宝鸡县幅地下水水化学特征与水质评价

牟海斌，邹 愈，陈海云

(1.信息产业部电子综合勘察研究院，陕西 西安 710054；2.陕西科技控股集团有限责任公司，陕西 西安 710077；3.陕西科控实业发展有限公司，陕西 西安 710077；4.中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，陕西 西安 710065)

关中盆地是我国西部地区经济基础较好、自然条件优越、人文历史深厚、发展潜力较大的地区。宝鸡市位于关中盆地西部，是陕西省著名的重工业城市，前人对研究区地下水水动态及水质进行过一定程度研究。范军峰等对宝鸡市区地下水质量进行了评价[1]。李永芳等分析了宝鸡市农灌区地下水超采区水位变化动态[2]。随着城市的飞速发展，现有的地质资料无法满足城市规划和建设需要，“十二五”期间国土资源部部署开展了关中盆地城市群城市地质调查工作，为城市的规划、建设和管理服务，促进城市建设与地质环境协调发展。

1 研究区概况

研究区位于关中盆地西部。西起宝鸡市区，东接虢镇，南到渭河，北通凤翔，行政区划隶属陕西省宝鸡市凤翔县、宝鸡市陈仓区、金台区和渭滨区部分地区。研究区地理坐标为东经107°15′～107°30′，北纬34°20′～34°40′，东西长约22 km，南北宽约19 km，面积约420 km2。区内地貌单元可划分为东北部山前洪积平原区、中南部黄土台塬区、西南部渭河冲积平原地区三个地貌单元，整体地势西北高东南低，呈阶梯状向渭河倾斜，地形高差约350 m。研究区地处中纬度地带，属于暖温带大陆性半湿润半干旱季风气候，冬冷夏热，春干燥秋潮湿，四季分明。多年平均气温12.8℃，最高气温出现在7月，平均气温25.3℃，最低气温出现在1月，1月平均气温-0.2℃。研究区多年平均降雨量655.91 mm，年际降雨量变化较大，年内降水分配不均匀，降水主要集中在7-9月丰水期，占比达51.45%。常年主导风向为东风，西风次之，历史最大风速20 m/s。区内地表水资源较丰富，其中渭河自西向东贯穿本区，千河自千阳县流经本区注入渭河。

2 水文地质条件

研究区南抵渭河，北至山前洪积扇，渭河由西向东流经研究区南部。由于隐伏断裂构造的控制和河流的侵蚀堆积作用，地形西高东低，由南北两侧向渭河倾斜，堆积有较厚的新生代沉积物，这是本区地下水形成和运动的地质地貌基础。研究区地质地貌条件较复杂，依据含水介质空隙特征和埋藏条件，将区内300 m以浅地下水类型划分为第四系松散岩类孔隙潜水和新近系碎屑岩类孔隙-裂隙承压水。区内地下水主要分布于南部渭河冲积平原区，地势低且地形较为平缓，近河地段地下水补给条件好，地下水较为丰富；北部黄土台塬区、洪积平原区，地势高且地下水埋深大，补给条件差，地下水较为贫乏。

3 水化学类型

区内地下水化学成分与自然地理、地貌岩相及水文地质条件等密切相关。各地貌单元含水介质、径流条件不同，地下水水化学特征不同，水化学类型分布具有一定的规律性。

3.1 潜水水化学类型

根据区内潜水样的水质分析结果，按照舒卡列夫分类，将潜水水化学类型分为5种类型：HCO3-Ca型水、HCO3-Ca·Mg型水、HCO3-Ca·Mg·Na型水、HCO3Ca·Na型水和HCO3-Na·Mg型水[3](图1)。

图1 潜水水化学分区略图

HCO3-Ca型水，主要分布于渭河南岸阶地区、千河西岸二级黄土台塬区以及周原镇部分地区，分布面积约53.24 km2，约占总面积的12.68%。HCO3-Ca·Mg型水，大面积分布于中北部阶地区、一级黄土台塬区和洪积平原区，为研究区主要的潜水水化学类型，分布面积约317.12 km2，约占总面积的74.79%。HCO3-Ca·Mg·Na型水，主要分布于郭店镇以北雍水河东西两侧一级黄土台塬区、洪积平原部分地区以及千河镇北千河二级阶地前缘地区，分布面积约17.70 km2，约占总面积的4.17%。HCO3-Ca·Na型水，主要分布于渭河北岸高漫滩部分地区、千河四级阶地部分地区、慕仪镇-阳平镇一带，分布面积约38.83 km2，约占总面积的9.16%。HCO3-Na·Mg型水，仅在周原镇营子头村一带分布，面积约0.69 km2，约占总面积的0.16%。

综上所述，区内潜水水化学类型分布具有较明显的分带性和变异性：渭河南岸河谷阶地区，河流较多，地形较破碎，潜水位埋深较浅，地下水径流循环条件好，水化学类型多为HCO3-Ca型水；二级黄土台塬主要接受大气降水，塬前斜坡地带地形坡降大，潜水径流通畅，交替作用好，矿化作用微弱，主要为溶滤作用，潜水化学组分基本上反映了当地大气降水的水化学特征，属HCO3-Ca型淡水，矿化度一般小于0.5 g/L；千河阶地、黄土台塬区、洪积扇区，地下水接受降水补给，就近向沟谷排泄，径流较畅通，矿化作用较弱，水化学类型主要为HCO3-Ca·Mg型水，矿化度0.3～0.6 g/L；郭店镇东北黄土台塬、洪积扇区及千河镇北二级阶地前缘区，潜水位埋藏浅、径流距离长，径流滞缓，受溶滤作用、阳离子交替吸附作用影响，水化学类型为HCO3-Ca·Mg·Na型水，矿化度0.41 g/L；在渭河北岸高漫滩部分地区、千河四级阶地部分地区、慕仪镇-阳平镇一带，地下水径流距离长，受溶滤作用影响，矿化作用增强，水化学类型为HCO3-Ca·Na水。

3.2 承压水水化学类型

承压水化学成份变化主要受古地理环境和构造控制，根据区内承压水水样的水质分析结果，按照舒卡列夫分类，将承压水水化学类型分为HCO3-Ca型水、HCO3-Ca·Mg型水、HCO3-Ca·Mg·Na型水、HCO3-Ca·Na型水、HCO3-Na·Ca·Mg型水(图2)。

HCO3-Ca型水，主要分布于二级黄土台塬区及周原镇、慕仪镇一带一级黄土台塬区，分布面积约72.14 km2，约占总面积的17.01%。该区黄土台塬地形坡降较大，地下水径流距离短，水循环积极，溶解性总固体最低，约为0.3～0.4 g/L。

HCO3-Ca·Mg型水，大面积布于渭河北岸阶地区、黄土台塬区和渭河南岸二级阶地区，为研究区主要的承压水水化学类型，分布面积约200.91 km2，约占总面积的47.38%。该区地势相对平缓，承压水径流缓慢，由于持续矿化作用，使Mg2+含量进一步增大，溶解性总固体略有升高，约为0.3～0.6 g/L。

图2 承压水水化学分区略图

HCO3-Ca·Mg·Na型水，主要分布于东北部洪积平原、南指挥镇西南一级黄土台塬、千河高阶地部分地区和阳平镇北渭河二级阶地区，分布面积约64.13 km2，约占总面积的15.13%。该区地势稍有起伏，承压水径流距离较长，由于持续矿化作用，使Na+含量进一步增大，溶解性总固体0.3～0.4 g/L。

HCO3-Ca·Na型水，主要分布于渭河河漫滩区，分布面积约57.84 km2，约占总面积的13.64%。该区地势相对平缓，承压水径流缓慢且距离增长，自盆地两侧向中部，由于持续矿化作用，使Na+含量进一步增大，水化学类型由HCO3-Ca型水逐渐演变为HCO3-Ca·Na型水，具自流盆地水化学特征，溶解性总固体0.3～0.5 g/L。

HCO3-Na·Ca·Mg型水，分布于陈村镇东、周原镇南一级黄土台塬区及渭河南岸四级阶地区，分布面积约27.70 km2，约占总面积的6.53%。该区地势平缓，水交替作用弱，矿化作用较强，Na+和Mg2+含量增大，溶解性总固体略升高，溶解性总固体0.4～0.6 g/L。

3.3 主要离子含量变化

区内水样6大离子(HCO3-、SO42-、Cl-与K++Na+、Mg2+、Ca2+)中，离子浓度整体表现为阴离子HCO3->SO42->Cl-，阳离子Ca2+>Mg2+>Na+(图3)。

阴离子优势离子为HCO3-，阳离子优势离子为Ca2+，随地下水径流距离变长，离子浓度富集，特别是SO42-、K++Na+浓度增高明显，水化学类型由HCO3-Ca、HCO3-Ca·Mg型逐渐演变为HCO3-Ca·Na、HCO3-Na·Mg型。

地表水、承压水主要离子含量及变化特征与潜水相仿，不同之处在于承压水中阳离子K++Na+浓度明显高于潜水，而Ca2+浓度低于潜水；阴离子HCO3-浓度明显高于潜水，而Cl-浓度低于潜水。地表水主要离子含量差异明显，变化大于地下水。

4 地下水质量评价

为查明区内居民生活、生产过程中，地下水质量的变化，根据水体采样送检的水质检测资料对区内地下水进行质量评价。

4.1 潜水质量评价

本次的潜水单项指标的标准值以《地下水质量标准》(GB/T14848-2017)[4]中的地下水Ⅲ类标准值为参考。根据检测结果数据，区内潜水超标项主要以地下水总硬度、硝酸盐和COD为主，其它检测的水体指标均达到《地下水质量标准》(GB/T14848-2017)Ⅲ类指标。检测结果显示，共有5处潜水检测结果超过《地下水质量标准》(GB/T14848-2017)Ⅲ类指标(见表1)。

图3 研究区水样主要离子三线图

表1 区内潜水水质超标点及超标项一览表

图4 地下水质量评价图

依据《地下水质量标准》(GB/T14848-2017)进行潜水分类评价，评价结果见图4，区内有1处潜水为Ⅱ类水，20处潜水为Ⅲ类水，4处潜水为Ⅳ类水，研究区潜水质量整体较好，适用于集中式生活饮用水水源及工农业用水。

4.2 承压水质量评价

本次的承压水单项指标的标准值以《地下水质量标准》(GB/T14848-2017)中的地下水Ⅲ类标准值为参考。根据检测结果，区内的承压水超标项以总硬度为主，其它检测的水体指标均达到《地下水质量标准》(GB/T14848-2017)Ⅲ类指标。检测结果显示，共有3处承压水水质超标(见表2)，超标项为总硬度。

依据《地下水质量标准》(GB/T14848-2017)进行承压水分类评价，评价结果见图3，区内有2处承压水为Ⅱ类水，44处承压水为Ⅲ类水，3处承压水为Ⅳ类水，研究区承压水质量整体较好，适用于集中式生活饮用水水源及工农业用水。

表2 承压水水质超标点及超标项一览表

5 结语

(1)由补给区到径流排泄区，随着径流距离变长，矿化作用增强，地下水水化学类型由HCO3-Ca、HCO3-Ca·Mg型逐渐演变为HCO3-Ca·Na、HCO3-Na·Mg型。

(2)研究区地下水离子浓度整体表现为K++Na+>Mg2+>Ca2+，HCO3->SO42->Cl-。

(3)区内地下水质量以Ⅲ类水为主，局部地段为Ⅱ类水和Ⅳ类水。