济宁市地表水水化学特征分析

2020-05-21徐银凤于志强尹静章张海廷

治淮 2020年3期

孔舒徐银凤于志强尹静章张海廷曹燕

（1.山东省济宁市水文局济宁 272019 2.山东省水文局济南 250000 3.德州市水文局德州 253000）

1 概况

济宁位于鲁西南腹地，地处黄淮海平原与鲁中南山地交接地带，属淮河流域，境内河流众多，交叉密布全境，仅流域面积50km2以上的河流就有91条，总长度达1516km，流域面积大于1000km2的河流有7 条，所有河流都注入南四湖。湖东主要有泗河、洸氵府河、白马河等，属山溪性河流，峰高流急，洪水暴涨暴落；湖西主要有梁济运河、洙赵新河、新万福河、东鱼河等，为平原坡水河流，峰低而量大，洪水涨落平缓。

2 监测方案

2.1 评价范围

为客观反映济宁市水化学类型分布情况，本次水化学类型分析采用了济宁市水环境监测中心2016年的监测资料，选用了41 个监测点作为评价断面。在各个河流的市（县）界，入南四湖湖口处、济宁市各个水库站重点布设监测站。

2.2 监测项目及频次

监测项目为水温、pH、电导率、钙、镁、氯化物、硫酸盐、碳酸盐、重碳酸盐、总硬度、总碱度、溶解氧、高锰酸盐指数、化学需氧量(COD)、五日生化需氧量、氨氮等共37 个基本项目。

2016年水质站点监测频次为1 次/月，全年共监测12 次，本次评价使用年度监测结果平均值。

2.3 评价方法

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。水总硬度是指水中Ca2+、Mg2+的总量，它包括暂时硬度和永久硬度。根据《地表水资源质量评价技术规程》（SL395-2007），将水中总硬度按照标准划分为五级，见表1。

矿化度是地表水化学的重要属性之一，它可以直接地反映地表水的化学类型，又可以间接地反映地表水盐类物积累或稀释的环境条件。碳酸盐硬度与非碳酸盐硬度的总和，即暂时硬度与永久硬度的总和。根据水中矿化度的多少，按照标准划分为五级，见表2。

阿列金分类法是由俄国学者O.A.Aleken 提出的，按水体中阴阳离子的优势成分和阴阳离子间的比例关系分为四种类型：

Ⅰ型：rHCO3＞r(Ca2++Mg2+)，在S 类与Cl 类的Ca 及Mg 组中均无此型；

Ⅱ型：rHCO3＜r(Ca2++Mg2+)＜r(HCO3-+SO42-)，多数浅层地下水属于此型；

Ⅲ型：r(HCO3-+SO42-)＜r(Ca2++Mg2+)，或rCl-＞rNa+，此型为高矿化水；

表1 地表水总硬度分级标准表（单位：mg/L）

表2 地表水矿化度分级标准表（单位：mg/L）

第Ⅰ型水含有大量Na+与K+的火成岩地区形成的。水中主要含并且含较多Na+，这一类型水多半是低矿化度的，硬度小、水质好。

第Ⅱ型水硬度大于碱度。从成因上讲，该类型水与各种沉积岩有关，主要是混合水。大多属低矿化度和中矿化度的河水，湖水和地下水属于这一类型（有硬度）。第Ⅲ型水从成因上讲，也是混合水，由于离子交换使水的成分激烈地变化。成因是天然水中的Na+被土壤底泥或含水层中的Ca2+或Mg2+所交换。大洋水、海水、海湾水、残留水和许多高矿化度的地下水水属于此种类型（有氯化物硬度）。

第Ⅳ型水为酸性水。在重碳酸类水中不包括此类型，只有硫酸盐与氯化物类水中的Ca2+组与Mg2+组中才有这一型水。天然水中一般无此类型（pH＜4.0）。

水的上述类型的差异是水体所处自然地理环境造成的，一般来讲，它们有一定的地理分布规律。

3 水化学特征评价结果

3.1 总硬度

济宁市41 个总硬度评价点中，没有站点符合总硬度一级和二级标准，符合三级标准的有13 个，占比为31.7%；符合四级标准的有21 个，占比为51.2%；符合五级标准的有7 个，占比为17.1%。济宁市总硬度介于三级至五级之间，总硬度最低值出现在邹城市西苇水库；总硬度最高值出现在万福河孙庄监测站。

根据评价结果看出：济宁市地表水总硬度含量自东向西逐渐增大，这与矿化度评价结果相符。三级总硬度均集中在济宁东部（包括泗水县、曲阜县、兖州区、邹城东部）；济宁中部（包括邹城市西部、任城区、梁山县和微山县）总硬度水平均为四级，济宁西部（包括金乡县、鱼台县和嘉祥县）总硬度均属五级。

济宁东部的泗河平均总硬度为247mg/L，济宁中部的南四湖平均总硬度为346mg/L；梁济运河平均总硬度为369mg/L；洸氵府河平均总硬度为431mg/L；白马河平均总硬度为437mg/L，济宁西部的东鱼河平均总硬度为375mg/L；洙水河平均总硬度为504mg/L；洙赵新河平均总硬度为510mg/L；万福河平均总硬度为556mg/L。济宁市河流总硬度变化趋势与矿化度变化趋势基本相符。

3.2 矿化度

济宁市41 个矿化度评价点中，没有站点符合矿化度一级标准，符合二级标准的有1 个，占比为2.4%；符合三级标准的有6 个，占比为14.6%；符合四级标准的有25 个，占比为61.0%；符合五级标准的有9 个，占比为22.0%。济宁市矿化度介于二级至五级之间，矿化度最低值出现在邹城市西苇水库；矿化度最高值出现在洙赵新河红庙屯监测站。

根据评价结果看出：济宁市至东向西矿化度逐渐增大，三级及三级以下矿化度均集中在济宁东部（包括泗水县、曲阜县、兖州区）；济宁中部（邹城市、任城区、梁山县和微山县）矿化度水平均为四级，济宁西部（金乡县、鱼台县和嘉祥县）矿化度均在1000mg/L 以上。

济宁东部的泗河平均矿化度为438mg/L，济宁中部的南四湖平均矿化度为769mg/L；梁济运河平均矿化度为886mg/L；洸氵府河平均矿化度为941mg/L；白马河平均矿化度为875mg/L，济宁西部的东鱼河平均矿化度为1060mg/L；洙水河平均矿化度为1260mg/L；洙赵新河平均矿化度为1526mg/L；万福河平均矿化度为1485mg/L。

3.3 水化学类型

地表水中主要离子有K+、Na+、Ca2+、Mg+、和等八大离子。它们的总量常接近河水的矿化度。采用阿列金分类法，按水体中阴阳离子的优势成分和阴阳离子间的比例关系确定水化学类型。

4 主要河流水化学特征分析

4.1 泗河流域

本次评价在泗河及其支流上设置了8 个监测断面。根据检测结果分析：

总硬度：含量290～190mg/L，断面评价结果均属于三级。

矿化度：含量330～530mg/L，有2 个断面评价为四级，其余断面评价均为三级。

4.2 南四湖区域

本次评价在南四湖湖区上设置了11 个监测断面。根据检测结果分析：

总硬度：含量290～450mg/L，有2 个断面评价为三级，其余断面评价均为四级。

矿化度：含量600～1000mg/L，断面评价结果均为四级。

水化学类型：南四湖四个湖区虽然相连，但是其所属的水化学类型不同。南阳湖呈现出明显的型，其余三个湖区呈现型。

4.3 梁济运河流域

本次评价过程在梁济运河上设置了4 个监测断面。根据检测结果分析：

总硬度：含量360～390mg/L，断面评价结果均为四级。

矿化度：含量860～920mg/L，断面评价结果均为四级。

5 成果合理性分析

5.1 评价结果与地质地貌特征相符

济宁市地表水水质良好，天然水水化学特征与济宁市的地质地貌相吻合。如济宁东部为山前冲积平原地层，岩性主要有冲积、洪积的黄色黏土、砂及砂砾石等组成。本区的矿化度、总硬度均偏低，水化学类型以型为主；济宁西部为湖西黄泛平原区，岩性有砂质黏土、粉砂和亚砂土等组成，该区的矿化度、总硬度均偏高，水化学类型以型为主。