石家庄地区浅层地下水化学特征及形成机制

王丽娟, 王哲, 李晓媛, 宋胜华, 刘敏, 刘鹏飞. 2025. 石家庄地区浅层地下水化学特征及形成机制. 地质通报, 44(5): 837-847. doi: 10.12097/gbc.2024.08.004
引用本文: 王丽娟, 王哲, 李晓媛, 宋胜华, 刘敏, 刘鹏飞. 2025. 石家庄地区浅层地下水化学特征及形成机制. 地质通报, 44(5): 837-847. doi: 10.12097/gbc.2024.08.004
WANG Lijuan, WANG Zhe, LI Xiaoyuan, SONG Shenghua, LIU Min, LIU Pengfei. 2025. Chemical characteristics and formation mechanism of shallow groundwater in Shijiazhuang area. Geological Bulletin of China, 44(5): 837-847. doi: 10.12097/gbc.2024.08.004
Citation: WANG Lijuan, WANG Zhe, LI Xiaoyuan, SONG Shenghua, LIU Min, LIU Pengfei. 2025. Chemical characteristics and formation mechanism of shallow groundwater in Shijiazhuang area. Geological Bulletin of China, 44(5): 837-847. doi: 10.12097/gbc.2024.08.004

石家庄地区浅层地下水化学特征及形成机制

  • 基金项目: 自然资源部项目《我国典型地区大气水-地表水-地下水资源综合评估与水平衡研究——以滹滏平原为例》(编号:B201905)、河北省水利科技计划项目《河北省浅层微咸水回补地下水可行性研究》(编号:2024-53)和河北省高水平人才团队建设专项《河北省城乡一体化高质量发展与地质环境保障能力协同提升机制》(编号:225A4204D)
详细信息
    作者简介: 王丽娟(1981− ),女,硕士,正高级工程师,从事水文地球化学研究。E−mail:32737195@qq.com
    通讯作者: 王哲(1982−),男,硕士,正高级工程师,从事地下水资源与水环境研究。E−mail:972636980@qq.com
  • 中图分类号: P342

Chemical characteristics and formation mechanism of shallow groundwater in Shijiazhuang area

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  • 研究目的

    为了全面了解石家庄地区浅层地下水化学特征及其成因机制,为水环境管理部门提供科学参考。

    研究方法

    基于2019—2020年石家庄地区浅层地下水水质监测数据,综合运用地理统计学、Piper图、Gibbs模型和离子比等方法,分析了石家庄地区不同水文地质单元浅层地下水化学特征、影响水质的主要化学指标及其形成机制。

    研究结果

    石家庄地区浅层地下水pH值在7.13~8.48之间,介于中性水和弱碱性水之间;TH(总硬度)和TDS(溶解性总固体)均值分别为391.03 mg/l和590.60 mg/l,沿地下水径流方向呈逐渐降低趋势;全区和各水文地质单元阴、阳离子基本以HCO3、SO42−、Ca2+和Na+为主,台地、河谷平原区阳离子表现为以Ca2+和Mg2+为主,且Na+、Cl、SO42−、NO3等离子空间变异系数相对较大;浅层地下水化学类型以HCO3·SO4−Ca·Mg为主,其次为SO4·HCO3−Ca·Mg型,且从台地区到冲洪积平原区水化学类型逐渐变得复杂;浅层地下水化学组分形成主要受岩石风化作用影响,冲洪积平原和台地区部分地下水化学组分形成受到人类活动影响显著。研究区浅层地下水主要超标指标为TH、SO42−和NO3,河谷平原区3项指标综合超标率最高,达到62.5%。TH、SO42−和NO3三项指标超标的地下水样品的化学组分除受碳酸盐矿物溶解影响外,也受到硫酸盐矿物溶解和人类活动(农业活动和市政污水排放)影响。

    结论

    石家庄地区浅层地下水化学特征呈明显的分带性,从台地区到冲洪积平原区地下水的TH和TDS浓度逐渐降低,水化学类型逐渐复杂化,水质超标率逐渐降低,且水质超标现象是自然因素和人类活动共同作用的结果。本次对石家庄地区浅层不同水文地质单元的水化学特征及其成因机制研究,为水环境管理部门提供了重要科学依据。

  • 加载中
  • 图 1  石家庄地区水文地质单元分区及浅层地下水水质监测点

    Figure 1. 

    图 2  石家庄地区水文地质剖面图

    Figure 2. 

    图 3  各水文地质单元浅层地下水Piper图

    Figure 3. 

    图 4  石家庄地区浅层地下水Gibbs图

    Figure 4. 

    图 5  TH、SO42−和NO3三项指标超标的地下水样品中主要离子关系图

    Figure 5. 

    图 6  TH、SO42−和NO3三项指标超标的地下水样品中γ(NO3)/γ(Na+)和γ(Cl)/N(Na+)(图a)、γ(SO42−)/γ(Ca2+)和γ(NO3)/γ(Ca2+)(图b)关系图

    Figure 6. 

    表 1  浅层地下水主要离子含量统计

    Table 1.  Statistical table of main ion content in shallow groundwater

    指标 全区 台地 山前冲洪积扇 冲洪积平原 河谷平原区
    范围 均值 变异系数/% 均值 变异系数/% 均值 变异系数/% 均值 变异系数/% 均值 变异系数/%
    pH 7.13~8.48 7.77 5.04 7.85 7.56 7.63 2.99 7.77 3.78 7.72 5.94
    TH 68.05~2437 391.03 59.74 461.61 69.03 464.49 36.56 336.07 57.91 438.99 31.44
    TDS 115.5~3016 590.6 61.98 635.49 64.40 667.43 40.11 549.01 68.44 586.73 33.86
    K+ 0.17~12.24 2.02 69.77 1.77 105.07 1.71 57.91 2.15 56.49 3.21 53.82
    Na+ 8.62~521 48.4 115.04 29.25 68.99 42.44 68.16 60.09 115.13 21.78 42.34
    Ca2+ 9.1~786.3 103.36 68.96 134.84 78.23 132.43 37.97 79.71 58.46 128.13 39.47
    Mg2+ 5.98~178.7 32.28 61.6 30.32 51.98 32.50 38.28 33.27 70.65 28.90 17.80
    Cl 1.75~1105 67.52 131.53 79.59 183.64 78.18 80.91 60.36 99.15 48.23 58.72
    SO42− 4.7~1749 138.59 121.49 148.63 65.33 164.24 65.31 125.87 164.01 153.56 59.19
    HCO3 29.59~876.6 257.82 36.47 213.83 45.51 276.55 25.43 273.43 34.55 226.71 25.37
    NO3 0~402.4 48.74 114.1 84.08 86.08 59.68 58.87 28.61 149.02 74.64 53.31
    F 0.2~1.42 0.44 39.23 0.40 51.67 0.34 25.37 0.48 33.23 0.39 29.49
    COD 0.45~16.17 1.09 105.69 1.25 63.04 0.87 32.39 1.08 132.48 1.17 54.61
    有效个案数/个 234 57 38 8 131
      注:离子含量及其平均值单位为mg/L,pH除外
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    表 2  地下水水质超标率统计

    Table 2.  Statistics of Exceeding Standard Proportion of Groundwater Quality

    指标 国标Ⅲ类(除PH
    外,mg/L)
    全区 台地 山前冲
    洪积扇
    河谷平原 冲洪积
    平原
    超标率%
    PH 6.5~8.5 0 0 0 0 0
    TH ≤450 29.91 38.6 55.26 62.5 16.79
    TDS ≤1000 8.56 12.28 10.53 0 6.87
    K +
    Na + ≤200 2.10 0 0 0 3.82
    Ca2 +
    Mg2 + ≤50 8.55 3.51 5.26 0 6.43
    Cl ≤250 1.71 1.75 0 0 2.29
    SO42− ≤250 13.68 14.04 18.42 12.5 12.21
    HCO3
    NO3 ≤88.6 12.82 24.56 7.89 0 7.63
    F ≤1.00 0.85 3.51 0 0 0
    COD ≤3.29 2.14 5.26 0 0 1.53
    下载: 导出CSV
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出版历程
收稿日期:  2024-08-02
修回日期:  2024-08-22
刊出日期:  2025-05-15

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