新乡市地表天然水化学特征分析与评价

2021-09-22王宇陈莉蔡二俭

河南水利与南水北调 2021年7期

王宇,陈莉,蔡二俭

(1.河南省新乡水文水资源勘测局，河南新乡 453002;2.河南省水文水资源局，河南郑州 450003;3.河南省周口水文水资源勘测局，河南周口466000)

0 前言

天然水化学特征是指未受人类活动污染的各类水体在自然界水循环中形成的化学特性。其化学特性由溶解和分散在大气中的离子、分子、胶体物质及悬浮固体成分、微生物和这些物质的含量决定。天然水中主要离子为Ca2+、Mg2+、Na+、K+、Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-，占天然水离子总量的99%。天然水水质是水资源评价的重要内容。通过对地表水天然水化学特征分析与评价，掌握地表水化学特征及其时空分布规律，从而可为水资源保护提供更好的依据。

1 区域概况

新乡市地处河南省北部，南临黄河，与省会郑州、古都开封隔河相望；北依太行，与鹤壁、安阳毗邻；西连煤城焦作，与晋东南接壤；东接油城濮阳，与鲁西相连。新乡市现辖两市(辉县市、卫辉市)、六县〔新乡县、获嘉县、原阳县、延津县、封丘县、长垣市(河南省直管县)〕、四区(卫滨区、红旗区、牧野区、凤泉区)以及两个国家级开发区(新乡高新技术产业开发区和新乡经济技术开发区)、一个全省城乡一体化示范区(平原城乡一体化示范区)。新乡市地理坐标为东经113°23′～114°59′，北纬34°53′～35°50′。河流分属于黄河、海河两大流域。行政区总面积7 198 km2，平原占总面积的78%，为黄河冲积平原和太行山东南麓山前倾斜平原；山丘区占总面积的22%，属太行山脉南端。山地以低山为主，间有山间盆地。

新乡市按流域划分属海河流域和黄河流域，参与水功能区划的河流共18条，分别是卫河、沧河、百泉河、大沙河、大狮涝河、东孟姜女河、西孟姜女河、共产主义渠、淇河、人民胜利渠、石门河、峪河、黄河、黄庄河、柳青河、天然文岩渠、文岩渠、天然渠等。

2 分析与评价

2.1 评价基本要求

2.1.1 评价范围

评价对新乡市重要水功能区的39个测站进行了水化学项目补充监测，其中，海河流域24个，黄河流域15个；主要河流有卫河、沧河、百泉河、大沙河、大狮涝河、东孟姜女河、西孟姜女河、共产主义渠、淇河、人民胜利渠、石门河、峪河、黄河、黄庄河、柳青河、天然文岩渠、文岩渠、天然渠及黄河干流等19条河流；主要涉及行政区域包括牧野区、红旗区、卫滨区、凤泉区、新乡县、卫辉市、辉县市、获嘉县、原阳县、延津县、封丘县和长垣市等12个县级行政区。

水化学分析选择水质站点共8个，分别为开封大桥、高村、淇门、饮马口、六店村107国道公路桥上、107公路桥、西孟入口和卫辉市倪湾乡洪庄。其中，黄河流域2个，所在河流为黄河干流，所分布行政区域均为封丘县；海河流域6个，所在河流为卫河和共产主义渠，所分布行政区域为卫辉市、新乡县、牧野区和卫滨区。

水化学分析选择8个水质站点，占水质监测站点总数的20.50%。主要分布在黄河流域的北部、海河流域的西部和东部等水化学特征受人类活动影响相对较小的区域。其余水质监测站点主要为城镇站或接近城镇的站点，水化学特征受人类活动影响较大。

流域地表水水质测站具体情况见表1。

表1 流域地表水水质测站情况表

2.1.2 评价项目

地表水天然水化学特征评价项目为矿化度、总硬度、钾、钠、钙、镁、重碳酸盐、氯化物、硫酸盐、碳酸盐10项。

2.1.3 评价内容和方法

①总硬度和矿化度分布；②采用阿列金分类法划分的水化学类型。

2.2 水化学特征分析

水化学特征分析主要对地表水矿化度和总硬度进行分级评价，同时依据水化学监测数据确定其水化学类型。地表水矿化度和总硬度分级标准见表2。

表2 地表水矿化度和总硬度分级标准

2.2.1 地表水矿化度

根据海河流域6个代表站资料统计，矿化度变幅在706～2 123 mg/L之间，分布情况是：卫河饮马口测站矿化度较低、卫河卫辉市倪湾乡洪庄站点矿化度较高、共产主义渠的六店村107国道公路桥测点矿化度较高。黄河流域2个代表站资料统计，矿化度变幅在616～716 mg/L之间，分布情况是：开封大桥站点矿化度较低、高村站矿化度相对较高。统计计算水资源三级区矿化度平均值，其总的分布规律是海河流域大，黄河流域小。

海河流域漳卫河平原区的矿化度偏大，平均值为1 315 mg/L。黄河流域花园口以下干流区间矿化度较小，平均值为666 mg/L。

2.2.2 地表水硬度

总硬度为碳酸盐硬度与非碳酸盐硬度的总和。河水总硬度随矿化度的增加而增加，地区分布规律基本与矿化度相同。

海河流域6个代表站资料统计显示，总硬度值变幅在329～591 mg/L之间，平均总硬度值为452 mg/L。黄河流域2个代表站资料统计，总硬度值变幅在304～308 mg/L之间，平均值为306 mg/L。海河流域硬度偏大重要受两个方面的影响，一是漳卫河平原区土质中石灰成分较高，受底质及冲刷汇入影响，大量钙质溶解于水中，河水硬度增大；二是漳卫河平原区普遍地势平坦，再叠加水利工程的影响，河流普遍流速缓慢，地表水与地下水互补交换较多，钙质溶解于水中机会较多。

2.2.3 地表水的化学类型

地表水中主要离子有K+、Na+、Ca2+、Mg+、Cl-、SO42-、HCO3-和CO32-八大离子。它们的总量又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。

按照优势阳离子将地表水化学类型划分为三类：重碳酸盐水(HCO3-和CO32-)、硫酸盐水和氯化物水。此次测量地表水化学类型结果为海河流域和黄河流域全部为SⅡNa型水。新乡市地表水水化学监测参数见表3。

表3 新乡市地表水水质测站水化学参数表

综上所述，通过统计计算水资源三级区矿化度平均值，地表水矿化度总的分布规律是海河流域大，黄河流域小。海河流域地表水矿化度偏大的原因主要是新乡市所辖海河流域内人口密度较大，工业较发达，污染比较严重，受人类活动影响较大；该区域多年平均降雨量只有640.70 mm降水较少，天然水径流量也较小。海河流域硬度偏大，主要原因是漳卫河平原区土质中石灰成分较高，通过天然径流汇入，河水硬度增大；地表水与地下水互补交换较多，钙质溶解于水中机会较多。采用阿列金分类法确定海河流域和黄河流域全部为SⅡNa型水。

2.3 与二次调查评价成果对比分析

矿化度与新乡市第二次水资源调查评价相比，地表水水质测站的测量地点发生了改变，本次测量地表水矿化度较第二次调查的数值偏低，变幅也较小。

硬度与新乡市第二次水资源调查评价相比，地表水水质测站的测量地点发生了改变，本次测量地表水硬度较第二次调查的数值偏低，变幅较小。

水化学类型与新乡市第二次水资源调查评价相比，地表水水质测站的测量地点发生了改变，相比较于第二次调查结果：海河流域以重碳酸盐类和硫酸盐类为主，为CⅡCa型、CⅢCa型和SⅡCa型、SⅡNa型；黄河流域全部为重碳酸盐类，为CⅡCa型、CⅡNa型。本次测量地表水化学类型结果为海河流域和黄河流域全部为SⅡNa型水，水化学类型减少了。