曹妃甸地区地下水水化学场形成作用初步研究

摘要

随着曹妃甸地区开发建设规模的不断扩大，地下水开采量与日俱增和不断加剧的其他人类活动，深刻改变了地下水的天然赋存环境和区域水循环条件，可利用的地下水资源日趋减少，引发了一些相关的水资源，环境问题，如地面沉降、海（咸）水入侵、湿地退化等，严重影响了该地区工农业的发展。因而，对该地区地下水水化学场形成作用进行系统的研究，查明地下水化学场时空演变规律，具有重要的理论意义和实际价值。
　　 本文在野外调查和水样采集的基础上，首先阐述了曹妃甸地区地下水水动力场的变化规律，其次分析了地下水水化学类型的分布规律，然后研究了地下水水化学场形成的主要作用，最后为了进一步了解地下水系统中所发生的水文地球化学作用，本次研究根据区域水文地质条件，沿着地下水流动方向选择典型剖面，确定发生化学反应的可能矿物相和约束变量，采用反向水文地球化学模拟软件Phreeqc进行水-岩相互作用模拟，得到地下水水化学演化的最终结果。通过本次研究取得以下研究成果：
　　 曹妃甸地区浅层地下水多为咸水，总开采量较小，浅层地下水水动力场大体上保持天然状态，深层地下水是曹妃甸地区地下水的主要开采层位，受承压水补给条件差和长期超采影响，水位有所下降，局部地区出现降落漏斗，并有范围扩大的趋势。
　　 曹妃甸地区浅层地下水基本都为高矿化的C1-Na型，深层地下水以低矿化的HCO3-Na型为主，水化学类型具有一定的水平分带规律性。2008年和2009年地下水水化学类型自北向南总体变化均为HCO3-C1-Na-Ca→HCO3-Na-Ca→HCO3-Na→HCO3-C1-Na.
　　 通过Phreeqc软件对同一水流路径的采样点进行反向模拟，得出在模拟水流路径上主要发生方解石、白云石、岩盐、萤石溶解反应和石膏沉淀反应，同时伴随着阳离子交换作用。
　　 本次研究在定性分析了曹妃甸地区地下水水化学形成作用的基础上，首次利用反向水文地球化学模拟方法对该区深层地下水进行水-岩作用模拟，定量的分析了地下水的演化过程，揭示了水化学场的形成机理，为该区水化学场形成作用研究开辟了一个新的有效途径。