新安江流域(安徽段)地下水水化学特征及水质评价_蔡磊.pdf

：新新安安江江流流域域（安安徽徽段段）地地下下水水水水化化学学特特征征及及水水质质评评价价蔡磊，苏晶文，史洪峰，王睿，杨洋，丁勇（中国地质调查局南京地质调查中心，江苏 南京；安徽省地质矿产勘查局 地质队，安徽 黄山）摘要为研究新安江流域（安徽段）地下水水化学及水质特征，对研究区不同含水岩组地下水进行取样分析，按舒卡列夫分类法对地下水进行分类，结果表明研究区地下水水化学类型以 、型为主；通过单指标和综合指标水质评价，结果显示流域内地下水综合质量总体较好，以、类水为主，影响地下水水质的主要因素为铝（）、锰（）、镉（）、氨氮、镍（）、氟（）等，根据超标点位所在的含水岩组特征，可以发现锰（）含量超标地下水多分布于红层地区，镉（）、镍（）等含量超标的地下水主要分布于荷塘组炭质板岩地层中，氟（）超标呈点状分布，与其北部萤石矿开采有关。关键词新安江流域；地下水；水化学特征；水质评价中图分类号；文献标识码文章编号 （）收稿日期 基金项目国家重点研发计划课题：“城市地下全要素信息集成与智能建模技术”（）；中国地质调查局：“皖江城市群综合地质调查”（）作者简介蔡磊（），男，江苏徐州人，工程师，主要从事水文地质和环境地质研究工作。通讯作者苏晶文（），女，江苏无锡人，教授级高级工程师，主要从事水工环地质调查和城市地质调查与研究工作。（），（oo ，oo，；o oo，o oo o o o，）：o o o o o （o），o o o o ，o o o o o o o oo ，o o o o o o o o oo，o o （），（），（），o o，（），o（），o o o o o o o，o o （）o ，o （）（）o oo oo o oo，o（）o oo，o o o：；o；o；o地质环境概况 自然环境新安江流域为钱塘江上游次级流域，地跨安徽、浙江两省，其中安徽段位于安徽省黄山市、宣城市绩溪县境内，总面积约为 ，地理坐标为东经 ，北纬 ，是安徽省内除长江和淮河流域以外的第三大流域。新安江流域（安徽段）属亚热带季风性湿润气候区，四季分明，气候温和，多年平均气温 ，雨量充沛，多年平均降雨量 ，年内降雨主要集中在 月，占全年 ，多年平均蒸发量为 。年 月第 卷 第 期 地下水o ，o.区内地表水系发育，其中新安江是流域内的主要河流，发源于皖赣两省交界处的黄山市休宁县六股尖，主要由率水、横江、练江等支流组成，自西向东穿过黄山市城区，汇入浙江千岛湖，是长江三角洲地区重要的生态屏障（图）。图 新安江流域水系分布图（来源于黄山市水利部门）地层岩性区内出露地层主要为新远古代蓟县纪、青白口纪的浅变质岩系，南华纪 早中三叠世海相沉积盖层、晚三叠世 白垩纪陆相盆地红色沉积，新生代第四纪地层等地层。其中第四纪地层主要芜湖组、下蜀组、戚家矶组的粉砂、卵石、砂砾石、亚砂土等组成。地形地貌新安江流域（安徽段）整体地势四周高、中间低，地貌类型包括冲积平原、堆积平原、剥蚀丘陵、侵蚀 剥蚀低山、剥蚀中山等 种。流域北部祁门牯牛降 黄山一带以中高山为主，海拔为 （莲花峰），主要以花岗岩峰林地貌为主；流域中部祁门 屯溪 歙县以丘陵、盆地为主，海拔 ；流域南部属白际山脉，海拔为 （六股尖），主要以变质岩为主（图）。图 新安江流域（安徽段）地势图水文地质条件 含水层组水文地质特征区内含水岩组主要包括松散岩类孔隙含水岩组、碎屑岩类孔隙裂隙含水岩组、碳酸盐岩类裂隙岩溶含水岩组、岩浆岩类裂隙含水岩组和变质岩类裂隙含水岩组共 类（图）。松散岩类孔隙含水岩组主要由第四纪全新世芜湖组、上更新世下蜀组和中更新世戚家矶组的砂、砂砾石和部分亚砂土、亚粘土组成，单井涌水量一般小于 ，水位埋深较浅，与大气降水联系密切。碎屑岩类裂隙含水岩组中的红层孔隙裂隙含水岩组主要分布于休屯盆地的红层地区，岩性主要包括齐云山组、徽州组等厚层砾岩、砂岩、岩屑砂岩、粉砂质泥岩，其产状较为平缓，裂隙较少，降雨入渗量较小，泉流量多小于 。碳酸盐岩类裂隙岩溶含水岩组分布面积较少，主要分布于流域内歙县北部、兰田西北部地区，主要由西阳山组、青龙组等地层的条带状灰岩，华严寺组的泥质条纹灰岩夹泥灰岩，杨柳岗组、大陈岭组等的碳钙质板岩、泥晶灰岩互层等组成。大部分地区碳酸盐岩裸露地表，易获取大气降水直接补给，富水性较好。岩浆岩类裂隙含水岩组主要分布于流域内北部歙县许村、绩溪县东部及北部地区、休宁及黟县北部等地区，主要由歙县岩体、许村岩体等花岗闪长岩以及绩溪东部、屯溪区东南部的石岭组安山岩、流纹岩等岩性组成，整体富水性为较贫乏。变质岩类裂隙含水岩组在流域内广泛分布，含水岩组主要由井潭组、昌前组、西村岩组、牛屋组等地层的千枚状粉砂岩、砂质千枚岩、变质流纹岩、板岩、岩屑砂岩等岩性组成，富水性受含水岩组裂隙是否被闭合和填充物有关，总体富水性较差。图 新安江流域（安徽段）含水岩组分布图 地下水补给、径流、排泄条件新安江流域松散岩类孔隙水主要分布于新安江、横江、练江、率水等河流及其支流的两岸，主要为河漫滩、一级、二级阶地。大气降水为松散岩类孔隙水的主要补给来源，地下水位变化与降雨量关系密切，季节波动明显，每年的 月份降雨量较大，地下水位也相应出现峰值。地表水是松散岩类孔隙水的另一补给来源之一，主要位于新安江、率水、横江、练江等地表水体周围，当丰水期河水位高于地下水位时，地表水会对周边的地下水进行短暂补给。此外，基岩裂隙水对附近的松散岩类孔隙水也有一定的侧向补给，但由于流域内基岩裂隙水较贫乏，因此补给量较小。图 新安江流域地下水采集分布图（年）地下水水化学特征 年在新安江流域安徽段系统采集了不同含第 卷第 期地下水 年 月水岩组地下水样品 组，其中松散岩类孔隙水 组，碳酸盐岩类裂隙岩溶水 组，碎屑岩类裂隙水 组，变质岩类裂隙水 组，岩浆岩类裂隙水 组，采样点分布见图。按舒卡列夫分类法对不同含水岩组地下水进行分类，结果如图 显示，流域内地下水水化学类型共 种，主要以、型为主，其次为 、等类型。图 地下水化学类型统计图（年）各含水岩组地下水水化学特征松散岩类孔隙含水层岩性以粉细砂、卵砾石等河流冲积物为主，主要分布在休宁 歙县 屯溪盆地新安江两岸，地下水化学类型以为 、型为主，少数为 、等类型。该含水岩组地下水为淡水，为 ，值 ，呈弱碱性（图）。碳酸盐岩类裂隙岩溶含水层岩性以灰岩、泥质灰岩、微晶灰岩等碳酸盐岩为主，局部夹薄层状硅质岩，地下水主要赋存于节理裂隙和溶蚀孔隙中，主要分布在歙县北部溪头镇、绩溪以及休宁县兰田镇一带，地下水化学类型为 型为主。该含水岩组地下水为淡水，为 ，值 ，呈弱碱性（图）。碎屑岩类孔隙裂隙含水层岩性以砾岩、石英砂岩、含砾石英砂岩和岩屑砂岩等为主，地下水主要赋存于孔隙、节理裂隙中，主要分布在休宁、歙县、屯溪盆地，以及绩溪县及北侧、新安江流域东部等地区，地下水化学类型为 、型为主，少数为 、等类型。其中 、型主要分布于歙县溪头镇、休宁县兰田镇西部的荷塘组炭质板岩地下水中。该含水岩组地下水为淡水，为 ，值 ，呈弱碱性（图）。变质岩类裂隙含水岩组含水层岩性以板岩、千枚岩为主，地下水主要赋存于节理裂隙中，分布于新安江流域四周地区，主要包括休宁渭桥乡以南，率水上游地区，新安江流域东部下游地区，以及潜口 呈坎西北等地区，地下水化学类型为 、型为主，少数为 、等类型。该含水岩组地下水为淡水，为 ，值 ，呈弱碱性（图）。岩浆岩类裂隙含水岩组含水层岩性以侵入岩岩体为主，岩性主要为花岗闪长岩，同时还包括部分安山岩、凝灰岩等喷出岩，地下水主要赋存于节理裂隙中，主要分布在歙县呈坎 许村岩体地区，新安江流域南部以及绩溪县北部地区，地下水化学类型为 、型为主，少数为 、等类型。该含水岩组地下水为淡水，为 ，值 ，呈弱碱性（图）。图 地下水化学类型分布图（年）从新安江流域安徽段不同含水岩组地下水主要离子含量 三线图可以看出，流域内各个含水岩组地下水中主要阳离子含量整体表现为 ，占主要优势，其次为 。主要阴离子含量整体表现为 占主要优势（见图）。图 新安江流域（安徽段）地下水 图 地下水水化学类型影响因素影响各含水岩组地下水水化学类型因素很多，主要与其各自的岩石组成成分、裂隙发育程度、地下水循环速度以及人类活动等因素有关。碳酸盐岩类裂隙岩溶含水岩组地层岩石主要成分为、，在裂隙发育、循环条件较好的区域中富含 的地下水容易对岩石产生溶滤作用，地下水化学类型比较单一。在碎屑岩类含水岩组中的“红层”地层中，主要为浅部发育风化裂隙，地下水循环途径短、循环速度快，主要为 型，但随着深度增加，裂隙不发育，地下水循环缓慢，地下水中的 、等含量逐渐升高，因此其水化学类型变为 、等类型。而在变质岩和岩浆岩类含水岩组中，地下水主要赋存于岩石构造和风化裂隙内，岩石中除了、外，还有含 或 的长石、绢云母等矿物，因此其地下水类型主要为 、型。第 卷第 期地下水 年 月此外，部分含水岩组地下水中出现 、等类型，说明部分地区地下水受到人类活动的影响，使地下水中 含量增高，这与人类生活污水排放或农村化粪池渗漏等方面有关。而部分地区地下水中 含量的富集，主要与石煤地层中硫化物的氧化作用有关。地下水水质特征 单指标质量评价对新安江流域（安徽段）所采集的不同含水岩组地下水样品进行了单指标评价，各类指标质量评价结果详见表。表 地下水质量单指标评价结果统计表指标样品超标数超标率类类类类类 铜（）铅（）锌（）镍（）钴（o）镉（）钼（o）砷（）汞（）钡（）硒（）银（）钠（）（以 计）总 （以 计）（以 计）总硬度 在评价的 项单项指标中，仅有、o、共 项略有超标，其余 项指标均未超标。其中，超标数最多，超标率为 ，其次为，超标率为 ，单总体超标率均较小（图 和图）。地下水质量综合评价新安江流域上游地下水综合质量总体较好，以 类水为主，占比 ；其中类水占比 ，类水占比 ；经过处理可以利用的类水占比 ，类水占比（图 和图）。图 地下水单指标超标率统计图图 地下水单指标质量等级分布图图 地下水综合质量评价饼图图 地下水质量综合评价分布图影响地下 水 综 合 质 量 的 主 要 影 响 因 子 为 铝（）、锰（）、镉（）等，其中地下水类水影响因子主要为铝（）、锰（）、镍（）等；地 下 水 类 水 影 响 因 子 为 镉（）、铝（）、氨氮、镍（）、氟（）等（图 和图）。影响不同含水岩组地下水质量因素、类水主要分布于新安江流域歙县北部地区，北东向，呈线状分布，与地层展布基本相同；其次为休宁兰田西部至黟县盆地地区，北西向，基本呈线状分布，此外还有个别点，位于流域上游率水及下游街口出口断面附近，呈单点分布，主要超标因子为锰（）、镉（）、铝（）、镍（）、氨氮、氟（）等。第 卷第 期地下水 年 月松散岩类孔隙水水质较好，以类水为主，仅 组水样锰（）含量超类水标准，位于黟县盆地，为独立点状分布，推测与水井周边高锰矿物溶滤进入地下水有关。碎屑岩类裂隙水以类水为主，、类水主要影响因子为锰（）、铝（）、镉（）、镍（）等，其中锰（）、铝（）较高的采样点主要位于碎屑岩类孔隙含水岩组，多是红层地区，与红层地区本身高锰背景有关；镉（）、镍（）等含量超标的地下水主要分布于歙县溪头镇、桂林镇及休宁兰田镇西部等区域的荷塘组炭质板岩地层中，受地层展布控制呈线、面状分布，受其地层自身镉、镍含量较高影响，该地层地下水水质普遍较差。经调查，流域内荷塘组地层石煤矿山分布较多，目前多关停并进行了环境整治，但历史上石煤矿山开采使部分荷塘组地层裸露，加之部分石煤矿燃烧后的矿渣直接露天堆积在矿坑口，降雨后其渗滤液容易随地表径流对该裸露地层和矿渣堆积地周边的土壤、地表水及浅层地下水造成一定程度的污染（图）。图 地下水类水影响因子贡献度图 地下水类水影响因子贡献度图 碎屑岩类含水岩组地下水水质分布图碳酸盐岩类裂隙岩溶水以类水为主，仅有 组为、类水，主要影响因子为锰（）、铝（），为点状分布，推测与周边高锰铝的污染源或原生矿物通过溶滤、渗入方式造成，由于流域内部分碳酸盐岩类地层为裸露型，容易受周边地表径流入渗影响。变质岩类裂隙水以、类水为主，水质较好，仅有 组为、类水，主要影响因子为铝（）、氟（）等超标，均为点状分布，其中新安江下游街口镇附近氟（）超标，与该采样点上游萤石矿（）开采有关，且 年两次采样均发现该点氟（）超标现象。岩浆岩类裂隙水以类水为主，、类水主要影响因子为锰（）、铝（），呈点状分布，主要由于部分采样点位于岩浆岩与碎屑岩交界处，其水力联系密切，水质受红层地区高锰因素影响。图 不同含水岩组地下水水质综合评价图结语（）新安江流域（安徽段）地下水水化学类型主要为、型，阳离子中、占主要优势，阴离子中 占主要优势。地下水水化学类型与其各自岩石组成成分、裂隙发育程度、地下水循环速度以及人类活动等因素有关。（）地下水质量评价结果显示，新安江流域安徽段地下水质量整体较好，以、类水为主，占总数的 ，经过处理可以利用的类水占总数的 ，类水占总数的 。超标因子主要为铝（）、锰（）、镉（）等，大部分与所在的含水岩组本底值高及人类活动等相关。参考文献国家质量监督检验检疫总局，国家标准化管理委员会 中华人民共和国 国家 标准 地下 水质量 标准 中国地质调查局南京地质调查中心 皖江城市群综合地质调查成果报告 刘富环，等 祁门幅 屯溪幅 万区域水文地质普查报告 全国地质资料馆 安徽省地质调查院 黄山市城市地质调查报告 龙道蓉 新安江支流率水流域水质监测与评价 区域治理（）：曹芳芳 新安江流域水质污染负荷分析 天津：南开大学姜体胜，曲辞晓，王明玉，等 北京平谷平原区浅层地下水化学特征及成因分析 干旱区资源与环境 （）：程敏，姜纪沂，任杰，等 察布查尔县地区地下水水化学特征及地下水水质评价 科学技术与工程 （）：白玉娟，殷国栋 地下水水质评价方法与地下水研究进展 水资源与水工程学报 （）：孔庆轩，董洪志，王燕，等 哈尔滨地区浅层地下水质量与污染评价 地质与资源 （）：李奇，张生，郭勇 宿州市主要河流污染的时空特征及水质评价 安徽工程大学学报 （）：第 卷第 期地下水 年 月