神府矿区地下水水质时空变化及其影响因素分析

孙 恺，邢高哲

(西北大学大陆动力学国家重点实验室，陕西西安710069)

1 调查区区域水文地质条件

神府矿区地下水分为第四系松散岩类孔隙、裂隙孔洞潜水和中生界碎屑岩类裂隙潜水及裂隙承压水。第四系潜水又可分为河谷区全新统冲积层孔隙潜水、沙漠滩地区以上更新统冲湖积层为主的孔隙潜水、丘陵区以中更新统风积黄土为主的裂隙孔洞潜水。河谷区冲积层虽然分布面积小、厚度变化较大，但补给来源较为充分，地下水赋存条件较好;丘陵区地势相对较高，岩性致密，沟谷深切，不利于地下水赋存;沙漠滩地区地势平坦，冲湖积堆积物厚度较大，分布连续，有利于大气降水入渗补给及地下水赋存;中生界碎屑岩类除烧变岩裂隙孔洞发育有利于地下水赋存外，其余地下水赋存条件差。

2 区域地下水质量评价

2.1 样品采集与分析方法

分别对研究区在1981年和2012年地下水和地表水点进行取样分析，取样数为171和75个，取样初期根据调查区水文地质条件、水井结构和取样要求制定了统一的取样方法，以确保分析结果有良好的可比性。各化学指标均按照国家标准方法测定。

2.2 评价指标及限值

本次地下水水质评价选择11项常规指标:pH值、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl－、SO42－、总硬度、耗氧量、总铁(Fe)、锰(Mn)、溶解性总固体(TDS)、和4项无机毒理指标:硝酸盐()、亚硝酸盐()、、F－共15个指标作为评价指标。选评指标的限值以《地下水质量标准》(GB/T14848－2007)为基础，结合国家饮用水卫生标准及国外相关水质标准而确定。

2.3 地下水质量评价方法

地下水质量评价方法较多，如单指标评价法、内梅罗指数评价法、综合指标评价法、模糊综合评判法等，本次地下水质量评价采用内梅罗指数法和单指标评价法。

2.3.1 内梅罗指数评价法

内梅罗指数评价法是用某水样各组分的实测值与评价标准的比值作为该组分的指数，然后通过数学方法对各组分的指数进行综合计算得到该水样的综合指数，作为最终水质评价尺度(表2)。

式中:Ci为i组分的实测值;C0为i组分的比较值。

表2 内梅罗指数法地下水质量级别划分标准

2.3.2 单指标评价方法

单指标评价法是按照评价指标所在的限值区间确定地下水质量类别，不同地下水质量类别的指标限值相同时，从优不从劣。地下水质量类别按单指标最高类别确定，并指出超标样品最高类别的指标。例如:某地下水样品的氯离子含量为400 mg/L，属Ⅴ类，其余指标均低于Ⅴ类。则该样品水质类别定为Ⅴ类。单因子评价方法不适宜水质的综合评价，但其评价结果对于了解单一组分超标程度，区分影响地下水水质的主要组分，以及评判其他评价方法的评价结果的合理性提供依据。

2.4 地下水水质评价结果

根据内梅罗指数评价方法，对1981年171个样品进行内梅洛方法评价，评价结果显示(图1):在171个样品中，符合Ⅰ类的水点104个，占总取点数的60.8%，符合Ⅱ类的水27个，占总取点数的15.8%，符合Ⅲ类的水点17个，占总取点数的9.9%，符合Ⅳ类的水点6个，占总取点数的3.5%，符合Ⅴ的类水点17个，占总取点数的9.9%。超标率为13.4%。对2012年75个样品用内梅洛方法评价结果显示(图2)，符合Ⅰ类的水点40个，占总取点数的53.3%，符合Ⅱ类的水13个，占总取点数的17.3%，符合Ⅲ类的水点9个，占总取点数的12.0%，符合Ⅳ类的水点5个，占总取点数的6.7%，符合Ⅴ的类水点 8个，占总取点数的 10.7%。超标率为17.4%。

图1 1981年代评价结果分类饼图

图2 2012年评价结果分类饼图

根据单指标评价方法，分别对两次取样样品进行单指标评价，评价结果显示在1981年171个样品中(图3)，符合Ⅰ类的水点2个，占总取点数的1.2%，符合Ⅱ类的水点36个，占总取点数的21.1%，符合Ⅲ类的水点79个，占总取点数的46.2%，符合Ⅳ类的水点28个，占总取点数的 16.4%，符合Ⅴ的类水点26个，占总取点数的15.2%，地下水质量超标率为:31.6%。2012年75个样中(图4)，Ⅰ类水点 1个，占样品总数的1.3%，Ⅱ类水质9个，占样品总数12.0%;Ⅲ类水16个，占取样总数 21.3%;Ⅳ类水 31个，占样品总数41.3%;Ⅴ类水 18个，占样品总数 24.0%。超标率为65.3%。

图3 1981年代评价结果分类饼图

图4 2012年代评价结果分类饼图

3 结语

对研究区在1981年和2012年地下水取样分析后可知，研究区地下水水质有恶化的趋势，通过两种水质评价方法得出:Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类水所占的百分比都有所下降，内梅罗指数评价法从 86.6%变为 82.6%，单指标评价法从 68.4%变为34.7%.通过两年的水质检测结果和前人资料显示，1981年地下水中主要无机常规离子含量都不高，例如:总硬度的年平均含量为 10.61 mg/L，氯离子含量为 18.83 mg/L。2012年调查分析资料显示，地下水中的无机常规离子都有明显升高，总硬度平均值升高为429.5 mg/L，增加高达39.48倍;氯离子平均值升高为127.46 mg/L，增加了5.77倍。各种离子浓度的增加，导致地下水呈现出高矿化度、高硬度、高硫酸盐现象。2012年影响神府矿区水质变差(Ⅳ类水和Ⅴ类水)的主要指标有总硬度、硫酸根、镁离子、锰、铁、氯离子、钠离子、溶解性总固体、硝酸根、氟离子、铵离子、以及耗氧量等9项，其中影响程度较大的指标是总硬度、硫酸根、镁离子、锰、铁和溶解性总固体。且超标点分布与工矿企业污染源分布对比分析，显示地下水无机超标离子的分布与区内工矿企业的“三废”排放点具有较好的对应关系，超标点上游及周边地区基本都有明显的污染源存在。上述评价结果由于受水井分布与数量的限制，得出的Ⅳ、Ⅴ类水比例只是这些点占取样点数的百分比，并不能代表区域地下水的整体质量。神府矿区区域地下水质量整体较好。

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