华北平原地下水可持续利用调查评价(天津)成果报告 下册【共两册】

1、第四章 地下水化学场演变第一节 地下水水化学特征天津平原区北部为全淡水区，中部平原和滨海平原浅部有咸水体分布。第四系地下水在北部全淡水区因含水层埋深不同划分为第、含水组；中南部划分为第、含水组。第含水组在隆起区主要为新近系顶部地层。1 第含水组地下水水化学特征天津市浅层地下水总体水化学变化具有由北向南和由北西向南东的水平分带性，即由北部的hco3ca、camg型，过渡到hco3ca·na、 na·ca 、na·mghco3·clca·na 、na·ca、na·mgcl·hco3na 、na·cacl

2、83;so4na、na·ca、 na·mg型，过渡到滨海地区的clna型，地下水的矿化度也由北部小于0.5g/l，过渡到滨海地区大于10g/l。水化学环境由北部的ph值以小于8为主演变到南部以大于8为主。水化学成分的形成除与大气降水入渗溶解含水介质有关处，同时还接受地表河流渗漏及地下水补给、迳流、交替条件等影响。 hco3ca、ca·mg型水主要分布于山前倾斜平原，地下水质形成以淋滤作用为主，地下水直接受大气降水入渗补给，溶解介质形成了阳离子以ca、ca·mg为主及阴离子以hco3为主的地下水，又因接受地表河流和山区基岩地下水的迳流补给，处于水循环积极交

3、替地带，矿化度一般小于1g/l，仅在侯家营至白塔子一带，由于地势低洼，径流变缓，蒸发作用增强，形成矿化度大于1g/l的潜水。见图4.1。cl·hco3型、cl·so4 型及cl型水广泛分布于天津市南部平原，该区浅层地下水含水层颗粒细，地势低平，地下水径流滞缓，甚至处于停滞状态，水位埋藏浅，以垂直蒸发作用为主，地下水盐分不断浓缩聚集，矿化度由2g/l过渡到滨海地区大于10g/l以上。本区内，由于受近代河流岸边渗漏影响，沿河流展布方向可形成浅层淡水，呈带状分布，远离河岸过渡到咸水，其分布范围和补给排泄受河水控制，主要分布于静海县南运河及子牙河两岸。2 深层地下水化学特征及其变化

4、规律2.1 第含水组地下水水化学特征及其变化规律由于水文地质条件、岩性、地貌、气候等因素的差异，从山前冲洪积平原到滨海平原，地下水水化学类型、矿化度呈现出较明显的水平分带规律：地下水中的主要组分由溶滤迁移为主变为以聚集为主，由北向南，水化学类型由hco3ca·mg hco3na·cahco3nahco3·clnacl·hco3naclso4na型。见图4.2。矿化度由山前及东北部小于0.3g/l，过渡至南部接近2g/l，呈现缓慢升高的矿化过程。hco3ca·mg型水主要分布于蓟县山前平原，该区位于地下水补给区。大气降水直接入渗，溶解地层中的方解

5、石及白云石形成阳离子以钙、钙镁为主，阴离子以hco3为主的地下水。补给及迳流条件良好，含水层岩性颗粒较粗，为溶滤型的水化学环境，矿化度一般小于0.5g/l。hco3na·ca型水主要分布于蓟县城关以南至宝坻断裂一带和八门城赵本宁河镇岳龙一带。宝坻断裂以北地区第含水组地下水接受的其上游hco3ca·mg型水的补给，地下水由北向南迳流，在其流动过程中，一方面地下水中的ca、mg达到饱和（见表4.1）而形成沉淀从水中析出，另一方面水中的ca、mg离子与地层中的na离子发生交换吸附，使地下水中的ca、mg离子相对含量降低而降为次要离子，与此同时na离子相对含量升高而成为主要离子。八

6、门城赵本宁河镇岳龙一带水化学类型也为hco3na·ca型，可能由于该区接受来自北东方向的地下水补给所致。表4.1 第含水组地下水caco3饱和指数计算表井号jjx25jjx16bba27dda25nhg49caco3饱和指数3.021.341.991.261.54本区内宝坻城关镇刘辛庄（bba15的so4%为37.9）一带出现局部的hco3·so4-na·ca型水，这种水的出现可能是第含水组水接受下伏基岩中的岩溶水（bba32的so4%为39.1）的顶托补给混合形成的。hco3na型水为中部平原深层地下水的基本类型，由于上游补给、径流条件好，水量丰富，地下水矿化度

7、在东北部（宁河-汉沽）形成小于0.3g/l的低矿化带；中下游径流变缓，处于离子交替频繁带的水化学环境，矿化度一般在0.5g/l左右。hco3·clna、cl·hco3na及 cl·so4na型水主要分布于本市市区及南部、静海、大港等区，地下水溶解性总固体一般在1g/l左右。这里地下水远离补给区，径流滞缓，水岩作用充分处于离子聚集的水化学环境。同时由于近年地下水的大量开采导致第含水组的水位大幅度下降，其上覆浅层水渗漏补给较高矿化度的水。比例尺 1：1000000图4.1 天津市第含水组水化学图另外，hco3·clna和hco3·clna·

8、;ca型水在宝坻断裂以南的武清区大顿丘、崔黄口、宝坻区南仁俘、黑狼口、宁河县赵本、廉庄、岳龙庄一带也有出现，这种类型出现的原因：一方面由于沉积环境的差异或古河道的影响；另一方面由于该区深层水上部分布着厚薄不一的咸水体，由于第含水组水的开采降低了水位，其上覆咸水渗漏补给及本地区采用连通管混合开采导致上下含水组串层而污染深层地下水的结果。比例尺 1：1000000图4.2 天津市平原区第含水组地下水化学图2.2 第含水组水化学特征及其变化规律第含水组地下水主要分布于宝坻断裂-新安断裂以南地区，水化学类型较简单，hco3na·ca型水只分布于宝坻区新安镇-林亭口镇一带，该区水质良好，f离子

9、含量均小于1mg/l,溶解性固体小于0.3g/l,caco3饱和指数较高。hco3na型水为中部平原直至塘沽的第含水组水的主要类型。该区只零星分布hco3·clna型水，可能由于个别地方水文地质条件的差异致使上覆咸水渗漏所致。该区第含水组地下水溶解性总固体均低于1g/l并且以宁河-汉沽一带最低（小于0.3g/l）。静海-市区南部-津南-大港分布一条带状的hco3·clna型水将其北的hco3na型水与其南部的cl·hco3na型水分开，显示着地下水的阴离子由hco3占优势转为cl占优势。该区南部的地下水化学类型为cl·hco3na为主，零星分部cl

10、83;hco3·so4na、cl·so4·hco3na型水，该区地下水的溶解性总固体均大于1g/l,f离子含量均大于1.5g/l。对比第含水组水多年水质动态资料，可知水化学各种参数均无明显的变化。2.3 第含水组水化学特征及其变化规律第含水组地下水分布范围与第含水组水相同，水化学特征比较简单并有更加明显的分带性。自静海县城关-西青良种场-津南咸水沽-塘沽一线以北广泛分布着hco3 na型水,以南呈条带状依次为hco3·clna 、cl·hco3na、cl·hco3·so4na、cl·so4na型水。hco3na型水

11、的溶解性总固体均低于1g/l,f离子含量只在宁河-汉沽一带小于1毫g/l,东丽区的赤土-霍庄子一带最高达5毫g/l以上。hco3·clna型水及其以南第含水组水的溶解性总固体较hco3 na型水有明显的增加,很快达到1g/l至静海县南部的塘官屯达到l.83g/l，f离子含量均大于2毫g/l。见图4.3。对比第含水组水的多年水质动态资料，其水化学各种参数均无明显的变化。比例尺 1；1000000图4.3 天津市平原区第含水组地下水化学图第二节 微咸水、咸水分布天津市咸水的分布面积约8980km2。主要赋存在第四系中更新统上段(q22)地层之中，南部大港和南郊等地从中更新统至全新统地层均

12、为咸水。其底界埋深靠近北部边界一般都小于40m，向南逐渐加深，从王庆坨经杨柳青、万新庄、东堤头、葛沽、塘沽一线以南埋深大于100m，位于黄骅拗陷地区的南郊、大港最大埋深达200m。顶界埋深除浅层淡水分布区在5-40m外，其余地区从揭露潜水就是咸水，埋深仅l-2m。见图4.4。比例尺 1：1000000图4.4 天津市平原区咸水体分布图比例尺 1：1000000图4.5 天津市咸水体层砂层厚度分区图1 咸水水化学水平分布特征1.1 浅部咸水本次浅层咸水调查工作取样对象主要为40m以上的地下水，根据水质分析结果绘制了浅层咸水水化学图。天津市浅层咸水水化学总体特征为：永定河以北地区水化学类型自西向东

13、由hco3·c1(cl·hco3) na·ca(ca·na)型转变为c1·s04na型，至宁河东部和汉沽等地则转变为c1na型；永定河以南地区水化学类型自西向东由hco3·c1na·mg(na·ca·mg)型转变为c1·s04na型，至大港、塘沽等地转变为c1na型；在静海西部由于受到浅层淡水的影响，水化学类型主要为c1·s04·hco3(cl·hco3·so4)na·ca·mg型。同样矿化度也呈现了相似变化趋势，在永定河以北地区自西向

14、东由<2g/l2-3g/l3-5g/l>5g/l转变，主要分布<2g/l的淡水和2-3g/l的咸水；在永定河以南地区自西向东由<2g/l2-3g/l3-5g/l>5g/l转变，主要分布为3-5g/l和>5g/l的咸水，至近海地区则赋存高矿化度水。由上述不同水化学类型的分布规律可看出，浅层咸水的水化学类型主要为s04·c1na·mg(na·ca·mg)、cl·s04na和c1na型。由于受到浅层淡水的影响，在武清和宝坻一带主要为hco3·cl(cl·hc03)na·ca(ca

15、83;na)型，在静海西部则主要为cl·s04·hco3(c1·hco3·s04)na·ca·mg型，淡水比较发育的地区，在淡水与咸水接触部位，淡水对咸水水化学类型的转变起了很重要作用，这说明地下水径流与交替条件比较好，因而hco3-、so2-4、ca2+成分相对较高；中部地区径流与交替条件相对比较差，在无浅层淡水区域或薄层淡水区，以s04·c1na·mg和c1·s04na型为主；东部地区c1na型基本没有改变。由此可见，自西向东、自西北向东南，咸水体中的cl-、na+、mg2+含量逐渐增高，hc03-、

16、s042-、ca2+含量相对减小，矿化度增高，水化学类型也随之发生变化，从而反映出浅层咸水的流动系统，西部、西北部径流与交替条件要好于中部，更好于东部、东南部，而近海地区咸水径流基本处于停滞状态。1.2 深部咸水深层咸水的水化学类型在区域上也呈现出了一定的变化规律，自西向东、自西北向东南水化学类型依次为c1·hc03na·ca、cl·s04na·mg和c1na型，但在北部地区由于受到成因环境、地质条件等因素的综合影响，水化学类型比较复杂，在大黄堡、尔王庄、潘庄一带为c1na·mg型，在武清城关、大碱厂、东马圈一带主要为c1·hc03n

17、a·mg和s04·clna·mg型。深层咸水的三种基本化学类型几乎没有改变，可以认为深层咸水基本处于封闭的停滞状态。自西向东、自西北向东南c1-和na+含量逐渐递增，hc03-、s042-、ca2+、mg2+含量相对减少，滨海地区na+含量相当高，形成了c1na型水。矿化度也呈现出相类似的变化规律，自西北向东南、自西向东逐渐增大，由2-3g/l3-5g/l5-10g/l>10g/l的变化趋势。2 咸水水化学垂向分布特征天津市地下咸水垂向分布特征有两类，一类为在有浅层淡水分布区，咸水体的矿化度由中心向外围逐渐降低，水化学类型也趋向于淡水水化学类型；一类为在无浅

18、层淡水分布区，咸水体的矿化度由上到下逐渐增高，至中部达到最大值，再向下又逐渐降低，水化学类型在中部和上部基本致，在咸水体下部趋向于淡水水化学类型。2.1 浅部咸水根据本区地下水的水质结构及其划分深度，可将浅层咸水分为以下两类。(1) 属于淡水咸水淡水水质结构，该类咸水主要位于有浅层淡水分布区。水化学类型自上而下一般由hco3·c1(s04)型向s04·c1型转变，矿化度也相应的由<2g/l2-3g/l>3g/l2-3g/l转变。(2) 属于咸水淡水结构，该类咸水主要分布于无浅层淡水区。水化学类型自上而下一般由s04·c1型cl·s04型或c1

19、·s04cl型转变，矿化度也相应的由2-3g/l3g/l2-3g/l转变或由>3g/l2-3g/l转变。2.2 深部咸水深层咸水水质结构主要为浅层咸水深层咸水深层淡水结构，深层咸水主要受到浅层咸水和深层淡水的影响。在浅层咸水和深层咸水接触带垂向上深层咸水水化学类型基本上与浅层咸水相同，阴离子含量略有增加，阳离子含量基本不变，矿化度有增高的趋势；与深层淡水接触部位形成一过渡带，这一过渡带的水化学类型自上而下一般由cl·s04型或s04·cl型转变为hco3·cl或hco3·s04型，cl-、s042-含量减少，hco3-含量相对增加，矿化度

20、同时也呈递减趋势。咸水化学类型及矿化度在垂向均有一定的变化，矿化度变化幅度很大，依据数理统计和土样易溶盐资料对比表明垂向变化规律是低一高一低，埋深35m以内的咸水矿化度小于10 g/l，埋深3565m段矿化度10一20g/l，65m以下小于10g/l，而塘沽、大港、南郊等地咸水厚度增大，矿化度最高段下限移到80一120m。其形成机理是浅部咸水接受淡水补给淡化了咸水而降低了矿化度，咸水下部的深层淡质承压水原有水头高于咸水水头，深层淡水通过顶托越流补给淡化咸水或处在强开采区的咸水下移，形成咸水体矿化度在中心部位高，顶部和底部低的规律(表4.2)。沿海岸带的咸水受海水倒灌的影响，其矿化度从上到下由高

21、到低，顶部低矿化度段厚度很小(见图4.6)。表4.2 天津市咸水体垂向水质变化情况表孔号位置取水位置(m)水质矿化度(g/l)水化学类型f-含量(g/l)20天津市河北医院1.14.32.45cl·so4·hco3-na1.467.2113.612.64hco3na25.9045.309.09cl·so4-na·mg2.1663.170.701.98cl-na3.204-1天津市内燃机冲压厂9.012.206.78cl-na·mg1.4620.9324.1313.29cl-na·mg1.8432.2660.6112.79cl-na&#

22、183;mg2.0872.8582.450.92hco3na4.002.3 咸水体的成因分析天津市咸水是在古气候、古地理环境和地球化学的综合影响下而形成，成因有大陆盐化咸水和滨海型咸水或二者混合型咸水。大陆盐化咸水：自第四纪中更新世晚期, 气候由潮湿逐渐转为干旱，至上更新世达到顶峰，原有陆面包括湖泊、洼淀在强烈蒸发浓缩作用下土层积盐的同时，又不断复新堆积岩层之后，经饱水溶盐而成咸水层。其水化学特征是硫酸盐氯化物或氯化物 、硫酸盐型水，矿化度一般在210g/l。咸水底界埋深100m以内，大致与中更新世晚期的地层相当，水化学成分以so42-、na离子所占比例较高，钠氯比值高于l，按舒卡列夫分类法属

23、大陆盐化型咸水。海侵型咸水：依据天津地区海陆变迁历史，自更新世晚期至全新世早期曾有四次规模不等的海侵，最早海侵层底界埋深7697m，由海水入侵而储存的咸水，矿化度高，水型为单一而稳定的氯化钠盐型，钠氯比值小于1。从海侵演化过程中，海水侵延时期，以海侵型咸水为主，海退时的古陆环境以大陆盐化咸水为主，或可能是海陆交互迭置的咸水或为混合型咸水。咸水体垂向分布特征见岩相剖面图4.7、图4.8。 图4.6 天津市汉沽区营城镇大柳沽咸水体地层结构及可溶盐分布图- 11 -水平比例1:400000 垂向比例1:000图4.7 天津市剖面线咸水体沉积相剖面图- 11 -水平比例1:400000 垂向比例1:2

24、000图4.8 天津市-剖面线咸水体沉积相剖面图- 13 -第三节 地下水化学场演变特征1 地下水水化学分布特征天津市平原区地下水水化学类型的总体分布特征见图4.9。该图包括了1990至2005年间天津市平原区约740个取样点的水化学类型分布，每个取样点取其最后一次取样分析结果，由于取样点时间跨度长，样本数量大，可以从整体上反映天津市地下水的化学物征。天津市地下水中阴离子以hco3-为主，cl-次之，so42-型地下水出现的机率最少；而阳离子则以na+为主，ca次之，mg2+型地下水出现的机率最少。so42-含量较高的地下水均出现在宝坻水源地灰岩分布的较小区域内。图4.9 天津市地下水水化学三

25、线图解根据以上取样点数据对其主要化学指标的浓度进行相关性分析，计算结果见表4.3。由此表可见不同离子之间的相关程度。表4.3 天津市地下水主要化学指标相关矩阵计算表camghco3clso4ftdsna0.6260.9064.7e-20.9770.583-0.180.726ca1.00.8130.1260.6740.707-0.4170.55mg1.05.6e-20.9180.735-0.3320.711hco31.0-5.6e-20.1890.2465.0e-2cl1.00.503-0.2520.72so41.0-0.2490.5f1.0-0.152县区地下水水化学三线图见图4.10。宝坻区

26、武清区大港区深层地下水宁河县汉沽区深层地下水蓟县图4.10 天津市部分区县地下水水化学三线图解对大港区第以下含水组34个水样的主要离子进行相对分析，结果表明，g-ca离子间、acl离子间、tds与a、cl离子间有较好的相关性。f离子含量与ca、mg离子间表示出一定的正相关。表4.4 天津市大港区深层地下水主要化学指标相关矩阵计算表camgclso4hco3ftdsphna0.2180.2490.7820.3930.337-0.180.957-0.425ca1.00.9040.4220.309-0.1890.2090.421-0.803mg1.00.5260.1828.8e-30.1610.44

27、2-0.672cl1.0-6.1e-20.461-0.1790.75-0.587so41.0-0.5932.4e-20.566-0.234hco31.0-1.7e-20.1595.4e-2f1.0-0.119-8.0e-2tds1.0-0.531表4.5 天津市宁河县地下水主要化学指标相关矩阵计算表camghco3clso4ftdsphna-0.475-3.0e-20.7350.5627.9e-20.6550.850.373ca1.00.713-0.4820.3850.432-0.4024.3e-2-0.337mg1.07.3e-20.5380.364-5.6e-20.444-0.142hco

28、31.00.116-0.2090.6940.5740.258cl1.00.4140.1760.8447.8e-2so41.06.7e-20.3712.7e-3f1.00.4993.4e-2tds1.00.265表4.6 天津市汉沽区地下水主要化学指标相关矩阵计算表camghco3clso4ftdsphna-0.7860.2780.9150.593-0.6090.8770.9450.507ca1.05.9e-2-0.638-0.1760.644-0.566-0.558-0.392mg1.00.4930.723-0.3560.3180.4749.5e-2hco31.00.652-0.7970.93

29、50.9020.374cl1.0-0.3720.5720.7490.497so41.0-0.698-0.484-0.189f1.00.8610.27tds1.00.534表4.7 天津市蓟县地下水主要化学指标相关矩阵计算表camghco3clso4ftdsphna0.1433.2e-20.6640.4480.4690.3810.6130.505ca1.00.5570.7140.6680.668-0.1790.816-0.121mg1.00.5940.4490.528-5.2e-20.609-8.5e-2hco31.00.6620.6390.1690.9150.321cl1.00.606-0.1

30、240.815-0.102so41.0-3.5e-20.8388.2e-3f1.02.6e-20.314tds1.08.1e-2对北辰区第、含水组35个水样的主要离子进行相对分析，结果表明，除hco3离子与ca、cl、so4之间相关性较差外，其它各主要离子间均具有较好的相关性。f离子含量与各主要离子间表示出一定的负相关。表4.8 天津市北辰区地下水主要化学指标相关矩阵计算表camgclso4hco3ftdsphna0.8850.9520.8950.830.767-0.3220.984-5.6e-2ca1.00.9330.9130.8870.582-0.3180.938-0.183mg1.00.

31、90.8810.732-0.3140.982-0.131cl1.00.8150.457-0.2170.93-9.2e-2so41.00.506-0.2220.89-6.0e-2hco31.0-0.4210.719-0.17f1.0-0.3150.236tds1.0-7.6e-2不同含水层组地下水水化学三线图见图4.11。第含水组第含水组第含水组王顶堤地区不同含水层组图4.11 天津市各含水组地下水化学取样三线2 抽水条件下地下咸水水化学的变化天津市宁河县淮淀乡从1998年开始尝试开采当地丰富的咸水体进行养殖试验。咸水体开采层位为30-60m细砂层，承压水，水化学类型na-cl型，海积成因；0至

32、30m深度内为粘性土。1998年至2004年试验区4.66km2范围内咸水井年开采量约21.6万m3/a。开采初期和2004年10月所采水样水质变化情况见下表4.9。表4.9 天津市宁河县淮淀咸水试验1#井水质变化对比表 单位：mg/l分析项目(mg/l)水化学类型na+k+ca2+mg2+cl-so42-hco32-no2-no3-总矿化度1998年3月(开采初期)nacl5122.5340.7674.98951.11032.6436.30.0651.5616469.92004年10月(nhxs01-2-1)4764.9340.7638.48862.51152.7451.54.2933.90

33、16222.8减化幅度-7%0%-5%-1%12%3%6505%150%-2%由上表可见，多年开采过程中地下水总矿化度有轻微的减小，水中na+k+ 、mg2+ 、cl- 等主要离子含量小幅减小，而so42- 、hco32-等反应陆相成因的成分则呈增加趋势，化学成分总体保持相对稳定。但水中no2-、no3-离子含量大幅增加，no2-含量更是增大至65倍之多，这反应在承压咸水层开采过程，地表严重受污染的养殖水及浅部潜水通过弱透水层补给下部承压咸水含水层，导致咸水含水层也受到一定的污染，氮元素含量大幅增加；同时也反应出承压咸水体比深部承压淡水更容易接受上部地层的越流补给；no2-含量增加倍数远大于n

34、o3-，则反映在补给过程中由氧化环境到还原环境变化。抽水过程咸水体水总矿化度及tds等化学会发生一定的变化(图4.12)，反映出咸水体水化学性质在平面分布上的不均匀性；no3-、no2-含量明显的呈现降低趋势、nh4+含量呈增加趋势(图4.13)，总氮含量降低。154001550015600157001580015900160001610016200163001640017131622时间(h)含量(mg/l)tds总矿化度图4.12 天津市宁河县淮淀乡咸水井抽水试验第二落程中总矿化度及tds变化曲线00.511.522.533.544.5513571013161922时间(小时)含量(mg/

35、l)no3-no2-nh4+图4.13 天津市宁河县淮淀乡咸水井抽水试验第二落程中三氮含量变化曲线3 地下水水质的多年变化趋势分析3.1 水化学类型的平面变化对比1982年和2002年水化学图发现，平原区中部水化学类型发生了明显变化，地下水中的氯离子有很大程度的扩散。氯离子浓度的增大可能是由于该区第含水组水位下降、水压降低，其上覆咸水下渗污染所致。而武清城区西永定河一带1982年10万普查期间的地下水以氯为主要阴离子。经过20年的变化，地下水中的氯离子明显淡化，转变成以重碳酸根为主要阴离子，这是由于近20年大量开采第含水组水导致水位下降、水压降低接受上层水的补给，永定河水沿古河道下切穿透浅层水

36、体补给第含水组水使得地下水中氯得以淡化。对比其它地区第含水组水多年水质动态资料，虽然第含水组水大量开采，但其水化学特征并没有发生明显变化。同时研究这层水的总溶解固体变化，发现自1980年至2002年总溶解固体也有减小的趋势。hco3ca·na、hco3·clca·na 、na·ca型水及so4·hco3ca·na 、na·ca型水分布于本市平原区中上部，宝坻断裂也位于本区，含水层颗粒变细，地下水径流缓慢，形成离子交换吸附、溶解及沉淀频繁的水化学环境（ph8.00），矿化度一般小于2g/l。3.2 北部咸淡水界线的变化分析以便

37、更好地了解咸淡水水平方面变化的变化情况，天津市水文水资源勘测管理中心2004年完成的天津市咸水资源调查研究报告中，在80年代确定的咸淡水界线的位置基础上布施了六条剖面线，在东丽区贯庄也布施了一条剖面线(图4.14)。比例尺 1:1000000图4.14 咸淡水水平向运移图根据电测深结果，80年代确定的咸淡水界线已经发生了很大的变化。11、66剖面线咸水界线均向淡水方向运移，22、33、55和77剖面线咸水体范围缩小，向南部运移，甚至已变为淡水体，77剖面线北端位置的咸淡水界线已向南移了将近2km。44剖面线由于未受到开采的影响咸水体基本不变。在武清西部咸淡水界线向淡水区移动；在宝坻地区变化比较

38、复杂，出现了多处咸水体呈孤岛状分布，且分布面积变小，咸淡水界线向咸水区移动。据此推断，造成上述变化的主要原因：其一，原来北部就存在着孤岛状的咸水体；其二，北部地区第、含水组淡水的长期开采。经过二十多年的开采，与淡水接触的咸水体中的盐份随地下水运动而被排泄到地表，又通过大气降水的淋滤作用，盐份逐渐被稀释淡化，咸水体中的盐份不断降低，最终导致咸水体缩小，但在矿化度高、咸水体厚度大的地区，咸水中的盐份随地下水运动进入淡水体，使得原来的淡水体变为了咸水体。因此咸淡水界线在不同的地区发生了不同的变化。目前还不能对整个咸淡水界线的现状给出结论，因此本次工作仍采用原界线。3.3 地下水水质的多年动态特征3.

39、3.1 第含水组地下水第含水组地下水属开放、半开放体系，受气候、地层岩性、层内地下水位的年内及多年动态、层内水化学的不均质性、地表水体、人类活动及深层地下水的开采等多种因素的影响，地下水质一直处于动态变化过程中。北部地区变化较为明显。图4.15 蓟县礼明庄乡史家屯村g5-2号井(2.3-6.5m)多年水化学变化曲线图4.16 天津市蓟县东二营乡东辛庄mq11号井(5.91-15.33m)多年水化学变化曲线图4.17 宝坻县郝各庄乡庞桥头村g13-1号井(2.5-7m)多年水化学变化曲线图4.18 宝坻县尔王庄乡黄花店村g3-3号井(2.5-6.5m)多年水化学变化曲线第含水层组下部在蓟县平原区

40、至宝坻区全淡水区主体上为微承压水，在宝坻南部咸水分布区为微压水承压水。开采条件下蓟县及宝坻区第含水组存在较强的向下越流，因此该层位多年水化学特性均发生了较大的变化。由于浅层咸水体水化学本身的分层性、多变性，在咸水体垂向运移过程中，观测段的水化学变化趋势受其上部层位原始水化学状况的影响，矿化度出现或增大或减小的特征。图4.19 天津市蓟县东二营乡一大队jt4号(28-48m)井多年水化学变化曲线图4.20 宝坻县尔王庄乡黄花店村g3-6号井(17.18-28.48m)多年水化学变化曲线图4.21 宝坻县尔王庄乡西杜庄村g4-8号(12.51-27.94m)井多年水化学变化曲线3.3.2 第、含水

41、组第、含水组多年水化学特征总体上保持相对稳定。图4.22 天津市宝坻县大伍灯宝38号井多年水化学变化曲线图4.23 宝坻八门城服装厂bd42-2号井(60-120m)多年水化学变化曲线图4.24 武清丁瞿村武3号井(第ii含水组)多年水化学变化曲线图4.25 天津市武清区大沙河乡粮库mc-7号井(200m)多年水化学变化曲线图4.26 天津市北辰区新华书店温家房子仓库04001号井(140m)多年水化学变化曲线图4.27 天津市北辰区刘家码头119059号井(160m)多年水化学变化曲线图4.28 东丽区北荒草坨实验厂4129-1号井(183m)多年水化学变化曲线图4.29 天津市静海县子牙乡

42、大黄庄jh3-2号井(230m)多年水化学变化曲线北部全淡水区部分地区地下水化学特征变化较大。图4.30 天津市蓟县东施古乡东施古村jt2号井(80m)多年水化学变化曲线图4.31 天津市宝坻县城关乡刘辛庄宝1号井(第ii含水组)多年水化学变化曲线天津市区及周边地区地下水化学特征出现较大的变化。按溶解性总固体变化特征，可分为三种类型：溶解性总固体稳定型、溶解性总固体升高型、溶解性总固体降低型。天津市区地下水开采历史较长，在一些老井中，溶解性总固体明显的呈升高趋势。图4.32 天津啤酒厂5号井(130m)多年水化学变化曲线图4.33 南仓站给水所6号井(171.79m)多年水化学变化曲线图4.3

43、4 天津糖精厂东井502096(190.19m)多年水化学变化曲线天津市区一些井中，溶解性总固体明显的呈降低趋势（图4.35图4.36）。分析其原因，主要是由于多年持续回灌的影响，回灌水源为自来水,水质较淡。图4.35 天津色织五厂125128号井(171.8m)多年水化学变化曲线图4.36 棉纺六厂17号井501217(157.62m)多年水化学变化曲线第五章 地下水可利用性和更新性第一节 深浅层地下水的同位素特征同位素分析技术是研究地下水起源、形成过程、循环条件及年龄的一种有效手段,具有重要的水文地球化学意义。本期项目在1999至2002年工作项目的基础上，补充增加了30个同位素取样点，重

44、点为第含水组以上的含水层，测试内容包括稳定同位素（18o和d）放射性氚、14c及13c。通过两次项目中同位素分析结果，基本明确了天津市平原区地下水中同位素的分布规律。1 天津平原地下水同位素取样情况及分析质量评述1.1 取样过程自1999年开展华北平原地下水调查工作以来，结合开展的具体项目，天津市地下水同位素取样分为三个阶段：1999至2000年，在开展的华北平原地下水资源潜力调查1：25万（天津幅）试点项目中，进行了试探性取样。取样位置选在最容易接受现代水补给的山前及中部平原，取样的目的主要是总体上了解研究区内现状地下水中同位素的分布情况，以便下一步中部平原和滨海平原的取样更具目的性、针对性

45、。同位素测试内容包括稳定同位素（18o和d）和放射性氚，由水文所正定实验测试中心测试，测试结果显示所采取的深浅层地下水中普遍均具有较大的氚含量，氚含量在4.9624.14tu之间，而1980年天津汉沽区所取水样测试验结果氚值含量很小。2001-2002年，在地质大调查项目华北平原（天津部分）地下水资源调查评价中，第二次取样范围扩展到天津市全区。2000主要集中在天津市区及塘沽一线，取样层位主要在咸水底部约60-90m深度内，由水文所正定实验测试中心测试，测试结果中氚含量同样较高。2002年6月，取样范围扩展到天津市南部大港区、静海县、津南区。2002年7月，取样位置沿西青区、市区、东丽区、塘沽

46、区剖面，除氢氧同位素外，还分层采取了14c同位素样及水化学样。这两次取样的d、18o同位素仍由水文所正定实验测试中心，氚改由水文所石家庄环境地质开放研究实验室测试，测试结果显示，深层地下水中部分样品的氚含量小于3tu，比前面取样测试值要小，对比同一地方两次取样的分析结果，初步认为种差异很可能是由于实验测试方法所致。2003-2005年，在本项目中，2003-2004在沧州天津市区塘沽及北京天津市区塘沽两条重点剖面线上进行分层加密取样，采取测试样10件，测试内容包括稳定同位素（18o和d）放射性氚、14c及13c。稳定同位素（18o和d）由水文所正定实验测试中心测试，放射性氚、14c及13c则由

47、水文所石家庄环境地质开放研究实验室测试，测试结果中深层地下水采样中有少数样品氚值大于4tu。2005年为了研究地下水中同位素（特别是14c）的平面分布特征，重点在天津市咸水分布区第含水组采取了测试样15件，测试结果显示氚值均小于1tu，与1999至2004年间测试结果存在较大的较异（表5.1）。1.2 样品的采集方法及测试过程稳定同位素（18o和d）和放射性氚，采集在1升的塑料瓶中密封保存，碳同位素样品的采集是在120升生水样中加入naoh使ph>=12，然后加入bacl2形成baco3沉淀。现场测试参数是温度、ph和碱度。化学分析和同位素测试是在国土资源部水文地质专业测试中心和国土资源

48、部环境地质研究实验室完成。稳定氧同位素18o/16o是利用co2平衡方法（epstein and mayeda 1953）、稳定氢同位素d/h是利用锌还原方法（coleman etal. 1982）,通过质镨测定，并且以smow标准表示，分析精度分别为18o：±0.1、 ：1.0。氚测试是通过电解富集，然后利用低本底液体闪烁仪记数测定，单位表示为tu，分析误差±1tu（eichinger et al 1980）。14c是在转化为苯后，通过低本底液体闪烁仪记数测定，以现代碳百分数表示，分析误差0.7-1pmc, 13c测试通过质镨仪测定的，表示为pdb，分析误差是 ±

49、;0.2。表5.1 天津平原区地下水同位素取样测试结果对比表井号井位含水组t(tu)d()18o ()项目wwq17武清农场内养渔池东侧<1-85-11.1本期项目9-75.6-10.53前期项目hyh8汉沽区石油化工厂院内4.16-68.00-9.70本期项目9.11-72.4-9.41前期项目jjh22静海县东双塘村东南部<1-69-9.6本期项目9.1-72.2-9前期项目jjh38静海县大张屯村石油物探局基地<1-68.00-9.20本期项目7.1-68.40-9.10前期项目由以上论述可见，天津地区同位素取样目的性、阶段性明确，野外取样方法合乎规范，除氚值外，测试结

50、果有较高的可信度。取样点氚值以本次取样测试结果为准，前期样品测试结果仅供参考。2 氢氧同位素的分布本次工作中共采取氢氧同位素及碳同位素30件，结合1999-2002年90组氘、氚、氧18同位素样品，各种样品的氢氧同位素组成特征概况见表5.2,深层地下水的氚值只统计了本期项目的取样分析结果。表5.2 天津市平原区地下水同位素组成特征表 同位素地下水 组成类 型样品数18o ()d()t(tu)范围范 围平均值范 围平均值河 水2-3.33-6.64-4.99-46.6-59.1-52.8520.2425.58潜 水3-5.80-7.36-6.82-45.00-62.40-56.3014.2634

51、.23咸 水7-5.09-9.30-6.91-54.96-66.3-61.512.7020.20第含水组12-5.09-9.30-7.19-45-66.30-60.332.734.23深层水第含水组43-8.21-11.67-9.97-62.7-95.73-74.93<110.5第含水组30-8.92-11.40-9.61-68.0-80.0-73.05<14.95 第含水组20-8.48-10.80-9.29-64.2-81.0-72.96<1第含水组13-8.30-9.90-9.23-64.70-80.0-71.77<1总体而言，天津市平原区浅层地下水与深层地下水的

52、同位素特征存在较大的较异，而且从上到下，深浅层地下水的同位素变化趋势也存在较大的差异。地下水中的18、d值在第含水组中从上到下呈减小趋势，在深层地下水中从上到下则呈增加的趋势。2.1 d和18o相互关系分析将本次工作实测数据及前期项目的部分测试数据投到d18o图上。根据取样深度，样品点大致分为两部分：一部分为深层水，另一部分为浅层水。深层各组水表现出基本相同的规律，取样点几乎都落在中国雨水线（d7.918o+8.2）上及右下方，表明天津地区深浅层地下水均是大气降水起源的。而深层水的d、18o值较浅层水小，与现代补给的水明显不同，表明深层水的形成环境不同于浅层地下水，或者为不同时期水的混合。浅层

53、水则完全位于全球雨水线右下方，产生“18o正向漂移”现象，表现出一定的蒸发效应。图5.1 天津市地下水d与18o值之间的关系图2.2 氢氧稳定同位素的平面分布浅层水同位素测试值受取样深度的影响很大，考虑深度差异，浅层地下水已有的12个样品不足以从平面上反映出其同位素分布特征。概略来说，浅层地下水d值自东部向西部逐渐增大，而18o值则相反。浅层水主要是由大气降水补给的，而大气降水中的同位素组成表现出“大陆效应”，重同位素在蒸汽团向大陆运移连续降雨过程中，先凝结出来，含量逐渐变得越来越少，而蒸发强度由西向东逐渐加剧，引起地下水的同位素组成也表现出相似的规律。第含水组地下水中d和18o分布规律性较为

54、一致(图5.2、图5.3)。在天津市中北部从从武清区至宁河县存在一个d和18o值较小的分布带，武清区西北部d和18o值最小，向北部蓟县及南部静海县、大港区地下水中d和18o值相对较高。平原区第含水组地下水按d和18o值的分布规律可分为四部分，武清区北部为第一部分，以较低的d和18o值为特征；宝坻区南部、北辰区及宁河县北部为第二部分，d和18o值中等；北部蓟县至宝坻区北部、天津市区和宁河县以南地区为另两部分，d和18o值较高。从第d和18o数值上看，第含水组中d为95.7362.7，18o为11.678.21，属于古地下水，其同位素值比现代水低。第含水组地下水中d和18o的分布同样在武清区出现最小