大连市地表水化学特征分析

(辽宁省大连水文局，辽宁 大连 116023)

大连市是辽宁省重要的沿海港口城市，西北濒临渤海，东南面向黄海，海岸线长2211km，占辽宁省海岸线总长度的65%。全市面积12574km2，陆地以山地丘陵为主，主要为千山山脉之延伸部分，绝大多数山地经长期风化和侵蚀形成低而缓的丘陵[1]。大连地区岩溶地形较多，以石灰岩为主。

大连市独特的自然地理条件使得区域河流以独流入海为主，流域集水面积较小，地表径流具有季节性，水文单元较为封闭，水资源利用率低、开发难度大[2]。近年来，大连地区持续干旱少雨，地表水资源未得到充分补给，加之人类活动对水体造成的污染逐年加重，亟需全面系统地掌握大连市天然水体化学特征情况。为此，辽宁省大连水文局开展了第三次水资源调查评价，依据《全国水资源调查评价技术细则》和相关标准及要求，对大连市25条主要河流44个地表水监测断面的天然水化学指标进行了全面的监测，监测范围基本覆盖了大连市境内的干流、主要支流、重要饮用水源地和水库[3]。

1 水化学特征评价项目与方法

1.1 分析评价项目

根据大连市2016年水化学监测资料及水化学地区分布特点，选择矿化度、总硬度、钾、钠、钙、镁、重碳酸盐、氯化物、硫酸盐、碳酸盐作为分析大连市河流水化学成分时空分布规律的主要指标。

1.2 评价方法

分别采用总硬度、矿化度和阿列金分类法进行评价。评价时采用年均值作为该项目的代表值。

1.2.1 矿化度和总硬度

矿化度是天然水化学成分测定的重要指标，能够直接反映天然水体中溶解性无机矿物质的含量总和。总硬度通常是以水中钙、镁含量的总和来表示。矿化度、总硬度是反映河流水化学特征的重要指标。低矿化度的水适于人类生产生活使用，当天然水体中矿化度含量高于1000mg/L时，属于高矿化度，不宜使用。人类生产生活用水对总硬度也有要求，一般生产用水选择低硬度水，生活用水的总硬度需适度，郑瑾[4]将总硬度低于140mg/L分类为软水，高于140mg/L定义为硬水。各种用途用水对矿化度和总硬度均有相应的要求，本次评价采用《中国水资源评价》中的矿化度、总硬度评价标准[5]，详见表1。

表1 河水矿化度、总硬度级别指标和评价

1.2.2 阿列金分类法

表2 地表水化学阿列金分类

在天然水中，C类Ⅰ型水的矿化度、总硬度小，水质良好；S类水的矿化度一般为500～1000mg/L，总硬度大，水质差；Cl类水的矿化度更高，水质更差，属咸水甚至盐水。

2 地表水化学特征的地区分布规律

2.1 河水矿化度分布

大连市25条大、中、小主要河流矿化度评价结果为：湖里河流域、英那河流域以及北大河评价结果均为三级；庄河流域评价断面4个，三级和四级各占50.0%；大沙河流域评价断面5个，四级和五级各占40.0%，六级断面占20.0%；复州河流域评价断面7个，其中三级和四级断面各占28.6%，四级占14.3%，六级占28.5%；马栏河和长山河评价结果为五级和六级断面各占50.0%；登沙河、岚崮河、青云河以及牧城河评价结果为六级；吊桥河四级和五级断面各占50.0%；其余11条河流评价结果均为五级，详见图1。

图1 大连市主要河流矿化度不同评价等级占比

大连市2016年矿化度分布见图2。从图2中可知，大连地区矿化度值由东北部的庄河向西南地区的旅顺呈增加趋势，最低矿化度出现在碧流河流域的碧流河水库断面，最低值为19.3mg/L，最高矿化度出现在登沙河断面，最高值为728.3mg/L。大连市降水特点是自西南沿海地区向东北部山区逐步增加，径流量也呈现相应的增加趋势，而水体矿化度的分布则出现与降水、径流相反的分布趋势。

图2 大连市河流2016年矿化度分布

大连市各级矿化度分布面积及其占全市面积的比例见表3。由表3可知，全市河流水体中矿化度分布分为四部分。第一部分矿化度分布小于50mg/L，评价等级为一级，属于极低矿化度水，占大连市总面积的0.35%，主要分布在碧流河水库库区；第二部分矿化度分布在100～300mg/L，评价等级为三、四级，属于低矿化度水，占大连市总面积的41.55%，主要分布在碧流河流域以东庄河市以及碧流河流域以西、大沙河流域刘大水库断面上游以及复州河流域松树水库断面上游之间的区域；第三部分矿化度分布在300～500mg/L，评价等级为五级，属于中等矿化度水，占大连市总面积的39.19%；第四部分矿化度大于500mg/L，评价等级为六级，属于较高等矿化度水，占大连市总面积的18.91%，主要分布在大连市中部地区、旅顺口区以及甘井子区西北部沿海区域。

表3 大连市河流各级别矿化度分布面积及其占全市面积的比例

2.2 河流总硬度分布

2016年大连市总硬度评价断面共44个，其中评价结果优于四级的断面0个；四级断面3个，占评价总断面的6.8%，总硬度为55～85mg/L；五级断面14个，占评价总断面的31.8%，总硬度为85～170mg/L；六级17个，占评价总断面的38.6%，总硬度为170～250mg/L；七级断面10个，占评价总断面的22.8%，总硬度大于250mg/L。

大连市25条大、中、小主要河流总硬度评价结果为：湖里河流域四级和五级各占50%；英那河流域全域评价结果为四级；庄河和北大河流域评价结果均为五级；大沙河流域评价断面5个，五级断面占60%，六级和七级各占20%；复州河流域评价断面7个，其中五级断面占57.1%，六级断面占42.9%；马栏河、长山河和岚崮河评价结果为六级和七级断面各占50%；登沙河、青云河、凌水河、龙王塘河、三十里河以及小孤山河6条河流评价结果为七级；吊桥河五级和六级断面各占50%；其余9条河流评价结果均为六级，详见图3。

图3 大连市主要河流总硬度不同评价等级占比

地表水的总硬度与矿化度关系较为密切，一般随着总硬度增高，矿化度也增大。从图4中可以看出，大连市河流总硬度与矿化度有着相近的地区分布规律。总硬度总体上由东北部庄河向西南部的旅顺呈增加趋势。最低总硬度出现在英那河流域的英那河水库断面，为68.7mg/L，最高总硬度出现在元台大桥断面，为372.0mg/L。

大连市各级总硬度分布面积及其占全市面积的比例见表4。由表4可知，大连市河流水体中总硬度分布也分为四部分。第一部分评价等级为四级，属于软水，面积占全市总面积的2.08%，主要分布在英那河水库流域；第二部分评价等级为五级，属于适度硬水，面积为5746.30km2，占大连市总面积的45.70%，主要分布在大沙河流域刘大水库断面上游、复州河流域松树水库断面上游区域以及碧流河流域以东庄河市；第三部分评价等级为六级，属于硬水，面积为4434.40km2，占大连市总面积的35.27%；第四部分评价等级为七级，属于极硬水，占大连市总面积的16.94%，主要分布在大连市中部地区、旅顺口区、高新园区以及甘井子区西南部。

图4 大连市河流2016年总硬度分布

表4 大连市河流各级别总硬度分布面积及其占全市面积的比例

2.3 地表水水化学类型分布

以阴离子分类来看：大连市地表水水化学类型主要是以重碳酸盐类为主，占评价断面的72.72%；其次是氯化物类，主要分布在金普新区、旅顺口区以及瓦房店西部沿海地区等大连市海水入侵比较严重的区域，占评价总断面的15.91%；硫酸盐类占比最小，占大连市评价总断面的11.37%。

以阳离子分组来看：大连市地表水化学类型绝大部分为钙组，占评价总断面的84.10%；其次为钠组，占评价总断面的9.08%；再次为镁组，占比6.82%。全市没有发现Ⅰ型和Ⅳ型水，其中绝大多数为Ⅲ型水，占评价总断面的86.36%，Ⅱ型水仅占13.64%。大连市各类型的水所占比例及各主要河流水化学类型详见表5。

表5 大连市地表水化学类型统计结果

3 结 语

随着人类活动对水环境影响的不断加深以及国家实施最严格的水资源管理制度的要求，全面监测评价地表水化学特征显得日益重要和迫切。在大连市第三次水资源评价时，对全市主要河流天然水化学成分进行了大规模的监测，本文对大连市地表水化学特征进行了评价研究，结果表明：大连市矿化度评价等级多以五级和优于五级为主，属于低中等矿化度水；总硬度评价等级以六级和劣于六级较多，属于硬水和极硬水。通过对水化学类型进行分析发现，地表水的硬度主要由钙盐引起。地表水中的各种离子，主要来源于降水、岩石风化和土壤溶解。大连市地质构造为千山山脉之延伸部分，多山地和丘陵，岩溶地形随处可见并以石灰岩为主。石灰岩经风化和化学淋溶作用将岩石内的钙元素溶于水中，通过地表或地下径流等形式最终迁移至水体中，成为大连市地表水化学成分中钙盐的主要来源。通过对大连市水化学特征进行研究，可为大连市的环境决策提供有效的信息，对于水环境保护和实现可持续发展具有重要意义。