中山市地下水化学类型分布特征及分析_廖海斌.pdf

2023年第2期西部探矿工程*收稿日期：2021-12-29修回日期：2021-19-29第一作者简介：廖海斌（1993-），男（汉族），湖南常德人，助理工程师，现从事水文地质、城市地质、地质灾害调查方面的工作。中山市地下水化学类型分布特征及分析廖海斌*，罗跃春，杨光（广东省珠海工程勘察院，广东 珠海 519002）摘要：通过收集水质分析数据，采用舒卡列夫分类法对中山市地下水化学类型进行评价分析，最终将中山市地下水化学类型划分为氯化物型水、重碳酸型水、重碳酸 氯化物型水及硫酸型水、重碳酸 硫酸型水、重碳酸 氯化物 硫酸型水四大类，该分析结果对水资源的开发利用及保护有着指示意义。关键词：舒卡列夫分类法；含水岩组；地下水化学类型中图分类号：P618 文献标识码：A 文章编号：1004-5716(2023)02-0135-03中山市位于广东省南部，是珠江三角洲经济区较发达城市之一，随着经济快速增长，城市化水平日益提高，城市人口逐渐增多，社会经济快速发展带动水资源的需求量也不断增加，而且城市工业发展过程中产生的“三废”对水资源的污染逐渐加剧，可供利用的水资源不断减少，分析地下水化学特征对于水资源的开发利用与保护有着指示意义。前人对广东省地下水化学类型特征及演变有着深入的研究，如姚普对珠江三角洲经济区的地下水化学特征进行了分析，采用舒卡列夫分类法进行分类，分析得出水化学类型具有明显的分带性，低山区丘陵区平原区呈现出HCO3HCO3ClCl型水变化特点1；史栾生、黄小兰对广东省地表水水化学特征进行了分析，详细阐述了总硬度、矿化度、水化学类型三者的关系，评价得出广东省地表水资源型以低矿化度、重碳酸盐类软水为主1；2015年开展的珠江口产业带地质环境综合调查项目，对包含中山市的珠江口产业带区域进行了地下水化学特征分析。但对于中山市全市范围的地下水化学类型及其分布区域的调查及研究程度略欠缺，本论文通过收集大量中山市水质检测数据，对中山市水化学类型特征及其分布区域进行详细分析，为当地制定地下水资源开发利用提供科学依据。1地貌特征中山市位于珠江三角洲的中部偏南，总体走势为南高北低，多以平原为主，同时地势也具有中部高起、四周平坦的特点。地形配置可分为北部平原区、中部低山丘陵区及南部平原区，其中全市面积约68%均为平原区，低山丘陵面积约占25%，河流水系约占7%。市境三面环水，境内河涌及人工排灌渠道纵横交织，水系间相互连接，以冲口门为顶点呈放射状的扇形分布。中山市地形是在华南准地台的基础上，经过漫长的气候变化和风雨侵蚀，形成了现在以冲积平原为主，低山丘陵台地错落其间的水乡地形地貌。2水文地质特征中山市含水岩组类型主要有第四系松散岩类、碎屑岩类、变质岩类和岩浆岩类含水岩组。第四系松散岩类含水岩组从平面上可分为内陆河谷型和三角洲沉积型。内陆河谷型富水性较好的含水岩组有全新世洪积层（Qhp）和冲积层（Qhf），主要分布于五桂山周边山前冲洪积平原，以孔隙潜水和承压水赋存，含水层岩性为粗砂、砾砂、砾石，富水性为极贫乏中等，为水质较好的淡水。三角洲沉积型在垂向揭露富水性较好的含水岩组有桂州组杏坛段（Qhxt）和更新世礼乐组石排段（Qp3sp），分布于北部三角洲平原，其中杏坛段（Qhxt）以承压水赋存，含水层岩性为中粗砂、细砂等，含水层厚度一般为26m，富水性为极贫乏，水质差，为咸水；石排段（Qp3sp）以承压水赋存，含水层岩性为中砂、粉细砂、砾砂、卵石层、卵砾石等，含水层厚度一般为1520m，该段含水岩组富水性为贫乏丰富，该含水层为咸水。碎屑岩类含水岩组分布于坦洲、神湾、三乡镇等地，含水层岩性以石英砂岩、粉砂质、粉砂质泥岩、砂砾岩、凝灰岩等为主，富水性为极贫乏贫乏。变质岩类含水岩组零星分布于北部三角洲平原，含水层岩性为片麻岩、石英岩，富水性为极贫乏。岩浆岩类含水岩组主要分布于中山市中部五桂山1352023年第2期西部探矿工程从表1中所列水化学中各阴阳离子之间的组合排列及包含其水样的数目，可知中山市水化学类型中阴离子以HCO3-分布最为广泛，为低矿化水的主要阴离子成分，主要来源于铝硅酸盐矿物的风化溶解，HCO3-的含量为2.72311.9mg/L；Cl-在中山市地下水中分布同样较为广泛，其来源主要为岩浆岩中含氯矿物的风化溶解及海水，对于总溶解性固体TDS大于1g/L的海水，Cl-的含量为 710.1716083.1mg/L，TDS 低于1g/L的淡水中Cl-含量2.874.04mg/L，根据分析可知Cl-含量随TDS增大而增加；中山市水化学类型中含SO42-水样较少，地下水流经硫铁矿等金属硫化物矿石后，矿石中的硫离子与水中的氧离子发生化学反应形成SO42-，该阴离子含量为0.072991.51mg/L，在淡水中含量均低于100mg/L。本文将通过表2表4中水质的TDS、pH值以及总硬度对该型水进行分类。通过阴离子相互之间的组合形成的水化学类型进行分析分类，主要分为以下4大类：（1）氯化物型水。广泛分布于北部三角洲平原、南部平原坦洲和低山丘陵区的北、西和南面的第四系河谷冲积平原和海积平原中，地形平坦，地下水类型主要为第四系松散岩类孔隙水，以孔隙潜水和承压水赋存，地下水补给主要为降雨，补给来源比较单一。阴离子为Cl-，阳离子以Na+为主，局部含Ca+，为氯化物型水，以微咸水咸水为主，大涌镇及三乡镇靠近丘陵区域为淡水；水质矿化度 TDS 为 0.02231.37g/L，pH 值4.019.86，为 强 酸 性 弱 碱 性 水；总 硬 度 2.466809.22mg/L，为极软水极硬水。该型水的补给来源超过25%mg当量的离子CaCa+MgMgNa+CaNa+Ca+MgNa+MgNaHCO31234567HCO3+SO4891011121314HCO3+SO4+Cl15161718192021HCO3+Cl22232425262728SO429303132333435SO4+Cl36373839404142Cl43444546474849表1舒卡列夫分类图表名称淡水微咸水咸水盐水卤水溶解性总固体（g/L）113310105050表2地下水溶解性总固体（TDS）分类表一带丘陵地貌区及周边零星残丘地貌，含水层岩性为二长花岗岩、花岗斑岩为主，富水性为极贫乏中等。3数据来源本次搜集中山市近年来水质分析报告，水样分别取自于泉、溪沟、民井、钻孔，在丰水期、平水期及枯水期均有进行取样，先后取样时间为同一个水文年，各点地理位置分布均匀，分析项目为水质综合分析。4分析方法与评价水化学分类方法有多种，如苏林分类法、阿廖金分类法、派珀三线图及舒卡列夫分类法等，其中舒卡列夫分类法应用广泛，故本次中山市地下水化学类型采用舒卡列夫分类法进行划分，此分类以地下水中6种主要离子项目（K+合并于Na+）及矿化度划分，凡含量等于或大于25%的离子（按阳离子和阴离子的摩尔百分数各为100%计），可划分为49型水，各阴、阳离子间排列组合可见表1，该分类法简明易懂，可以利用表格系统整理水质分析数据3。根据水质分析数据，将中山市水化学类型细分为24型水。表3地下水酸碱度（pH值）分类名称强酸性水弱酸性水中性水弱碱性水强碱性水pH值5.05.06.46.58.08.110.010.01362023年第2期西部探矿工程主要为海水，其Cl-含量高，而海水中的Na+相较于Mg2+等阳离子在溶液中基本不会形成难溶物，故该型水的阴阳离子组成主要为Cl-和Na+，且随着海水中咸度的增大，水中的Cl-含量也会增大。该型水目前多用于渔业养殖。（2）重碳酸型水。广泛分布于山前冲洪积平原，如小榄镇花木城、沙溪云汉凤岭公园、东区莲峰山公园、南朗工业区等山前平原区域，地形平坦，分布较为集中，地下水类型多为松散岩类孔隙水，排泄主要以开采民井为主，其补给来源主要为大气降水。该型水中阴离子为HCO3-，阳离子Na+、Ca2+为主，局部含Mg2+，水质矿化度 TDS 为 0.0330.482g/L，淡水，pH 值为4.428.87，为 强 酸 性 弱 碱 性 水；总 硬 度 10110.92mg/L，为极软水软水。该型水的CO2主要来源自植物呼吸作用使得土壤中的二氧化碳增加，在地下水径流作用下溶于其中。（3）重碳酸 氯化物型水。广泛分布于低山丘陵区域，地形起伏大，如五桂山区域、坦洲公仔山、三乡石人山及火炬开发区烟管山等丘陵一带，分布集中，由于汇水条件较好，断裂构造发育，为地下水的主要补给区，排泄以泉形式排向沟谷。区内基岩岩性主要为二长花岗岩、花岗斑岩、石英砂岩、泥岩、砂砾岩及片麻岩等。地下水类型以基岩裂隙水为主，局部为松散岩类孔隙水，阴离子为HCO3-与Cl-组合，阳离子主要为Na+、Ca2+等，水质矿化度TDS为0.0340.766g/L，淡水，pH值为 4.997.23，为 强 酸 性 中 性 水；总 硬 度 3.3195.31mg/L，为极软水软水。该型水经一定处理后用途较广，可作为生活、工业及农业用水。（4）硫酸型水、重碳酸 硫酸型水、重碳酸 氯化物 硫酸型水。根据中山市水质分析数据结果显示，含阴离子SO42-排列组合的水化学类型的水样共计14件，其中硫酸型水3件、重碳酸 硫酸型水7件、重碳酸 氯化物 硫酸型水4件，其阳离子组合主要为Na+及Ca2+。零散分布在沙溪云汉凤岭公园、东区中山树木园、南区北台村及南朗镇翠亨快线沿线，分布面积小，含硫酸盐或硫化物类的矿石中赋存此类型的地下水，如萤石、石膏、硫铁矿等。水质矿化度TDS为0.0220.241g/L，淡水，pH 值为 4.687.11，强酸性中性水；总硬度1084.95mg/L，为极软水软水。一般而言，随着TDS的增大，地下水中各离子之间的占比也会发生变化，各水质取样点、水化学类型分布位置见图1。5结论（1）中山市地下水化学类型主要为氯化物型水、重碳酸型水、重碳酸 氯化物型水及硫酸型水、重碳酸 硫酸型水、重碳酸 氯化物 硫酸型水四大类，其中平原区主要为氯化物型孔隙咸水，五桂山区中部区域以重碳酸 氯化物型基岩淡水为主，五桂山周边区域多为重碳酸型水。（2）中山市平原区域广泛分布氯化物型咸水，其进行开发利用难度较高，五桂山区域多为基岩淡水，环境保持较好，水质遭受污染的可能性较小，适宜对区域内深层地下水进行开发。（3）通过对中山市地下水化学类型的分类，在中山市水文地质方面有着较为重要的指导意义。参考文献：1姚普.珠江三角洲经济区地下水化学特征分析J.地下水,2013,35(6):43-136.2史栾生,黄小兰.广东省地表水水化学特征分析J.广东水利水电,2005(2):78-80.3寇文杰.地下水化学分类方法的思考J.西部资源,2012(5):108-109.名称极软水软水微硬水硬水极硬水硬度（以CaCO3计）（mg/L）7575150150300300450450表4地下水按硬度分类137