陳曉虎,李 華,侍建國
(天津市水文水資源勘測管理中心,300061,天津)
天津市地下咸水分布廣、厚度大,主要分布在以武清縣大王古莊、河西務、河北屯、寶坻區(qū)新開口、口東、八門城為一線以南的廣大平原地區(qū),面積約9238.76 km2。其中淺層淡水、微咸水、咸水和苦咸水面積分別為 1073.97 km2、1944.04 km2、2802.97 km2和 3417.78 km2,占咸水總面積的11.7%、21%、30.3%和 37.0%。 咸水水體從內地到沿海逐漸增厚,呈一楔形體,位于淺層淡水與深層淡水之間。
天津市咸水水體底界埋深靠近北部邊界一般都小于40 m,向南逐漸加深;以王慶坨經楊柳青、萬新莊、東堤頭、葛沽、塘沽一線以南地區(qū)埋深均大于100 m;位于黃驊拗陷地區(qū)的大港咸水水體埋深最大,局部地區(qū)可達210m。
為了區(qū)分地下咸水的含水層巖性、水化學類型及含水介質場的結構,合理規(guī)劃地下咸水資源的開發(fā)利用,需對天津市地下咸水進行分區(qū)。以華北平原第四系水文地質結構為依據,天津市地下咸水資源分區(qū)可劃分為三級,即咸水區(qū)、子區(qū)和小區(qū)。
(1)潮白河、薊運河地下咸水區(qū)
①潮白河、薊運河古河道帶地下咸水子區(qū)
潮白河古河道帶地下咸水小區(qū)主要分布于寶坻區(qū)西北部和武清區(qū)東北部地區(qū)。該地區(qū)北部咸水底界埋深一般為40m左右,向東南部逐漸變深,一般為60~70m。含水層巖性主要以細砂、粉砂為主,東北部層厚一般為10~20 m,東南部則為 5~10 m,層數較多,單層薄。該小區(qū)主要為微咸水和咸水。
薊運河古河道帶地下咸水小區(qū)主要分布于寶坻區(qū)東部與寧河縣交界處以及寧河縣北部地區(qū)。咸水底界埋深一般為40m左右,含水層巖性主要為粉砂層,寧河縣東北部則以細砂層為主;含水層大都為沖積相,厚度較薄,一般為 5~10 m,層數 2~3層。該小區(qū)咸水體主要為微咸水和咸水。
②潮白河、薊運河沖積海積地下咸水子區(qū)
該地區(qū)主要包括武清區(qū)的大堿廠、大黃堡,寶坻區(qū)的周良莊、黃莊、里自沽、大唐莊,寧河縣南部以及漢沽區(qū)等地。咸水底界埋深一般為50~70m,含水層除漢沽區(qū)以海積相為主外,其他均以沖積相為主;含水層巖性以粉砂、細砂為主,厚度一般為15~25 m,至漢沽區(qū)地區(qū)一般為20~30 m,層數較多,單層厚度也比較薄。該子區(qū)主要為咸水。
(2)永定河地下咸水區(qū)
該區(qū)永定河古河道帶地下咸水區(qū),主要位于武清區(qū)的王慶坨、下朱莊、徐官屯一線以西地區(qū),還包括北辰區(qū)的南平王、雙街、上河頭一線以西北地區(qū)。咸水底界埋深一般為 80~100 m,局部地區(qū)大于100 m。含水層以沖積相為主,巖性主要以粉砂、細粉砂、細砂為主,厚度一般為 20~30 m,層數 3~4層。 該區(qū)主要為微咸水和咸水。
(3)海河沖積海積地下咸水區(qū)
該區(qū)為海河干流沖積海積地下咸水區(qū),主要包括北辰區(qū)東北部、東麗區(qū)、塘沽區(qū)、津南區(qū)、西青區(qū)東南部以及靜??h東部等地。咸水底界埋深一般為80~120 m,含水層主要為沖積相,大港區(qū)東部則以海積相為主;巖性主要為細砂、細粉砂以及粉砂;含水層厚度一般為15~25 m,東麗區(qū)東北部砂層較厚,可達25~35 m,含水層層數較多,單層厚度較薄。該區(qū)主要為咸水。
(4)子牙河地下咸水區(qū)
該區(qū)為子牙河古河道帶地下咸水區(qū),主要包括靜??h西部、西青區(qū)西北部、北辰區(qū)西南部以及市區(qū)等地。咸水底界埋深一般為70~100 m,靜??h中部底界埋深較小,約為60 m。含水層主要為沖積相,海積相次之;巖性主要為細砂、粉砂,局部地區(qū)為中砂和中細砂;含水層厚度一般為10~20 m,層數較多,單層厚度薄。該區(qū)主要為微咸水和咸水。
(5)漳衛(wèi)河地下咸水區(qū)
該區(qū)為漳衛(wèi)河沖積海積地下咸水區(qū),主要包括大港區(qū)和塘沽區(qū)南部等地區(qū)。咸水底界埋深大都為大于120 m,局部地區(qū)達到210 m。含水層主要為沖積相,海積相次之,在東部沿海地區(qū)為海積相。含水層巖性以細砂、粉砂為主,厚度一般為30~40 m,層數較多,單層厚度較薄。該區(qū)主要為咸水和鹽水。
天津市地下咸水主要賦存在第四系松散沉積物中,它的形成和演變是地理沉積環(huán)境、古氣候條件、水文地質條件以及海侵活動等多種因素綜合作用的結果。以下從氯離子和土層易溶鹽含量分布,咸化系數及rNa+/rCl-系數幾個方面對天津市地下咸水特征進行初步描述和分析。
(1)氯離子含量分布
淺層咸水在有上層淡水層地區(qū),由于受到上層淡水的影響,與無淺層淡水分布區(qū)相比,氯離子含量要低。氯離子含量小于1 g/L的咸水主要分布于雙樓、東雙塘、良王莊、楊柳青、劉馬莊、大黃堡、大口屯、黑狼口、黃莊至大辛一線以西地區(qū)。
深層咸水氯離子含量受淡水層影響較少,其分布規(guī)律為在古河道分布地區(qū)氯離子含量相對其他地區(qū)較低,主要表現在北部地區(qū)的永定河古河道、潮白河古河道和薊運河古河道等地。
(2)土層易溶鹽分布
所謂易溶鹽主要指水化學成分的8大離子即陽離子Na+、K+、Ca2+、Mg2+和陰離子 Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-組成的無機鹽。天津市地下咸水區(qū)土層易溶鹽含量水平分布由西向東、由西北向東南逐步增大,尤其在寧河東部、漢沽、東麗、津南、大港、塘沽等地區(qū),由于多次受到海侵影響,海水鹽化作用劇烈,土層易溶鹽含量相當高,因而形成了大片的鹽堿地。土層易溶鹽的垂向分布一般隨著深度的增加而含量減小。
土層易溶鹽含量高,致使地下水礦化度較高。據分析,影響地下水礦化度最靈敏的水化學成分是氯離子,其次為鈉離子。這兩種離子毫克當量、百分含量和礦化度自西向東、自西北向東南呈現出一致性同步增高規(guī)律。因此,天津市地下咸水區(qū)總體規(guī)律表現為:自西向東、自西北向東南,大陸鹽化作用逐漸減弱,陸相成因逐漸被海相成因所替代,至沿海地區(qū)基本上轉變?yōu)橐院O喑梢驗橹鞯南趟愋汀?/p>
(3)咸化系數分析
咸化系數是鑒別地下水是否受到海水入侵的標志。淡水的咸化系數小于1,咸水的咸化系數大于2,微咸水的咸化系數一般為1~2。天津市地下咸水的咸化系數分布規(guī)律是:由沿海到內陸逐步減小,大致以雙樓、大豐堆、良王莊、雙街、大黃堡至八門城一線為界,東部、東南部地區(qū)咸化系數大于3,而西部、西北部地區(qū)小于3。由此可以認為,天津市地下咸水以雙樓、大豐堆、良王莊、雙街、大黃堡至八門城一線為界,東部、東南部地區(qū)主要以海相為主,西部、西北部地區(qū)則以大陸鹽化相為主。
(4)rNa+/rCl-系數分析
鈉氯系數是判斷海相成因或與海相成因有關的地下水的常用方法。一般來說,海相成因的地下水鈉氯系數小于1,淡水或微咸水的鈉氯系數大于1。天津市地下咸水的鈉氯系數分布基本上以雙樹、東雙塘、良王莊、雙街、大黃堡、牛家牌、黑狼口至八門城一線為界,該線東部地區(qū)小于1,西部地區(qū)大于1。由此確認該線東部地區(qū)的地下咸水與海相成因有關。
天津市地下咸水資源豐富,而且其水質、水量以及空間分布變化很大,在大規(guī)模開發(fā)利用地下咸水之前,應根據地下咸水的水文地質特征,在規(guī)劃的基礎上做好水文地質詳查和環(huán)境地質災害評估工作。
在地下咸水資源的開發(fā)利用上要結合天津市的實際情況,采用科學合理的方法,因地制宜,合理開發(fā)。如在城鎮(zhèn)區(qū)、工業(yè)區(qū)、交通干線等地不宜開采,以保護地面建筑和設施;在靠近沿海一帶留防護帶,以防止海水入侵;在濕地附近不宜開采,以保護濕地資源等。這樣既能開發(fā)利用地下咸水資源,又可以達到保護環(huán)境的目的。
利用咸水淡化的先進技術,建立咸水淡化基地,以河北省滄州市的大豐莊工業(yè)咸水淡化和小型苦咸水淡化實例為借鑒,促進咸水淡化的產業(yè)化。
咸水淡化后形成的濃鹽水如果隨意排放,會對淺層水及土壤造成鹽污染。將濃鹽水蒸發(fā)制鹽,或將尾水存入水池中曬干,可避免對環(huán)境的二次污染,提高鹽水淡化產業(yè)的經濟效益。也可利用渠道系統將廢鹽水排入大海,但要做好渠道的防滲工作。
政府應加強對地下咸水開采利用技術的引導,制定優(yōu)惠政策,鼓勵企事業(yè)單位直接利用地下咸水資源,建立咸水淡化企業(yè)和苦咸水淡化站,使咸水資源最大程度地為地區(qū)經濟和社會發(fā)展服務。
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