方法

以《地下水质量标准(GB/T 14848—93)》为依据，采用单项组分评价和综合评价通过编程对青岛西海岸地下水水质进行批量评价以及水化学特征分析。具体分析方法如下:

2.2.1 水质分析方法

1)地下水质量单项组分评价。

即以水体中某单项评价因子达到的最高水质类别作为该水体的水质类别。其中Ⅰ、Ⅱ类水主要反映地下水质量浓度和化学组分的天然背景值，适用于各种用途;Ⅲ类水适用于生活饮用水及工农业用水;Ⅳ类水适用于农业和部分工业用水外，适当处理后可作为生活饮用水;Ⅴ类水为不宜饮用的地下水。水化学分析的数据共有六项可用于进行地下水质量分类，分类指标如表2。

2)地下水质量综合评价。

(1)参加评分的项目，应不少于本标准规定的监测项目，但不包括细菌学指标。

(2)首先进行各单项组分评价，划分组分所属质量类别。

(3)对各类别按下列规定(表3)分别确定单项组分评价分值。

(4)按式(1)和式(2)计算综合评价分值F。

(5)根据值，按以下规定(表4)划分地下水质量级别，如“优良”、“较好”。

2.2.2 地下水化学分析方法

舒卡列夫分类法:苏联舒卡列夫的分类是根据地下水中六种主要离子(K+合并于Na+)及矿化度划分的。将含量大于25%毫克当量百分数的阴离子和阳离子进行组合，共分成49型水，每型以一个阿拉伯数字作为代号。按矿化度又划分为 4组:A组矿化度小于 1.5 g/L，B组 1.5～10 g/L，C组 10～40 g/L，D组大于40 g/L(见表 5)。

2.2.3 水化学特征分析方法

水化学分析是以水化学分析的数据为基础，通过Surfer软件，对其中的某些具体的离子做离子浓度等值线图，比较直观的分析离子的分布状况，进而分析离子这样分布的成因。

3 地下水水质特征

通过VB编程批量对地下水水样进行水质评价及水化学类型分类结果如表6。

3.1 水质评价

从表6中可知，单项组分评价结果中31个地下水水样达到Ⅳ类标准的水样有27件，占到87%;综合评价结果中地下水质量良好及以上的有8件，较差及以上的有27件。单项组分评价结果与综合评价结果并不是一一对应。水质差的地方大都位于研究区的东部地区，尤其是环胶州湾地区。甘水湾、小河东、杨七岭及后沟四个地区的水质极差，其中后沟水质极差的原因是TDS超标;其他三个地区的水质极差的原因是Cl-离子浓度严重超标，与海水入侵有关。

3.2 水化学分类

通过表6可以看出，研究区地下水中阴离子主要为HCO3、Cl离子，阳离子主要为 Ca、Mg离子。共有 HCO3·Cl-Ca型、HCO3·Cl—Ca·Mg 型、HCO3·Cl-Na·Ca·Mg型、HCO3·Cl-Na型、HCO3—Ca·Mg型、HCO3-Ca·Na型、Cl-Ca·Mg型、Cl-Na型 8种地下水化学类型。其中HCO3·Cl—Ca·Mg型水为主要的地下水类型，约占到全部水样的55%，因矿化度不同，分为23-A型及23-B型(李家屯和后沟)。其次为 HCO3—Ca·Mg型水占到总水样的16%，且HCO3—Ca·Mg型水分布集中在研究区的西部，其他类型的水样占得比例比较小。

表1 地下水水质分析结果一览表

表2 地下水质量分类指标

表3 单项组分评价分值指标

表4 地下水质量级别指标

表5 舒卡列夫分类图表

3.3 水化学组分的分布规律

1)Cl-

从图1中可以看出研究区Cl-浓度大体是从东向西呈逐渐降低的趋势。其中Cl-浓度小于150 mg/L的地区占整个研究区的3/4左右。小河东、杨七岭和甘水湾的Cl-浓度超过了350 mg/L。小河东位于王戈庄河附近，且靠近胶州湾，小河东的Cl-浓度之所以这么高可能是由于超采地下水造成地下水位严重下降，部分地区出现降落漏斗，发生海水入侵造成的(地下入侵);另外，可能是王戈庄河河道内大量的采砂破坏了砂层蓄水能力，使河道径流对地下水的补给能力减弱，导致地下水位下降，发生海水入侵导致的(陆面入侵);甘水湾临近胶州湾，Cl-浓度高的原因与小河东大体一致，可能是由于海水入侵造成的(地下入侵)。

地下水中Cl-浓度是海水入侵体中最主要的稳定常量元素，与矿化度有着良好的相关性，可以直接反映海水的侵染作用，但是由于水文地质条件复杂及人为活动影响，实际上不能盲目用单一的水化学指标来监测海水入侵，因此Cl-浓度的超标也可能是这些地区某些地方的海水入侵的结果，但是对于整个研究区而言由于靠近胶州湾周围并没有全部出现Cl-浓度超标的问题，所以还不能从此次水质分析结果中判别出青岛西海岸的海水入侵面积和界限。

图1 Cl-浓度等值线图

2)Na+

由图2可知Na+浓度等值线图与Cl-浓度等值线图相类似，都是大体从东向西呈逐渐降低的趋势;Ca2+和 Na+可发生离子的交替吸附作用。

图2 Na+离子浓度等值线图

3)NO-3

图3 NO3-浓度的等值线图

图3 显示了硝酸盐浓度的分布状况，NO3-浓度小于5 mg/L的地区占研究区的一半左右，浓度都不是很高，但是近几年随着环胶州湾工业区的崛起，特别是青岛市经济技术开发区的进一步发展，工业污水及生活污水排污量的增加、工业和生活垃圾的增加，以及农业中越来越多的使用化肥例如氮肥等，所以要加强管理防止地下水中氮离子的浓度升高从而导致水质下降。4)TDS

表6 水质评价结果

图4 TDS的等值线图

图4 为溶解性总固体的等值线图。根据味觉考虑饮用水中总溶解固体的最大允许浓度值为1 000 mg/L。从图中即可直观的看出整个研究区的溶解性总固体值小于1 000 mg/L的地区约占研究区的3/4，其中大于2 000 mg/L的地区有甘水湾和后沟，TDS浓度大，致使该区域的水质极差。研究区的地下水从溶解性总固体方面考虑，水质大部分是比较好的，适于灌溉和饮用。

4 结语

(1)31个地下水水样达到Ⅳ类标准的水样有27件;地下水质量较差及以上的有27件。水质差的地方大都位于研究区的东部环胶州湾地区。甘水湾、小河东、杨七岭及后沟四个地区的水质极差，极差的原因与海水入侵有关。

(2)研究区地下水共有8种地下水化学类型。其中HCO3·Cl—Ca·Mg型水为主要的地下水类型，其次为HCO3—Ca·Mg 型水。

(3)Cl-、Na+、NO3-以及TDS的浓度从东向西为逐渐降低的趋势。Cl-浓度超标与海水入侵有关，但环胶州湾沿岸Cl-浓度并未全部超标，所以无法确定海水入侵界限。Ca2+和Na+可发生离子的交替吸附作用。NO3-浓度不是很高，但需预防为主。从TDS方面考虑，水质大部分是比较好的，适于灌溉和饮用。

[1]地下水质量标准(GB/T 14848—93).1993.12.30.

[2]Sudhir Dahiya，Bupinder Singh，Shalini Gaur，V.K.Garg，H.S.Kushwaha.Analysis of groundwater quality using fuzzy synthetic evaluation[J].Journal of Hazardous Materials，2007，147:938 – 946.

[3]郭劲松，王红，龙腾锐.水资源水质评价方法分析与进展[J].重庆环境科学.1999，21(6):1-9.

[4]尹恒，吴勇，高东东，等.德阳市城市规划区地下水化学特征分析[J].地下水.2012，24(1):30-35.

[5]王璐璐.安徽省淮北平原地下水水化学变化特征与源解析[D].安徽:合肥工业大学.2010.

[6]Z.Jamshidzadeh，S.A.Mirbagheri.Evaluation of groundwater quantity and quality in the Kashan Basin，Central Iran[J]，Desalination2011，270:23 – 30.

[7]刘相超，宋献方，夏军，等.怀沙河流域地表地下水化学特征与地下水资源保护[J].重庆交通大学学报(自然科学版).2008，27(2):305-309.

[8]杨子林，李培月，吴建华，等.泾源县饮用地下水水化学特征及水质评价[J].南水北调与水利科技.2010，8(5):99-104.