沂沭河下游平原地下水TDS和水化学类型的分布规律

岳冬冬，苏小四(1.吉林大学环境与资源学院，长春 130000；.吉林大学水资源与环境研究所，长春 130000)

沂沭河下游平原位于江苏沿海的北部，是沿海、沿江和沿陇海兰新线三大生产力布局主轴线的交汇区域，是新亚欧大陆桥东方桥头堡[1]，区位优势独特，战略地位重要。2009年6月通过的《江苏沿海地区发展规划》要求将包括沂沭河下游平原在内的江苏沿海地区建设成为我国东部地区重要的经济增长极[2]，这必将伴随区域需水量的增加。地下水是研究区供水水源的重要组成部分，20世纪80年代以来[3]，由于研究区开采井分布集中，地下水开采时间集中，开采层次集中，地下水位持续下降，形成了区域性的水位降落漏斗，引发了一系列环境地质问题，成为制约该地区经济建设的一个重要因素[4]。

关于江苏沿海地下水化学特征及成因，前人多关注于长江下游平原[5-9]和灌溉总渠以南的苏北盆地(淮河下游平原)[10-14]。这些研究对沂沭河下游平原地下水化学成因的认识有一定的指导意义，但总体上研究区地下水的研究程度较低，成果较少，急需开展对水化学基本特征的分析。为此本文以《江苏沿海地区地下水循环与演化模式研究》项目为依托，对沂沭河下游平原不同层位地下水TDS和水化学类型的分布规律进行了总结，对沂沭河下游平原地下水化学成因的认识、地下水资源的合理保护与开发利用有一定的参考价值。

1 研究区概况

研究区位于江苏省东北部，淮河流域沂沭泗水系下游，包括连云港市下辖的东海、灌云、灌南3个县及市区，盐城市下辖的响水县、滨海县及阜宁县的一部分。经度范围118°23′45.46″～120°22′01.70″，纬度范围33°39′29.38″～35°07′38.87″，总面积约1.095 5 万km2。属暖温带半湿润季风气候，年平均气温13～14 ℃，多年平均降水量900～1 000 mm，蒸发量800～900 mm[15]。

研究区地处鲁中南丘陵与淮北平原的结合部，属沂沭低山丘陵平原，地势总体自西北向东南倾斜[16]。两列山地斜亘其中，其一连绵于东海县西部和赣榆区西北部的苏鲁交界地区，山体主要由太古界结晶片岩、片麻岩等组成，此列向东至沿海地势渐低，依次为剥蚀准平原、冲洪积平原、冲积平原和海积平原；其二凸起于连云港市的锦屏山、云台山一带。锦屏山、云台山一线以南地区主要为海积平原，地势自西北向东南倾斜，海拔高度一般为2～4 m，局部低洼地海拔高度为1～2 m，坡度小于1/10 000，地势比较低平。

该区沉积了一套粗细叠置、厚薄不一、成因不同的第四系以及新近系松散堆积物，沉积厚度由西北向东南逐渐增厚并发育多个含水层[17]，孔隙地下水主要由浅层孔隙水和深层承压水组成[18](见图1)。

图1 东部滨海平原区主要含水岩组示意图

依据研究区地形、地貌及含水岩组分布，大致以云台山-锦屏山-平明镇一线为界将研究区划分为2个地下水资源区：界线以北的北部丘岗地下水资源区(以下称为北部丘岗区)和界线以南的东部滨海平原地下水资源区(以下称为东部滨海平原区)。北部丘岗区主要发育浅层孔隙水，包括潜水和I承压水，分布于赣榆、东海两县的中南部。含水岩组主要由第四系更新统的残坡积、坡洪积和冲洪积物组成，岩性以亚黏土为主，间有黏土、沙土夹砾石等，水位埋深一般2 m。地下水来源以大气降水为主，消耗以蒸发为主。东部滨海平原区同时发育浅层孔隙水和深层承压水，浅层孔隙水包括潜水和I承压水，深层承压水主要为II、III承压水。浅层孔隙含水岩组主要为全新世浅海相沉积物和上更新统海相沉积物，岩性以亚黏土、黏土为主，多为咸水，地下水埋深一般为1～2 m。深层承压水含水岩组主要为中下更新统河湖相沉积物，岩性以中细沙、中粗沙为主。含水层顶板埋深一般80～100 m，厚度50～100 m，富水性受沙层厚度控制，地下水多为TDS小于1 g/L的淡水。

2 样品采集与测试

以灌云、灌南、陈家港为重点图幅布设采样点，并适当补充采样，以控制整个研究区。

样品采集时间为2014年11月到2015年8月，共采集地下水样品212件，其中潜水样品77件，I承压水样品28件，Ⅱ、Ⅲ承压水混合样品107件。

水化学样品由国土资源部南京矿产资源监督检测中心完成测试，检测项目包括K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO-3、CO2-3、Cl-、SO2-4等。SO2-4、Na+、K+、Ca2+、Mg2+采用电感耦合等离子体发射光谱仪测定，CO2-3、HCO-3采用酸碱指示剂滴定法测定，Cl-采用硝酸银滴定法测定。溶解性总固体TDS通过计算求得。

3 结果与讨论

由于北部丘岗区和东部滨海平原区在地形地貌、水文地质结构及地下水补径排条件等方面存在较大差异，导致其地下水化学特征也明显不同。因此，为了系统、全面地分析区域地下水的水化学特征，分北部丘岗区和东部滨海平原区，对不同层位地下水的TDS和水化学类型的分布规律进行讨论。

3.1 TDS的分布规律

3.1.1北部丘岗区

潜水。北部丘岗区淡水面积为1 878 km2，微咸水面积为549 km2，分别占北部丘岗区潜水分布面积的77.38%和22.62%。潜水TDS总体上沿地下水流向逐渐升高(见图3)。西部东赣丘岗山前地带的剥蚀准平原、冲洪积平原和冲积平原区由于地表地形坡度较大，地下水循环交替迅速，广泛分布地下淡水。东部海积平原区由于地势平缓，地下水径流条件较差，主要分布TDS略大于1 g/L的微咸水。

I承压水 北部丘岗区I承压水微咸水的分布范围与上覆潜水相近，反映出北部丘岗区地下水存在较为密切的水力联系。TDS小于1 g/L和1～2 g/L地下水的分布面积分别为1 975和331 km2，占北部丘岗区I承压水分布面积的81.37%和13.63%。赣榆东部海水入侵监测孔的监测结果显示距海岸线6 km左右范围内的浅层地下水受到现代海水入侵，地下水的TDS高达10～20 g/L。

3.1.2东部滨海平原区

2015年五六月份的集中采样结果显示，埋深10 m以浅的潜水TDS多为1～5 g/L，个别采样点TDS较高，达到20 g/L以上；埋深30～70 m左右的I承压水TDS多为5～30 g/L；埋深80～200 m的Ⅱ～Ⅲ承压水TDS多为0.5～2.0 g/L左右。即随着地下水埋藏深度的增大，地下水TDS先增大后减小，表现出明显的垂向分层性(见图2)。这与浅层地下水和深层承压水的沉积环境不同、潜水与I承压水接受的淡化作用强弱不同有关。

图2 东部滨海平原区不同采样深度的地下水TDS

潜水。东部滨海平原区微咸水所占比例明显大于北部丘岗区，TDS小于1 g/L、1～2 g/L地下水的分布面积分别为606和3 082 km2，占东部滨海平原区总面积的10.32%和52.48%。由西部陡沟乡到东部沿海燕尾港、陈家港，沿地下水流向，地下水TDS逐渐升高，具有明显的水平分带性，至陈家港、燕尾港一带TDS大于3 g/L，成为咸水，反映了与黄海距离越近，受黄海海水影响越大的特点。内陆的板浦地区地下水TDS高达2 g/L以上，高于周边其他地区，可能是由于局部潜水径流条件较差，且受到蒸发浓缩作用有关(见图3)。

I承压水 由于不直接接受大气降水补给，更新速率较慢，I承压水接受的淡化作用较小，TDS明显高于潜水。其淡水分布面积为1 243 km2，占东部滨海平原区面积的20.12%，其余均为TDS 1～30 g/L不等的微咸水和咸水。沿区域地下水流向，TDS由内陆向沿海逐渐升高。

Ⅱ、Ⅲ承压水。Ⅱ、Ⅲ承压水淡水分布广泛，TDS小于1 g/L和1～2 g/L地下水的分布面积分别为2 779和2 876 km2，占东部滨海平原区深层承压水分布面积的46.02%和47.62%(见图4)。总体上看，由内陆向沿海地下水的TDS逐渐升高，由500 mg/L左右增加到2 g/L左右，显示了古海侵时期残留海水对地下水TDS的影响。沿海西北部板浦、同兴、徐圩等地，东南部燕尾港、陈家港、大有、滨淮等地地下水均为TDS 1～2 g/L的微咸水。但两块咸水区之间的洋桥农场、图河乡一带却分布大面积的地下淡水，TDS为700 mg/L左右，研究区东南部八滩地区同样存在小面积淡水，显示了滨海地区地下水受古海侵影响的区域差异性。内陆微咸水分布于滨海县附近，与深层地下水降落漏斗位置相一致。

图4 Ⅱ、Ⅲ承压TDS分区图

3.2 水化学类型的分布规律

3.2.1北部丘岗区

潜水。北部丘岗区潜水以HCO3·Cl型水为主，沿地下水流向，由西部丘岗台地向东部边界，地下水化学类型由HCO3·Cl-Ca·Na型演变为HCO3·Cl-Na·Ca型(见图5)。

Ⅰ承压水。由西部山前地带到东部沿海，Ⅰ承压水由HCO3Cl型水演化为ClHCO3型水。东部海水入侵范围内地下水的水化学类型为Cl-Na型。

3.2.2东部滨海平原区

潜水。由于东部滨海平原区潜水以微咸水和咸水为主，HCO3型水仅存在于陡沟乡南部和研究区西南角，研究区西部边界地下水以HCO3·Cl型水为主。由西部边界到东部沿海，沿地下水流向，地下水由HCO3·Cl型水过渡为Cl·HCO3型水、Cl型水，具有明显的水平分带规律。沿海北部徐圩地区地下水为Cl-Na·Mg型水，南部广大地区为Cl-Na型水(见图5)。

图5 潜水水化学类型分区图

Ⅰ承压水。除陡沟乡北部有小面积Cl-Na型水外，研究区西南部I承压水基本为HCO3·Cl型水，由研究区西部边界到东部沿海，沿地下水流向，水化学类型的演化趋势为HCO3·Cl型水→Cl·HCO3型水→Cl型水，沿海北部徐圩地区地下水为Cl-Na·Mg型水，南部广大地区为Cl-Na型水。

Ⅱ、Ⅲ承压水Ⅱ、Ⅲ承压淡水以HCO3-NaCa型水和HCO3·Cl-NaCa型水为主，分布在研究区的西南部。东部沿海地区的地下水为Cl·HCO3型水，反映了随着TDS的增大，Cl-逐渐成为主要的阴离子组分。沿海洋桥农场、图和乡、八滩乡等淡水区地下水为HCO3·Cl-Na型水(见图6)，小尖北部和大有西部的咸水分布区由于TDS较低，也为HCO3·Cl-Na型水。

图6 Ⅱ、Ⅲ承压水化学类型分区图

4 结 语

(1)沂沭河下游平原地下水具有北部丘岗区TDS低，东部滨海平原区TDS高，潜水和Ⅰ承压水TDS高，Ⅱ、Ⅲ承压水TDS低的总体分布特点。北部丘岗区淡水主要分布在西部山前地带，沿地下水流向TDS逐渐升高，多为TDS 1～3 g/L的微咸水。东部滨海平原区潜水和I承压水以大面积分布的微咸水和咸水为主，沿地下水流向TDS逐渐增大；Ⅱ、Ⅲ承压水以淡水和微咸水为主，沿海微咸水区位于北部的徐圩、同兴、板浦，南部的陈家港、燕尾港、大有一带，洋桥农场、图河乡一带和东南部八滩乡一带地下水为淡水。内陆微咸水区位于滨海县附近，并与沿海微咸水区相连通。

(2)北部丘岗区水化学类型单一，潜水基本为HCO3·Cl型水，I承压水沿地下水流向由HCO3·Cl型水演化为Cl·HCO3型水，近岸带受海水入侵影响的浅层地下水化学类型为Cl-Na型水。东部滨海平原区水化学类型复杂，浅层水由HCO3·Cl型水演化为Cl·HCO3型水和Cl型水。Ⅱ、Ⅲ承压水化学类型由HCO3型过渡为HCO3·Cl型和Cl·HCO3型，沿海淡水区和小尖北部、大有西部地下水的水化学类型为HCO3·Cl型。

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