石嘴山市地下水质评估探究

本次研究地下水水质评价是从生活用水、一般锅炉用水和农田灌溉用水等方面进行评价，其中生活用水、一般锅炉用水分别对第Ⅰ、第Ⅱ、第Ⅲ含水岩组进行评价，农田灌溉用水只对潜水（第Ⅰ） 含水岩组进行评价。

1.生活用水水质评价

（1） 评价因子和方法

水质评价选用色度、浑浊度、pH、总硬度、溶解性总固体、硫酸盐、氯化物、铁、锰、铜、锌、挥发性酚类、硝酸盐、亚硝酸盐、氨氮、氟化物、氰化物、汞、砷、镉、铬、铅等22 项作为评价因子。

评价方法依据中华人民共和国《地下水质量标准》（GB/T14848-2015） 进行地下水水质评价，水质评价采用综合指数法。

综合评价分值F，按以下公式计算：

式中：

——单项组分评价值Fi 的平均值；

Fmax——单项组分评价分值Fi 中的最大值；

n——项数。

单项组分评价值Fi 按下式计算：

式中：

Fx——某因子实测值；

Fb——某因子《地下水质量标准》Ⅲ类水水质标准值。

根据水质单项因子对照表3-2 评价水质综合指数F 值，根据水质综合指数F 值，按表3-3 划分地下水水质级别。

表3-2　单项组分评价分值对照表

表3-3　地下水水质级别表

地下水质量评价，根据水质级别和溶解性总固体、氟化物含量综合评价（见表3-4）。

表3-4　地下水质量综合评价分级表

（2） 水质评价

①潜水（第Ⅰ含水岩组）

根据地下水质量级别结合溶解性总固体、氟化物含量综合评价，本区潜水（第Ⅰ含水岩组） 可分为四级见图3-4。

Ⅰ级：可供饮用的地下水。

主要分布在石嘴山盆地与石嘴山市大武口区九泉村至石嘴山市平罗县崇岗镇，该区地下水水位埋藏较深，受人为因素影响小，为地下水径流区。地下水温在12～14℃，地下水水质级别小于2.5，为良好水。

Ⅱ级：适当处理可供饮用的地下水。

分布在黄河平原大部分地区，主要是一般化学指标超出生活饮用水标准，其中包括氯化物、总硬度、铁离子，地下水质级别是0.25～4.24，为较好水。

图3-4　第Ⅰ含水岩组水质分区图

Ⅲ级：可供工农业利用的地下水。

主要分布在石嘴山市平罗县宝丰镇—石嘴山市平罗县灵沙乡、黄河以东的石嘴山市平罗县红崖子乡—石嘴山市平罗县，主要是一般化学指标超标，其中有硫酸盐、氯化物、总硬度、铁离子；黄河以东地区主要是氟化物超标。地下水质级别4.25～7.2，为较差水。

Ⅳ级：不可直接利用的地下水。

主要分布在惠农区园艺场以南—惠农区礼和乡以北地区，一般化学指标中总硬度、铁离子、氯化物、硫酸盐、溶解性总固体超标。地下水质级别大于7.2，为极差水。

②第Ⅱ含水岩组

根据地下水质量级别结合溶解性总固体、氟化物含量进行综合评价，本区第Ⅱ含水岩组可分为四级见图3-5。

图3-5　第Ⅱ含水岩组水质分区图

Ⅰ级：可供饮用的地下水。

主要分布在大武口地区与平罗县崇岗镇以东、沙湖以西地区，地下水水质级别小于2.5，为良好水。

Ⅱ级：适当处理可供饮用的地下水。

分布在燕子墩—胜利村以南地区，一般化学指标中硫酸盐、氯化物、铁离子超标，少部分的总硬度、溶解性总固体超标，地下水质级别为0.25～4.24，为较好水。

Ⅲ级：可供工农业利用的地下水。

主要分布在黄河平原北部的石嘴山市惠农区燕子墩乡汪家庄—石嘴山市平罗县宝丰镇—平罗县灵沙乡、南部的平罗县姚伏镇、黄河东部的平罗县红崖子乡施家台子村，一般化学指标中硫酸盐、氯化物、总硬度、铁离子超标，黄河以东地区主要是氟化物超标。地下水质级别为4.25～7.2，为较差水。

Ⅳ级：不可直接利用的地下水。

主要分布在惠农区园艺场以南、惠农区礼和乡以北地区，一般化学指标中总硬度、铁离子、氯化物、硫酸盐、溶解性总固体超标。地下水质级别大于7.2，为极差水。

③第Ⅲ含水岩组

根据地下水质量级别结合溶解性总固体、氟化物含量进行综合评价，本区第Ⅲ含水岩组可分为四级见图3-6。

第Ⅲ含水岩组与第Ⅱ含水岩组分布特征及一般化学指标超标因子基本一致，其分布特征：I 级水分布在平罗西南部的常青地区。Ⅱ级水主要分布在惠农区燕子墩乡—平罗县姚伏镇一带。Ⅲ级水广布在惠农区园艺场—平罗县宝丰镇一带和黄河东部的高仁地区。Ⅳ级水分布在惠农区的灵沙地区，主要超标项目为氯化物、硫酸盐、铁离子、总硬度。

2.一般锅炉用水水质评价

根据一般锅炉用水水质评价指标，从地下水的成垢作用、起泡作用及腐蚀作用对研究工作区地下水进行评价。

图3-6　第Ⅲ含水岩组水质分区图

（1） 锅炉用水评价指标及方法

一般锅炉用水水质评价指标见表3-5。

表3-5　一般锅炉用水水质评价指标

续表

①成垢作用

通过水垢系数值的计算，对生成沉淀物性质进行分类后予以量化和评价。

计算公式：

式中：

Kn——硬垢系数；

H0——锅垢总重量（mg/L）；

Hn——硬垢重量（mg/L）；

S——水中悬浮物含量（mg/L）；

C——水中胶体含量（mg/L）；

SiO2——二氧化硅含量（mg/L）；

rFe2+、rMg2+、rCa2+……各种离子的物质的量浓度（mmol/L）。

②起泡作用

采用起泡系数F 评价。

计算公式如下：

F=62rNa++78rK+

式中：

F——起泡系数；

rNa+、rK+的物质的量浓度（mmol/L）。

③腐蚀作用

水的腐蚀性按腐蚀系数（KK） 进行定量评价。

对酸性水：

对碱性水：

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式中：

KK——腐蚀系数；

rFe2+、rMg2+……各种离子的物质的量浓度（mmol/L）。

（2） 锅炉用水水质评价

根据锅炉用水水质评价标准，对研究区内各含水层进行水质类型分层评价。

①潜水（第Ⅰ含水岩组）

根据以上各式，对研究区内潜水（第Ⅰ含水岩组） 地下水的锅垢总量、硬垢系数、起泡作用及腐蚀作用进行综合评价（见表3-6、图3-7）。

表3-6　一般锅炉用水水质评价

Ⅰ1 区：适合锅炉用水。

主要分布于石嘴山盆地与贺兰山前洪积倾斜平原区，地下水主要为锅垢很少的或少的，软垢质的或软硬垢质的，不起泡或半起泡的，非腐蚀性水。

Ⅰ2 区：基本适合锅炉用水。

主要分布于黄河平原的西部与南部的简泉农场—前进农场地区，地下水主要为锅垢少的或锅垢多的，软硬垢质或硬垢质的，半起泡或起泡的，非腐蚀性水。

Ⅰ3 区：不太适合锅炉用水。

主要分布于黄河平原中西部，地下水主要为锅垢多的，硬垢质或软硬垢质的，起泡的，非腐蚀性水。

图3-7　潜水锅炉用水水质评价分区图

Ⅰ4 区：不适合锅炉用水。

主要分布于黄河平原中东部的惠农区西河桥村—惠农区燕子墩乡西永固村—平罗县高庄乡—平罗县宝丰镇地区，地下水主要为锅垢多或很多的，硬垢质的，起泡的，腐蚀性水。

②第Ⅱ含水岩组

根据地下水的锅垢总量、硬垢系数、起泡作用及腐蚀作用评价指标，综合评价结果见表3-7、图3-8。

表3-7　一般锅炉用水水质评价

图3-8　第Ⅱ含水岩组锅炉用水水质评价分区图

Ⅱ1 区：适合锅炉用水。

主要分布于黄河平原西南部的大武口区明水湖农场—平罗县崇岗镇地区，地下水主要为锅垢很少、锅垢少的，软垢质、软硬垢质的，不起泡、半起泡的，非腐蚀性水。

Ⅱ2 区：基本适合锅炉用水。

主要分布于黄河平原中南部的平罗县高庄乡—平罗县姚伏镇地区，地下水主要为锅垢很少、锅垢少的，软垢质、软硬垢质的，起泡的，非腐蚀性水。

Ⅱ3 区：不太适合锅炉用水。

主要分布于平原中部，分布面积较小，地下水主要为锅垢少的、锅垢多的，硬垢质的，起泡、半起泡的，非腐蚀性水。

Ⅱ4 区：主要分布于平原区中北部的惠农区西河桥村—惠农区燕子墩乡西永固村—平罗县灵沙乡地区，地下水主要为锅垢多的、锅垢很多的，硬垢质的，起泡的，腐蚀性水。

③第Ⅲ含水岩组

第Ⅲ含水岩组与第Ⅱ含水岩组水质特征与分布规律基本相似，综合评价结果见表3-8、图3-9。

表3-8　一般锅炉用水水质评价

续表

图3-9　第Ⅲ含水岩组锅炉用水水质分区图

Ⅲ1 区：适合锅炉用水。

主要分布于黄河平原西南部的大武口区平罗县崇岗镇—平罗县前进农场地区，地下水主要为锅垢很少、锅垢少的，软垢质的，不起泡、半起泡的，非腐蚀性水。

Ⅲ2 区：基本适合锅炉用水。

主要分布于黄河平原中南部的大武口区明水湖农场—平罗县六中地区，地下水主要为锅垢很少的、锅垢少的，软垢质的，起泡的，非腐蚀性水。

Ⅲ3 区：不太适合锅炉用水。

主要分布于黄河平原中部的惠农区简泉农场—平罗县高庄乡地区，地下水主要为锅垢少的、锅垢多的，软硬垢质、硬垢质的，起泡的，非腐蚀性水。

Ⅲ4 区：不适合锅炉用水。

主要分布于黄河平原中北部的西河桥—惠农区西永固村—平罗县灵沙乡地区及黄河东部，地下水主要为锅垢多的、锅垢很多的，硬垢质的，起泡的，腐蚀性水。

从一般锅炉用水水质综合评价总体看，研究区西南部第Ⅰ、第Ⅱ、第Ⅲ含水岩组水质普遍较好，均适合于锅炉用水，研究区东北部第Ⅰ、第Ⅱ、第Ⅲ含水岩组水质均较差，不适合锅炉用水。

3.农田灌溉用水水质评价

地下水中含有不同的盐类，有的是农作物生长必需的营养成分，有的则为过量的有害盐类，过量的有害盐类直接影响作物生长及土壤理化性质的改变。农田灌溉水质评价一般要考虑地下水水温、pH、含盐量及盐分组成。

农田灌溉水质评价采用灌溉系数分级，以灌溉系数、溶解性总固体、盐度、碱度作为分类指标，按不同类别进行水质评价。

（1） 灌溉用水评价指标及计算方法

①灌溉系数

式中：

Ka——灌溉系数；

rNa+、rCL-、rSO2-……各种离子的物质的量浓度（mmol/l）。

②综合危害

综合危害指地下水中各种盐类的总含量，用溶解性总固体表示。

③盐度

地下水的盐害程度用盐度表示，液态下的氯化钠和硫酸钠是最大危害含量。

当rCL-+rSO2-＜rNa+时，盐度=rCL-+rSO2-

当rNa+＜rCL-+rSO2-时，盐度=rNa+

④碱度

地下水的碱害程度用碱度表示，液态下的碳酸钠和重碳酸钠是最大危害因素。

碱度=（rHCO3-+rCO32-） —（rCa2++rMg2+） 碱度为负值时盐度则起主导作用。

分类评价指标见表3-9、表3-10。

表3-9　灌溉系数分级评价标准

表3-10　农田灌溉用水水质评价指标

（2） 农田灌溉水质评价

根据地下水的灌溉系数、溶解性总固体、盐度和碱度评价指标，进行综合评价，评价结果见表3-11、图3-10。

表3-11　农田灌溉用水水质评价

图3-10　农田灌溉用水水质评价分区图

Ⅰ1 区：完全适合于灌溉的水。

主要分布在石嘴山盆地与贺兰山前冲洪积倾斜平原地区，石嘴山盆地地下水温11～12℃，pH6～8.1；贺兰山前冲洪积平原区地下水温10～13℃，pH7.5～8.35。使用该地区地下水长期灌溉，对农作物生长和土壤不产生不良影响，地下水属于水质好的淡水，完全适合于农田灌溉。

Ⅰ2 区：基本适合于农田灌溉的水。

主要分布在黄河平原中西部的大武口区明水湖农场—平罗县通城村地区，地下水温10～12℃，pH7.9～8.15；使用该区地下水进行农田灌溉，在无排水措施或排水不良时，长期灌溉对农作物生长和土壤有一定的影响；但是在有一定排水措施的条件下，注意灌溉方法、合理灌溉，可使农作物生长良好，避免土壤盐渍化。该区地下水属于中等水质，基本适合于农田灌溉用水。

Ⅰ3 区：不太适合于农田灌溉的水。

主要分布在黄河平原中部与黄河东部地区，地下水温10～12℃，pH7.4～8.2；使用该区地下水进行农田灌溉时，必须注意灌溉方法，采取相应的排灌措施，否则会对农作物生长产生不良影响，引起土壤盐渍化。该区地下水属于盐碱水，不太适合于农田灌溉用水。

Ⅰ4 区：不适合于直接灌溉的水。

主要分布在黄河平原东北部的惠农区西河桥村—惠农区庙台乡—平罗县灵沙乡等地区，地下水温11～13.8℃，pH7.5～8.3。使用该区地下水进行农田灌溉时，对农作物有很大的影响，可迅速产生土壤盐渍化，即使在特别干旱时，也尽量避免过量灌溉农田。该区地下水属于重盐碱水，不适合于直接灌溉用水。