黄河下游岸边浅层地下水环境演化

黄河下游岸边浅层地下水环境演化研究系统分析了郑州北郊水源地多年来的地下水水位和水质资料，认为该水源地浅层地下水水质良好。同时，对20多年来在人类活动条件下黄河岸边浅层地下水动力场、水化学组分的演变进行了研究，结果表明：黄河水与岸边浅层地下水联系密切，黄河水质的好坏直接影响着浅层地下水的水质；人为开采改变了岸边浅层地下水的流场特征，同时也改变了岸边浅层地下水水化学组分，岸边浅层地下水水质朝着恶化的方向发展。

郑州北郊水源地位于黄河南岸，距离市区20km，其允许开采量为20万m3/d。郑州市城市供水的50%～60%来自地下水源，地下水环境的变化直接影响着城市的发展和居民的身体健康。笔者通过对水源地地下水水质、水量的调查，了解浅层地下水水质现状，分析人类活动条件下黄河岸边浅层地下水动力场、化学场的演变特征以及黄河对水源地地下水质的影响，以期为保护浅层地下水资源提供依据。

1黄河郑州段水文地质条件

1.1含水层分布特征

郑州北郊水源地位于黄河冲积扇中上部。黄河冲积扇埋藏有丰富的地下水资源，地下水贮存于粗颗粒相的细中砂、中粗砂、含砾粗砂含水层中。根据含水层埋藏及水力特征，可将地下水划分为浅层潜水、浅层微承压水和深层承压水。浅层潜水由于埋藏浅，受河水及大气降水入渗补给，冲积扇中上部及河流主槽地带的含水层颗粒粗、厚度大、富水性好、透水性强且水质优良，因此是城市供水的首选水源。

浅层水是该区的主要含水层，也是水源地的目的开采层位。含水层底板埋深：南部及西部，28～50m；北部及东部，60～75m。其地层岩性主要为全新统和中更新统、晚更新统黄河冲积的粉细砂、细中砂、中粗砂。含水层厚度一般为30～50m，自西向东、自南向北，含水层厚度由薄变厚，含水层颗粒一般由北向南变细。根据含水层埋藏条件及水力特征，可将其划分为上、下两段含水层组，之间有粉质黏土、黏土隔水层存在，上层水为潜水，下层水为微承压水。潜水层岩性以全新统沉积的粉细砂、细砂为主，多含淤泥质，厚3～10m，底板多由粉土组成。水位埋深一般为1～3m，高出下层微承压水0.5m左右。该层一般无单独开采，但降水入渗通过该层越流补给微承压含水层。微承压水层岩性以更新统中砂、细砂、中粗砂、含砾粗砂等为主，在含水层较厚的北部夹有1～2层粉土，其中一层较稳定，其顶板埋深为33～42m，厚2～5m，部分地段粉土缺失，上下含水层组相连形成统一水位。该含水层厚度一般为30～50m，自北而南变薄。水源地单井出水量为140～220m3/h。

1.2地下水补给、径流、排泄特征

现行黄河为“地上悬河”，河床底部是近代黄河沉积物——细粒相的泥质粉细砂，与岸边含水砂层相连。根据地下水流场、放射性同位素氚、氢氧稳定性同位素组成特点综合分析，认为黄河侧渗补给两岸地下水的影响范围郑州剖面黄河南岸约为5.1km，北岸约为6.4km；中牟—新乡剖面南岸约为13.7km，北岸约为18.0km；开封剖面南岸约为13.1km，北岸约为23.2km；濮阳剖面西岸约为19.2km［1］。以上资料表明，北岸含水层颗粒粗、导水性强，黄河对其影响较南岸远。地下水除受黄河水补给外，还受大气降水入渗补给、农业灌溉入渗补给、渠道渗漏入渗补给及西部山区侧向径流补给。地下水排泄以径流、蒸发和开采为主。天然条件下区内浅层地下水位埋深浅，蒸发强烈。开采后除河边线有蒸发消耗外，其他地段基本无蒸发量。

2浅层地下水流场特征及其变化

2.1浅层地下水水位动态特征

在天然状态下，浅层地下水主要受水文、气象因素制约，随着距离黄河水边线的距离由近至远，浅层地下水受黄河的影响由强渐弱。地下水动态类型亦随之由水文型、气象-水文型、水文-气象型过渡到气象型。在人类活动影响下，黄河岸边地下水水位的动态特征受开采强度、开采规律的控制，由水文型变化为水文-开采型。地下水流向的总趋势为西北—东南，地下水动态主要受开采、黄河及气象因素制约。水源地开采区地下水位升降与开采量密切相关，并在开采量较大、开采井位置相对集中时形成开采降落漏斗。

2.2地下水流场特征及其变化

为了说明几年来地下水流场变化情况，可将1978年的地下水流场图作为参考，当时地下水开采量较小，仅在西部木马村菜区形成一个小椭圆形漏斗。漏斗中心水位埋深4.25m，标高86.55m，87m等水位线闭合面积约为1.5km2，区内尚未形成大的地下水开采漏斗，基本上可以代表大规模开采地下水以前的流场特征。地下水径流以黄河迎宾馆—张弓庄—西唐王—姚店堤为界，这条线以北的地下水流向为北西—南东，水力坡度在0.6‰～1.5‰之间；以南流向则为南西—北东，水力坡度在0.25‰～2.00‰之间，二者汇集后流向为东南。

从1995年地下水等水位线图可以看出，地下水流向以杓袁—唐王—刘江庄—刘集为边界，这条线以北地下水流向为北—南东，水力坡度在0.7‰～2.5‰之间，在唐王—马头岗—大贺庄一带形成一个椭圆形降落漏斗，漏斗中心水位埋深4.96m，水位标高81.78m。83m等水位线闭合面积约为14km2。与1978年相比，区内地下水位大部分下降0.5～4.0m，平均下降2.0m；近黄河地带水位下降0.5～1.5m，靠近市区柳林村一带水位下降2.20～3.10m，马头岗—大贺庄—小贺庄—新石桥村一带水位下降2.2～4.0m。区内东南部姚桥—陈三桥一带地下水位变化不大。

从1999年流场图可以看出，唐王—大贺庄—姚店堤一带形成一个椭圆形降落漏斗，漏斗中心水位埋深6.0～8.0m，水位标高79～81m，82m等水位线闭合面积约为30km2。另外，在黄岗庙渔塘集中带也形成了一个降落漏斗，83m等水位线闭合面积约为6.0km2，与1995年同期流场相比，监测区外围水位下降0.03～1.28m，平均下降0.37m。水源地开采后，地下水流场发生了明显的变化，从水源地2004年地下水位等值线图可以看出，在凌庄滩地中、东部形成一个椭圆形降落漏斗区，漏斗中心水位埋深10m左右；在西马林村—姚店堤—刘江庄一带，形成一个椭圆形降落漏斗区，漏斗中心水位埋深8～10m，标高77m左右；与水源地建设期同时段地下水流场相比，降落漏斗面积、漏斗中心水位埋深均有明显增大。

总之，自1978年以来，随着地下水开采量的不断增加，地下水位下降0.5～4.0m，年平均下降0.10m。特别是1994年以后，渔业开采逐年增多，致使漏斗逐年增大，漏斗中心水位逐年下降。1994～1998年，漏斗面积增大了近16km2，中心水位下降了1.04m。地下水位逐年下降这一趋势值得重视。

3浅层地下水水化学组分特征及其变化

3.1水化学组分的空间变化特征病

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炮为了研究冷浅层地下播水主要化渗学组分的限空间变化应特征，笔沙者根据水锄源地多年并水质监测痕资料进行签了分析，鸭认为估：兵197阶8菜年，黄河采大堤以南肿沿河地带姨由于地下怪水水力坡脖度大，黄锡河水与地脸下水交替智循环快，拨因此地下孤水水化学鹅特征与黄挨河水极为蓝相近，矿耍化度凑为枪0.3突4年～约0.44弟g/迹L怀，总硬度男为扛220.腹4建5逮～类311.书30mg邮/渗L饼，水化学驳类型枪为京HCO3从-Ca?腊Mg?N决a砍或康Ca?N班a?M牵g牛型；中部陪地下水处育于南北地庄下水径流芬汇合地带漏，径流条伯件差，矿撞化度、硬絮度均有所口增高，矿搁化度胞为尤0.5惹5驶～质0.66毙g/许L笑，总硬度灾为迎397.购3包4运～祸463.叹74mg沫/蹦L灿，水化学鱼类型伐为衡HCO3掌-C诱a扑或捧Ca?M修g钞型；南部积东风渠两侍岸由于引街污水灌溉松入渗，因积此使浅层登地下水遭鸽受了不同击程度的污弦染，矿化遗度毛为议0.7盐2徒～铜0.99咐g/亡L头，总硬度具大煤于朗446m富g/纸L叶，灿Cl要-携含量修为捐10荣4挽～省155m骨g/舟L筝。祭城镇择庙张村等消地下没水览H南g礼含量诞为僚0.00符2右～赶0.01缘0mg/尸L昨，超出了垂生活饮用干水标准，部出现回了擦HCO3涂?Cl-姓Na?C盛a盼或般Mg?N田a?C陆a港型水炭。些199将4民年以来，球地下水水录质自北向疼南具有明兴显的水平脖分带，近之黄河地带婆为须HCO3锦-Ca?拔Mg?N邻a丸或险Ca?N墙a?M窃g伏型，向南苦过渡丑到铺HCO3他-C真a似或栗Ca?N胡a亭型。矿化径度也由近忌河地带抓的稻0.5g糠/商L孙左右过渡象到远河地航带咽的变1.0g旨/销L陕左右，自销北向南有庸明显的增毫大趋势，岁研究区北吴、中部矿键化度逐年折升高。南摸部局部地魄带地下水尾的矿化度身超番过抖1.0g说/呆L商，出现延了傲HCO3筐?C攀l朱型御，哈HCO3励?Cl?切SO骄4肉型水等，严这些水化浅学类型及愉高矿化度谢与局部污隶染源及污肉染程度有这关。娘

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址水源地开奏采以来，柏浅层地下宇水的水化捏学类型主食要周为散HCO3攻-Ca?司Mg?N渴a惠型桂或坚Na?M枣g租型，据地质下水水质支监测分析逼成果，浅锄层地下水敢矿化度少为甲0.3蠢7超～钉1.48粒g/旋L驼，多年平傲均值咱为漏0.81薄g/幻L街，伯p嘱H变值倍为秩7.0荒5确～顺8.7聋0况，总硬度阁为虎23忽6丧～抵591.多59mg垮/降L兼，属低矿现化弱碱性少淡水。黄检河水水化宜学组分桂中讽Na吉+窗、珠Cl甜-毯、奴SO42纳-竭等含量明狼显高于地掩下水精，险Fe3残+找、故Mn2厉+扔及总硬度散明显低于宗地下水，齿其他组分挖差异不大献。地下水莲中蠢Na烂+牢、勾Cl辛-嚷、茶SO42谱-新、撑Ca2四+装、辟HCO3蒸-班、总硬度趴的含量自营北向南有歇逐渐增高跑趋势，这财与黄河水酿补给地下拆水有关：眼距离黄河凑越近，其虾影响越大貌；越远影玩响则越小贴。集

搬

节综上所述旨，钥从看197伸9哈年至今，酷黄河以南部浅层地下猎水化学类米型仍以重朴碳酸型为始主，没有泪大的变化眯。地下水娃水质自北唉向南具有截明显的水隔平分带，错由近黄河既地带迁的蹲HCO3赢-Ca?庆Na?M躬g嚷或送Ca?M迷g?N急a总型向南逐旅渐变醒为旋HCO3争-Ca?宝N宜a岗或杏HCO3隐-C校a金型。矿化钩度自北向搁南有明显衰的增大趋哀势。南部辽东风渠沿危岸污灌区邀浅层水已捧遭受不同渠程度的污混染，水化寄学类型复牲杂，出现怒了巨HCO3罚?C辱l粒型水盘，习H甘g尿含量超出压饮用水标俊准。目前街监测区北瓶、中部矿宣化度比水莲源地初勘排、勘探阶李段有所升斩高，在南涨部局部污晓灌区矿化供度超宁过污1.0g虽/恭L酷，出现欧了子HCO3轿?Cl?蛮SO瓶4比型水厚及倘HCO3库?C祸l犯型水，表涛明这些地晌带污染程愈度及面积固比过去有踪明显的加骨大。茧

朱3.苏2攻水化学讯组分随时度间的变化樱不同深度恢含水层地裂下水中离慢子含量变村化显著，财浅层潜水闸（侦＜梅30旋m罗）凑中尿Na锹+筝、著Ca2在+族、仍Cl铁-督、践HCO3柱-属、纱NO3-超唯的含量及想总硬度、烤矿化度均拍高于浅层摧微承压水眯（焰3茄0葡～拳80枕m卸）中的离多子含量。专

遗197起8猪年以前，值地下水水划化学特征眉主要受各粱种天然条隙件（包括素地质条件客、水文地多质条件、帮水文地球瞧化学条件冻、水文条册件及气候略条件等）迈控制。但桐进量入谦2携0义世亩纪禾8黄0志年代后，拒人类活动泰的增强使叙研究区内缓河渠污染躺严重，水周质均为佛Ⅴ音类。目前骄浅层地下隔水受其影需响不大，订但从长远刮看济，栋Cl砖-卵、般SO42旨-枣、务HCO3瓦-塌、硝酸盐粪含量及总烛硬度均有国逐年增高玻趋势，浅泡层地下水扁存在潜在呼的污染。衬总之，人烟类活动的弱直接影响胞是引起研四究区地下咐水化学组驳分变化的寒主要因素企［斩2董～叹4纲］。饰

公4早结语屈黄河下游蛮岸边浅层察地下水与痛黄河水有捡密切的联轿系，人为翻开采地下誓水加剧了联河水对地今下水的补唐给，对地脚下水的水耽质产生影敞响伏。拿2袍0亭多年来，颠地下水开渣采量日益现增加，导缸致地下水将水位逐年艇下降，破亮坏了地下虚水天然流旺场的平衡稍；另一方忧面，人类连活动产生妖的污染物异进入地下仗水，使地棍下水的化司学组分浓柄度增高，锐水质有恶乳化趋势。或表现讲为婆Cl盛-道、址SO42晚-典、右HCO3只-宴、硝酸盐窄含量及总悟硬度均有间逐年增高询趋势，址且童SO42派-闷增速大惭于坏Cl暮-棚。因此，粗研究黄河租近岸浅层钻地下水水作位和水质顷的时空变叼化规律，涝科学合理跪地开发利惩用黄河水沉资源是十抱分必要的蛛。览

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惭［痒1篇］赵云瓜章饮.伸黄河水对启两侧地下舒水补给范甲围的初步趣研究驼［嘱J延］寺.耽人民黄河版，受2003望(1).缓