天津华北地质勘查局核工业二四七大队，天津301800
摘 要：研究区20m以浅的地层分布不连续，湖沼相沉积层⑤1粉质粘土局部缺失，无法作为潜水与微承压水相对隔水层。潜水含水层为弱—中等透水层，下部的相对隔水层以粉质粘土为主，为微透水层，不能完全阻隔潜水与微承压水之间的水力联系。微承压含水层为中等—强透水层，该含水层分布稳定。研究区潜水与微承压水水质差异不大，且水化学类型也相近，说明潜水与微承压水联系密切。
关键词：地下水；水文地质特征；水质分析
0 引言
天宝工业园区位于天津市宝坻区西北部，范围东至蓟宝公路，南至北环路，西至宝武线，北至京哈高速公路防护绿带南边界，面积约19.34平方公里。园区地理位置优越，交通十分便利。园区以高科技企业为龙头，以现代制造业为基础，主要发展信息产业、机电产业、新型建材、环保工程、生态农业以及其它高附加值产业。
1 研究区水文地质特征
1.1 地层岩性
根据本次勘察及收集的资料，研究区场地范围内最大勘探深度50m以内地层主要为：人工素填土（Qml）、全新统上组河床～河漫滩相沉积层（Q43al）、全新统湖沼相沉积层（Q43l+h）、全新统下组河床～河漫滩相沉积层（Q41al）、上更新统第五组河床～河漫滩相沉积层（Q3eal）、上更新统四组滨海～潮汐带相沉积层（Q3dmc）、上更新统第三组河床～河漫滩相沉积层（Q3cal）。
1.2 含水层特征
（1）潜水含水层
研究区上部潜水以第Ⅰ陆相层湖沼相沉积（Q43l+h）地层为主要含水层，含水层岩性以粉质粘土、粉土、粉砂为主，含水层底界埋深一般在11.5-16.7m，局部地段埋深在23.7-25.1m，潜水含水层分布较均匀，厚度一般为7～9m。上部潜水与微承压水之间的相对隔水层以第Ⅱ陆相层（Q41al）粉质粘土，Q41al层粉质粘土分布不稳定，在局部具有弱透水性个别地段还有“天窗”。该层地下水流向大致为自西北向东南方向径流。
潜水在水平方向上的渗透性差异较大，潜水水位埋深一般在1.6～2.5m，主要依靠大气降水以及地表径流下渗进行补给，故地下水位波动较大，潜水的分布区域较广，其高水位时期出现在夏季雨期9月。
（2）微承压含水层
微承压水主要赋存于第Ⅱ陆相层（Q41al）、第Ⅲ陆相层（Q3eal）的粉砂细砂层中，该段含水层的顶板深度在17～25m，底板深度范围在39～45m。该段含水层以粉砂、细砂层为主，含水层富水性较大，该层含水层厚度分布空间较不均匀，研究区西侧粉砂层分布较薄，研究区东侧粉砂层分布较厚。
微承压水的含水层厚度相对较大，其分布相对稳定，动态变化不显著。稳定水位埋深一般在3.5～4.5m左右。上部潜水对微承压水进行补给，同时，微承压水也以渗透方式为下层含水层进行补给，水位变化幅度小，不受季节变化影响。
1.3 含水层渗透性分析
结合研究区工程地质勘察，在研究区内设置15组抽水试验孔进行野外试验，采集了62件原状土样进行室内渗透试验。通过野外抽水试验和室内渗透试验，获得研究区50m以浅地下水各含水层的渗透系数范围值（表1）。
表1浅层地下水含水层土层渗透系数
地层 编号 | 岩性 | 室内实验 | 抽水试验 （m/d） | ||
水平（m/d） | 垂直（m/d） | ||||
潜水含水层 | ④1 | 粉质粘土 | 0.00058～0.0012 | 0.00075～0.0013 | 0.6～1.5 |
④2 | 粉土 | 0.051～0.086 | 0.076～0.095 | ||
⑤1 | 粉质粘土 | 0.005～0.0078 | 0.0046～0.0089 | ||
⑤2 | 粉土 | 0.034～0.065 | 0.041～0.067 | ||
⑤3 | 粉砂 | 0.24～0.32 | 0.33～0.36 | ||
微承压含水层 | ⑧2 | 粉砂 | 0.11～0.28 | 0.23～0.65 | 8～14 |
⑨1 | 粉质粘土 | 0.0063～0.0089 | 0.0036～0.0092 | ||
⑨2 | 粉砂 | 0.14～0.52 | 0.24～0.76 | ||
潜水含水层渗透系数范围是k=0.6～1.5m/d，为弱—中等透水层，下部的相对隔水层以第Ⅱ陆相层（Q41al）粉质粘土为主。第Ⅱ陆相层（Q41al）粉质粘土层垂向渗透系数在10-6cm/s数量级，为微透水层，不能完全阻隔潜水与微承压水之间的水力联系。
微承压含水层渗透系数为8～14m/d，为中等—强透水层，该含水层分布稳定，第Ⅲ陆相层（Q3eal）中的粉细砂多呈透镜体分布。微承压含水层下部的隔水层以Ⅳ陆相的粉质粘土为主，层厚大且稳定。
1.4 潜水与微承压水水力联系
通过大量的抽水试验观测结果，可以得到下面的微承压水水位恢复曲线。在天然状态下，下部微承压水水位恢复特点是：初期约半个小时内，水位上升很快，可达地面下8m左右，以后水位上升速度逐渐变慢。经过长时间的恢复，水位逐渐接近上部潜水水位。因此可以看出，上部潜水与微承压水具有较强的水力联系（图1）。
图1 抽水试验微承压水水位恢复曲线
2 水质分析
2.1 地下水水质监测结果
根据研究区所在区域环境地质特征，以地下水调查和监测资料为依据，基于《地下水质量标准》（GB/T14848-2017）的相关要求，本次潜水水质监测数据收集，重点收集了地下水七大离子和基本水质因子数据，潜水水质监测数据见表2。
表2潜水水质监测结果
编号 | pH | 钾离子 mg/L | 钠离子 mg/L | 钙离子 mg/L | 镁离子 mg/L | 碳酸氢根mg/L | 硫酸盐 mg/L | 氯化物 mg/L | 氨氮 mg/L | 硝酸盐 mg/L | 亚硝酸盐mg/L |
Q1 | 7.71 | 0.99 | 122.3 | 63.21 | 40.11 | 525.82 | 204.17 | 99.4 | 0.23 | 0.95 | 0.018 |
Q2 | 7.54 | 0.95 | 99.5 | 90.5 | 41.7 | 424 | 97.3 | 133 | <0.01 | 9.89 | 0.008 |
Q3 | 7.51 | 0.066 | 292 | 44.6 | 33.8 | 399 | 397 | 65.4 | 0.011 | 9.8 | 0.42 |
Q4 | 7.45 | 0.7 | 143.7 | 91.4 | 35.5 | 447.9 | 90.7 | 137.9 | 0.1 | 8.85 | 0.066 |
Q5 | 7.45 | 1.74 | 113 | 74.2 | 45.4 | 544 | 74.5 | 43.3 | 0.103 | <0.1 | 0.009 |
续表2潜水水质监测结果
编号 | 挥发性酚mg/L | 氰化物 mg/L | 氟化物mg/L | 总硬度 mg/L | TDS mg/L | 砷 mg/L | 汞 mg/L | 铅 mg/L | 铁 mg/L | 耗氧量mg/L | 石油类mg/L |
Q1 | ＜0.002 | 0.004 | 0.66 | 350.28 | 668 | 0.006 | 0.00005 | 0.001 | 0.346 | 1.55 | 0.25 |
Q2 | <0.001 | <0.001 | 1.48 | 402 | 776 | <0.001 | 0.000106 | <0.001 | 0.109 | <0.400 | <0.02 |
Q3 | <0.001 | 0.002 | 1.96 | 288 | 1057 | 0.002 | <0.00005 | 0.011 | 0.122 | 2.94 | 0.025 |
Q4 | <0.0003 | <0.001 | 1.17 | 374.3 | 723.8 | <0.001 | <0.0001 | 0.002 | <0.01 | 2.29 | <0.05 |
Q5 | 0.001 | <0.001 | 1.39 | 346 | 568 | 0.002 | <0.050 | <0.001 | <0.040 | 1.18 | 0.04 |
本次工作采集了5组微承压水样进行分析化验，样品的采集、保存、分析与质量控制均按《地下水环境检测技术规范》进行，微承压水水质监测数据见表3。
表3微承压水水质监测结果
编号 | pH | 钾离子 mg/L | 钠离子 mg/L | 钙离子 mg/L | 镁离子 mg/L | 碳酸氢根mg/L | 硫酸盐 mg/L | 氯化物 mg/L | 氨氮 mg/L | 硝酸盐 mg/L | 亚硝酸盐mg/L |
S1 | 7.65 | 2.6 | 75.5 | 92.3 | 39.8 | 409.4 | 78.7 | 114.1 | 0.29 | 1.05 | 0.475 |
S2 | 8.15 | 1.7 | 105 | 44.9 | 19.2 | 341.1 | 93.5 | 33 | 0.18 | 1.02 | 0.575 |
S3 | 7.95 | 1.9 | 131.6 | 60.3 | 51.9 | 418 | 173.4 | 90.4 | 0.02 | 1.82 | 0.19 |
S4 | 7.77 | 8.5 | 95.5 | 63.5 | 27.4 | 253.2 | 79 | 130.8 | 0.19 | 12.84 | 1.012 |
S5 | 7.66 | 3.9 | 113.6 | 61.2 | 42.3 | 479 | 66.4 | 79.8 | 4.36 | 1.33 | 0.142 |
续表3微承压水水质监测结果
编号 | pH | 钾离子 mg/L | 钠离子 mg/L | 钙离子 mg/L | 镁离子 mg/L | 碳酸氢根mg/L | 硫酸盐 mg/L | 氯化物 mg/L | 氨氮 mg/L | 硝酸盐 mg/L | 亚硝酸盐mg/L |
编号 | 挥发性酚mg/L | 氰化物 mg/L | 氟化物mg/L | 总硬度 mg/L | TDS mg/L | 砷 mg/L | 汞 mg/L | 铅 mg/L | 铁 mg/L | 锰 mg/L | 耗氧量mg/L |
S1 | <0.0003 | <0.001 | 0.85 | 394.4 | 608 | 0.001 | <0.00004 | 0.008 | 0.01 | 0.02 | 5.35 |
S2 | <0.0003 | <0.001 | 1 | 191.2 | 468 | 0.001 | <0.00004 | 0.007 | 0.04 | 0.019 | 4.14 |
S3 | <0.0003 | <0.001 | 0.96 | 364.3 | 719 | 0.008 | <0.00004 | 0.007 | 0.05 | 0.04 | 2.73 |
S4 | <0.0003 | <0.001 | 0.52 | 271.2 | 531 | 0.001 | <0.00004 | 0.006 | <0.01 | 0.007 | 9.19 |
S5 | 0.0006 | <0.001 | 1.38 | 326.8 | 607 | 0.002 | <0.00004 | 0.013 | <0.01 | 0.343 | 2.35 |
2.2地下水水质现状分析
由表2～3可知，研究区潜水地下水水化学类型分别呈现HCO3-Na·Mg·Ca→HCO3·Cl-Ca·Na·Mg、HCO3·Cl-Na·Mg、HCO3·Cl-Na→Cl·HCO3-Mg·Na型→HCO3·SO4-Na·Mg·Ca、HCO3·SO4-Ca·Mg型，水化学分布特征主要受大气降水、侧向补给影响。研究区潜水综合水质类别为Ⅴ类水，为不适宜饮用地下水，Ⅴ类指标主要为硫酸盐、氯化物、硝酸盐、总硬度、溶解性总固体。
微承压水地下水水化学类型为HCO3-Na·Ca→HCO3·Cl-Na·Ca、HCO3·SO4-Na·Mg型，S1～S4监测点为微承压地下水为Ⅳ类水，S5监测点微承压地下水为Ⅴ类水，Ⅴ类指标为氨氮。研究区微承压含水层地下水几乎都为Ⅳ类或Ⅴ类水。
3 结论及建议
（1）研究区20m以浅的地层分布不连续，湖沼相沉积层⑤
1粉质粘土局部缺失，无法作为潜水与微承压水相对隔水层。
（2）潜水含水层为弱—中等透水层，下部的相对隔水层以粉质粘土为主，为微透水层，不能完全阻隔潜水与微承压水之间的水力联系。微承压含水层为中等—强透水层，该含水层分布稳定。
（3）研究区微承压水水质总体优于潜水水质，其中微承压水中硫酸盐、氯化物、总硬度、溶解性总固体的含量低于潜水中含量，潜水中氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐的含量总体高于微承压水，说明潜水易受到人为污染。潜水与微承压水水质差异不大，且水化学类型也相近，说明在研究区潜水与微承压水联系密切。
参考文献：
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[2]李晓华，丁雍丁美琳. 宝坻水源地地下水水质动态特征与影响因素分析[J]. 地下水，2014,36(06).
.[3]屈武林，王秋侠. 浅析天津市宝坻区地下水的赋存及分类[J]. 佳木斯教育学院学报，2012,(05).
基金项目：天津华北地质勘查局科研项目（HK2019-C3）
作者简介：张洋（1987- ），男，硕士，工程师，主要从事科技工作。E-mail: 408065516@qq.com。
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