貴陽(yáng)市巖溶地下水水質(zhì)動(dòng)態(tài)特征分析

貴陽(yáng)市巖溶地下水水質(zhì)動(dòng)態(tài)特征分析

水是地球上所有生命生存和人類生產(chǎn)和生活中不可或缺的重要物質(zhì)資源。它也是自然環(huán)境的重要組成部分，是可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)條件。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,出現(xiàn)水資源短缺、水質(zhì)惡化、生態(tài)環(huán)境破壞等問(wèn)題。特別是地表水資源嚴(yán)重短缺的巖溶山區(qū),地下水資源能否滿足未來(lái)持續(xù)利用的需求,成為人們普遍關(guān)注的問(wèn)題。為了防止盲目抽水、無(wú)節(jié)制開(kāi)采,造成河流斷流、泉水干涸、地下水位持續(xù)下降,地下水區(qū)域降落漏斗擴(kuò)大等現(xiàn)象。本文通過(guò)對(duì)貴陽(yáng)市長(zhǎng)期觀測(cè)資料進(jìn)行分析研究,揭示貴陽(yáng)市巖溶地下水動(dòng)態(tài)特征,為今后該地區(qū)巖溶水資源的開(kāi)發(fā)利用和保護(hù)提供依據(jù)。1地下水源地理區(qū)貴陽(yáng)市地處長(zhǎng)江流域和珠江流域的分水嶺地段。地理位置介于北緯26°11′至27°22′,東經(jīng)106°07′至107°17′之間。屬亞熱帶濕潤(rùn)溫和型氣候,年平均氣溫在15.3℃左右,年均降水量為1197-1248mm.平均海拔1218m,絕大部分地區(qū)海拔1000-1400m之間。出露地層較齊全,除白堊系外從寒武系到第四系均有分布。出露巖石以石灰?guī)r、白云巖為主。巖溶地貌發(fā)育,主要巖溶地貌有峰叢、峰林、溶丘、洼地和落水洞等。區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,東北部為由一系列北東向褶皺斷裂構(gòu)成的高大山脊與峽谷,西部為南北向復(fù)式褶皺形成的低山和緩丘,中部為南北緊密褶曲的向斜構(gòu)成盆地與谷地,東南為典型的地壘式臺(tái)地。該區(qū)受地形地貌和地質(zhì)構(gòu)造等的影響,巖溶較發(fā)育。研究區(qū)內(nèi)含水巖組二疊系茅口組灰?guī)r、三疊系大冶組、安順組、關(guān)嶺組、楊柳井組的灰?guī)r和白云巖,富水性中等—豐富,地下水類型主要為碳酸鹽巖裂隙溶洞水,受大氣降水補(bǔ)給,以徑流方式排泄為主,巖溶泉較為發(fā)育。區(qū)內(nèi)地下水化學(xué)類型以HCO-3-Ca、Mg型為主。研究區(qū)水質(zhì)檢測(cè)控制面積768km2,布設(shè)地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)61個(gè),具體分布見(jiàn)圖1.在枯水期(3月)和豐水期(7月)分別做監(jiān)測(cè)。2結(jié)果與分析2.1水位年動(dòng)態(tài)類型貴陽(yáng)市監(jiān)測(cè)區(qū)共有地下水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)29個(gè),其中,開(kāi)采井監(jiān)測(cè)資料5個(gè),監(jiān)測(cè)點(diǎn)具體位置分布見(jiàn)圖1.根據(jù)1999年-2008年監(jiān)測(cè)資料分析,可將水位年動(dòng)態(tài)類型分為三種:多峰型、單峰型、平緩型。多年觀測(cè)資料分析表明,年度內(nèi)豐水期降水時(shí)段持續(xù)時(shí)間較短,枯、平水期較長(zhǎng),降水分配枯、豐水期相對(duì)分明,在4月中旬降水量較大,降水滯后一段時(shí)間后,地下水位開(kāi)始明顯的回升,最高水位多出現(xiàn)在6、7月,降水過(guò)程曲線見(jiàn)圖2.由于水文地質(zhì)條件的差異,不同地段的地下水位變化幅度,在年度降水分配相同的條件下,變化幅度也不盡相同,年動(dòng)態(tài)變化特征類型表現(xiàn)為多峰型、單峰型和平緩型。2.1.1露區(qū)或覆蓋物較薄的基巖半露區(qū)根據(jù)動(dòng)態(tài)變化曲線反映出類似多峰形狀的監(jiān)測(cè)點(diǎn)21個(gè),占地下水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)的72.41%.地下水位歷時(shí)曲線在枯、平水期相對(duì)平穩(wěn),較大降水或集中降水補(bǔ)給時(shí)段,起伏的峰值較高,一般出現(xiàn)在三次以上的峰值,與降水量大小相對(duì)應(yīng)。主要分布于補(bǔ)給區(qū),基巖裸露區(qū)或覆蓋物較薄的基巖半裸露區(qū)反映的峰值越高,且頻繁的出現(xiàn)峰值。如舒家寨北面的2052號(hào)孔(圖3)、貴陽(yáng)市城區(qū)東北面的3030號(hào)孔(圖4).區(qū)域內(nèi)新橋街北面的12027號(hào)孔、長(zhǎng)坡嶺南面的13012號(hào)孔處于槽谷半覆蓋地帶中,動(dòng)態(tài)曲線反映,年極端最低水位出現(xiàn)在4月,滯后兩個(gè)月左右持續(xù)上升形成最高峰,較大降水后,水位迅速呈直線上升,地下水位動(dòng)態(tài)曲線是較特殊的二個(gè)水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)(圖5、圖6).該類水點(diǎn)的地下水位埋深一般在10m左右,其地形相對(duì)較平坦,地下水逕流、排泄條件較好,地下水位的升降,對(duì)降水分配的大小反應(yīng)極為敏感。當(dāng)較大降水或持續(xù)降水后,水位上升迅速形成峰值,降水量較小或未降水補(bǔ)給又急速下降,形成反差較大的動(dòng)態(tài)曲線谷底,年動(dòng)態(tài)歷時(shí)曲線反映呈鋸齒狀,這類動(dòng)態(tài)變化過(guò)程明顯反映測(cè)區(qū)地下水補(bǔ)給屬典型的氣象型特征。2.1.2-7月份地下水位下降至極限該類型監(jiān)測(cè)點(diǎn)有5個(gè),占地下水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)的17.24%.主要分布在地表裸露的碳酸鹽巖地段,地貌上處于斜坡及槽谷邊緣,4月進(jìn)入雨季后其水位變化較大,降水60天左右之后,地下水位開(kāi)始回升,6-7月份地下水位上升至峰值,動(dòng)態(tài)曲線呈斜線上升,當(dāng)降水量較小時(shí),又呈坡?tīng)钕陆?。如工學(xué)院東北面的2002號(hào)孔(圖7)、馬王廟南面的3045號(hào)孔(圖8).2.1.3不純碳酸鹽巖地層此類型監(jiān)測(cè)點(diǎn)有3個(gè),水位變化幅度均小于1.0m,占地下水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)的10.34%.主要位于互層型不純碳酸鹽巖中的鉆孔(湯巴關(guān)西南面的2024號(hào)孔,圖9).侏羅系(J)紫紅色砂巖、泥巖中(3074號(hào)孔),該地層僅有一個(gè)監(jiān)測(cè)孔,水位動(dòng)態(tài)歷時(shí)曲線每次出現(xiàn)跳動(dòng)呈平緩波狀,變化較小,地下水水位動(dòng)態(tài)穩(wěn)定程度屬極穩(wěn)定型(圖10).2.2流量動(dòng)態(tài)變化測(cè)區(qū)流量監(jiān)測(cè)點(diǎn)3個(gè),均出露于碳酸鹽巖地層中。其流量動(dòng)態(tài)變化因地下水補(bǔ)給、逕流、排泄條件的不同而出現(xiàn)差異。12025、12058號(hào)巖溶潭由于逕流途徑短,地表補(bǔ)給范圍發(fā)育有漏斗、落水洞、豎井等暫時(shí)性地表水補(bǔ)給,流量動(dòng)態(tài)變化對(duì)降水量反映極為敏感,較大降水后,歷時(shí)動(dòng)態(tài)曲線呈直線上升,形成峰值,降水量較小時(shí),歷時(shí)動(dòng)態(tài)曲線又快速下跌形成低谷(圖11).12025號(hào)點(diǎn)最大流量大于401.68L/s,最小流量32.72L/s;12058號(hào)點(diǎn)最大流量大于621.00L/s,最小流量62.64L/s,年變化率分別為0.081、0.101,屬變化極大或不穩(wěn)定的巖溶泉。12002號(hào)上升泉點(diǎn),逕流途徑較遠(yuǎn)、地表無(wú)明顯的巖溶漏斗、落水洞直接滲入補(bǔ)給,流量變化相對(duì)較小。由于受開(kāi)采量的干擾影響,動(dòng)態(tài)歷時(shí)曲線變化較大,呈鋸齒狀(圖12).最大流量160.00L/s,最小流量42.98L/s,年變化率0.269,屬穩(wěn)定的巖溶泉。2.3地下水三氮污染的主要原因貴陽(yáng)市巖溶地下水監(jiān)測(cè)項(xiàng)目較多,在此僅選擇了8種易造成地下水污染的項(xiàng)目(硫酸鹽、氟化物、鐵離子、錳離子、硝酸鹽、亞硝酸鹽、氯化物、氨氮)進(jìn)行水質(zhì)動(dòng)態(tài)分析。本次研究的數(shù)據(jù)來(lái)源于貴州省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)站,采用貴陽(yáng)市10年(1999-2008年)巖溶地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比分析枯水期與豐水期地下水8種易污染離子濃度變化,對(duì)地下水水質(zhì)隨時(shí)間動(dòng)態(tài)變化規(guī)律進(jìn)行分析,見(jiàn)表1、表2.根據(jù)8種易污染離子的濃度變化圖(圖13-圖20)可知,硫酸鹽在1999年-2008年期間不管是枯季還是豐季濃度都出現(xiàn)先增加后降低最后再增加的變化特征,2000年枯季和豐季都出現(xiàn)峰值,2007年枯季和豐季都出現(xiàn)最低值,但最終離子濃度總體變化趨勢(shì)是降低的。原因可能是環(huán)保部門(mén)加大了治理力度,使排放的硫化物減少。氟化物枯季濃度變化,從1999年到2002年濃度值逐漸降低,2002年出現(xiàn)最低值,2003年出現(xiàn)最高值,從2004年到2008年濃度值逐漸升高,枯季總體變化趨勢(shì)升高;豐季2000年出現(xiàn)最低值,2002年出現(xiàn)最高值,豐季總體變化趨勢(shì)是降低的。鐵離子枯季和豐季變化趨勢(shì)基本一致,在2000年出現(xiàn)最高值,2006年出現(xiàn)最低值,10年間總體變化趨勢(shì)是降低的。錳離子和鐵離子濃度變化相近,枯季和豐季變化趨勢(shì)基本一致,在2000年出現(xiàn)最高值,2006年出現(xiàn)最低值,10年間總體變化趨勢(shì)是降低的。硝酸鹽枯季和豐季濃度變化基本一致,出現(xiàn)先降低后升高再降低的變化,最后在2008年出現(xiàn)最低值,總體變化趨勢(shì)是降低的。亞硝酸鹽枯季濃度變化出現(xiàn)先降低后升高再降低的變化,在2007年出現(xiàn)峰值,總體變化有小幅度升高;豐季濃度在1999年最高,在2008年出現(xiàn)最低值,總體變化趨勢(shì)大幅度降低。氯化物枯季和豐季變化趨勢(shì)相近,從1999年到2001年濃度逐漸降低,2002年略有升高,從2003年到2008年濃度逐漸升高達(dá)到最大值,總體變化趨勢(shì)為小幅度增加。氨氮濃度變化枯季和豐季基本一致,從1999年到2007年變化相同,出現(xiàn)先升高后降低再升高的變化,但從2007年到2008年枯季和豐季濃度變化有所不同,枯季濃度增加,而豐季濃度降低。根據(jù)地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB/T14848-93)可知,8種易污染的離子中,有硝酸鹽、亞硝酸鹽、氨氮3種離子濃度超標(biāo),硝酸鹽枯季濃度變化范圍7.597-21.430mg/L,豐季濃度變化范圍11.58-21.26mg/L,達(dá)到Ⅲ～Ⅳ類水,亞硝酸鹽枯季濃度變化范圍0.043-0.164mg/L,豐季濃度變化范圍0.043-0.127mg/L,達(dá)到Ⅳ～Ⅴ類水,氨氮枯季濃度變化范圍0.33-0.89mg/L,豐季濃度變化范圍0.152-0.47mg/L,達(dá)到Ⅲ～Ⅴ類水,說(shuō)明該區(qū)域巖溶地下水受到不同程度的三氮污染,這可能與農(nóng)業(yè)肥料的使用和城市生活污水的排放有關(guān)。其余5種離子濃度均未超標(biāo)。3反應(yīng)區(qū)地表水文水化條件(1)巖溶地下水水位年動(dòng)態(tài)變化特征為多峰型、單峰型和平緩型三種。地下水水位動(dòng)態(tài)變化特征受水文地質(zhì)條件控制,多峰型主要分布于補(bǔ)給區(qū),基巖裸露區(qū)或覆蓋物較薄的基巖半裸露區(qū);單峰型主要分布在地表裸露的碳酸鹽巖地段,地貌上處于斜坡及槽谷邊緣;平緩型主要位于互層型不純碳酸鹽巖區(qū)。(2)巖溶地下水流量動(dòng)態(tài)同樣受水文地質(zhì)條件的控制,當(dāng)?shù)乇硌a(bǔ)給范圍發(fā)育有漏斗、落水洞、豎井等暫時(shí)性地表水補(bǔ)給,流量動(dòng)態(tài)變化對(duì)降水量反映極為敏感,較大降水后,歷時(shí)動(dòng)態(tài)曲線