《杭州市西湖流域的环境水文地球化学特征及其成因研究_吴敦敖.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《杭州市西湖流域的环境水文地球化学特征及其成因研究_吴敦敖.pdf（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第4翔第1 8 卷 1984年12月 浙 江 天学学报 了叫功a l o f Z 址j i an g U成 ev 面ty 地 4 , V o l . i启 D eee边be r , 1984 杭州市西湖流域的环境水文 地球化学特征及其成因研究 吴敦敖翁焕新 提要 本文首次对杭州市西湖流域的坏境水文地球化学特征及其成因进行了研究 。 通过对水化学 和岩石化学分析资料的数据理处 。 结合本区地质环境的物理化学条件 , 认为本流域的环境水文 地球化学特征主要是受原生地球化学环境支配的 。 前 j“ 口 杭州位于京杭大运河的南端 , 钱塘江下游北岸 , 是闻名中外的风景旅游城市 , 也是我 国环境保护
2、的重点城市之一 。 因此保护好西湖流域地表水和地下水的水质 , 防止其污染具 有十分重要的意义 。 本流域位于杭州市区西南 , 面积2 7 . 2 5平方公里 (包括西湖) 。 本文 着重研究西湖流域的环境水文地球化学特征 , 并探讨其成因 。 一 、 西湖流域的自然地理 、 地质和水文地质条件 本流域的地势西高东低 , 山脉走向大致为北东向 , 与区域构造线方向基本一致 , 为低 山丘陵地形 。 按其岩性和剥蚀程度大致可分为三个地形单元 : 本流域山区的外圈为由岩 性坚硬不易风化的石英砂岩组成的高大峰丛 ; 内圈主要由岩溶裂隙发育的灰岩构成的山 峦 ; 由火山喷出岩构成的低矮的 山岭 , 如
3、葛岭 、 孤山 。 杭州市区属亚热带季风型气候 , 温暖湿润 , 雨量充沛 , 四季分明 。 多年年平均气温为 16 . 2 , 多年年平均降水量为 1398 . 9毫米 , 多年年平均蒸发量为1309 . 6毫米 。 本区主要溪流有金沙涧 (全长6公里) 、 龙涨涧 和长桥溪 , 均自西南向东北注入西湖 ( 图 1) 。 各条溪流的汇水面积不大 , 溪短流量小 。 西湖 水面积为 5 . 6 平方公里 , 平均水 深 1 . 5米 。 本流域出露的地层和岩性 , 自老至 新有 : 泥盆系 (D)陆相碎屑沉积中至厚层的石英砂 岩夹细砂岩 、 粉砂岩及泥岩等 。 石炭系下统珠藏坞组(C : )
4、陆相碎屑沉积的紫红色砂岩与 注 : 参加野外调查工作 的还有潘津生 、 卞良樵和王猛 。 本文于19 84年3月2日收稿 浙 江 大学学报 91 匠 三 , 医习 2 诬亘 此剧 尺 I:4000 0 1一流域界线;2一溪流; 3 一地下水和地表水采样点及编号 图1 西湖流域范围和水样点分布 页岩和叶家塘组 (C l妇 滨海 、 泻湖相沉积的 碎屑石英砂岩 、 砂质泥 岩 、 炭质页岩等 。 石炭系中 统黄龙组(几 h )和上统 船山组(矶 )碳酸盐建造 , 岩性以厚层至块状的石灰岩为主 。 二迭系 栖霞组(尸 ; q) 和茅口组灰岩段(p , m )浅海相碳酸盐沉积 , 岩性以中至 厚层含隧
5、石生物碎屑 灰岩为主 , 中夹 泥灰岩 、 硅质岩 。 . 茅口组丁家山段(几。 “ )的浅海相碎 屑岩 , 岩性主要为页 岩 、 粉砂岩 、 砂质泥岩夹泥灰岩 。 侏罗系上统(1 3 )的喷出岩 , 岩性主要为熔接凝灰岩 、 凝 灰岩和角砾岩等 。 第四系 (Q)的残坡积 层和河流相 、 河湖相 、 泻湖相 的松散沉积物 。 本流域在地质构造上位于西 湖复向斜内 , 该 复向斜枢纽向N E 方向倾没于西 湖和杭州 市区之下 , 倾伏角 一般为2 0 “ 3 0 。 。 本流域不但褶皱构造发育 , 而且断裂构造也发育 , 主 要受N E向华夏系构造控制 。 NE向压性断 裂是西湖复向斜的主干断
6、 裂构造 , 规模大 、 延冲 远 、 宽度大 , 一般呈N E4 5 “ 方向展布 , 倾 角 7 0 “ 左右 , 倾向不尽相 同 。 新华夏系N N五向 的压性断裂和N平向张性断裂在本区也 较发 育 。 这 些都为本 区的碳酸盐岩岩溶裂隙的发育 创造了有利条件 , 同时也使本区碎 屑沉积岩 和 火山喷出岩的裂隙得以发育 。 以上地质条件决 定了本区地下水类型以碳酸盐 岩 层中的岩溶裂 隙水为主 , 次为碎 屑沉积 岩层和火山喷 出岩的 构造裂隙水 , 以及第四纪沉积物的孔隙水 。 由 于杭州市区降水量丰富 , 因而地下 水 埋 深较 浅 , 一般不超过1 0米 。 地下水 的主要补 给来
7、 源 为大气降水 (图2) 。 卜绘 一孩 史 图 2 西湖流域的水循环 杭州市西湖流域的环境水文地球化学特征及其成因研完 二 、 西湖流域的环境水文地球化学特征 我们在流域内共采了27个水样 ( 地下水样2 5个 , 溪 水样 2个) 进行全分析和有毒有 害的重金属元素分析 (图1) 。 从水质分析结果来看 , 本流域的环境水文地球化学特征 , 明显地与 上述的自然地理 、 地质和水文地质条件有关 , 现从以下几个方面进行研究和探 讨 。 (一)西湖流域地下水中各主要阴阳离子在不同岩类含水层中的分布及其水化学特 征 我们在本流域采地下水样时 , 考虑到本流域存在的不同岩类含水层的代表性 ,
8、地下水 样分别采自碎屑 岩类含水层 、 第四纪松散岩类 含水层 、 火山岩类含水层和碳酸盐类含水层 。 丫 从水质分析结果表明 , 本区地下水中阳离子以 a c Z+ 、 M g Z千、 N+ a 、 K + 的含量较高 , 平均值 为9 2 . 6 63 . 4 0毫克/升;阴离子以HCO 3一、 O S 广 一、 C l 一 的含量较高 , 平均值 达2 7 8 . 3 3 17 . 4 5毫克/升 。 上述主要阴阳离子在本区不同 的含水层中的含量变化较大(图3) 。 地下水 化学类型 , 按C . A . 舒卡列夫的分类 , 碎屑岩类 含水层属HCO 。一5 0 4一Ca 型水或HC 0
9、 s 一O S 一C a 一M g 型水 。 第四系含水层以 HCO 3 一C a 型水为主 。 火山岩类含水层属H CO a 一C a 型水 或HC 0 3一50 4 一C a型水 。 碳酸盐类含水层属 H o c 3一Ca 型水 。 地下水中的其它阳离子F oZ千 、 F。 “十、 A l “十、 N万犷等 , 除个别 水样外 , 大多数水样中均未 检出 。 其它阴离子 , 如N典 一 大部分样品有检 出 , 但未超标 。 NO Z一 也有少量样品检出 , 但 含量极微 。 日呵 了 氏 I J| | I 冲 .| / / 了 了 了 卜 , / - / / /厂 丫 八 矛 / r万 .
10、, / 尸 夕 , / 夕洲八 动 啊 |飞洲赫月礴 匕二工二) , + 一。一, 一 , 里竺 竺竺 一 一 皿洁 罗 I一碎屑岩类含水层;1 1一第四系含水 层; 1 1 1一火山岩类含水层; W一碳酸盐 类含水层 。 图 3 地下水中各主要阴阳离子在不 同岩类含水层中的分布 地下水中分析过的有毒有害重金属元素有铜 、 铅 、 锌 、 锡 、 汞 、 铬 、 检出率一般在5 0%以上 , 但除个别水样 个别元素外均未超标 。 ( 二 )西湖流域地表水的化学成分 与地下水化学 成分 间的关系 本流域溪水的化学成分与世界河水的常见成分 基本相同 ( 表 1) 。 界上河水的主要成分按其丰度排列
11、的顺 序是 : HCO 3一、 C扩 + 、 50广 一 、 C l - K 十。 本流 域溪水的 主要成分以金沙 涧为例 , 按其丰度排列也是 上列 顺序 。 各种重金属元素在枯水期普遍有检出 , 但 含量均未超标 。 砷等 , 除汞外 , 从表 1可知 , 世 . N a +、 M g Z+ 和 本流域溪水中 浙 江 夫学学报蚝 表 1 金沙洞澳水与世界河水常见成分对比表 阴离 子毫克/升 2 一 弓一J任 4 一 . 一 Z 一,上一J压 一、口 一 ,工 , 上 HCO总 计 5 8 。 4 7 。 8 77 . 4 87 . 9 9 。 61 1 1 。 9 一 , 1一厅一O口一一
12、付了一 八O 一,公一O自一 产O 一 昔 一 一 L 一一,J一no 毫克/升 C aZ+ N a+ 世界 河水 15 。 0 阳离子 M g Z+ 4 . 16 。 3 ! 2 全沙洞 溪 水 2 . 1 ! 7 . 8 西湖水的主要化学成分 , 阳离子以C扩 干 为主 , 其次为N a斗; 阴离子以HC O :一为 主 , 其 次为50广 一、 C l 一幻。 它与我国南方 的淡水湖泊的主要化学成分一致(以武汉南湖为例 仁“ , ) (表2) 表2 西湖水 与 式汉南湖水主 要化学成 分对比表 ,日离子 毫克/升 阴离子 毫克/升 4 C aZ+ M g Z+ N a+ K + 总计H
13、CO 3一 5 0 4 2一 C I 一 总计 武汉 , 。_ , 。 , , 。 , 。 ,。, l , ,一 ! , 。 , 4 。八。 二气比 , 1 8 . 9 1 . 83 1 7 . 9 / 38 . 6370 . 7】15 . 8 1 3 . 7!1 00 . 2 南湖水 “ “ 1 “ 。“ “ “ 一 “ “ “ . “ “ ” “ “, “ 西湖湖 。尸 1 。八 。 , 1 。 Jn on 。n 。n 。 二 份 二 份 36 . 5 1 2 . 80 7 . 4 2 . 649 . 3 06 6 . 0 2 0 . 0 9 . 3 195 . 5 中心水 “ “ 一 “
14、 ” 一 一 一 一“ 一“ 一 “ ! 一” 一 “ 一 根据杭州市环保所和市监测站等单位的资料 , 西湖 水中各种重金属元素均未检出 。 本流域地下水与地表水的主要化学成分 , 按其丰度阳离子一般均为c 。“+ N a+ M 扩 + K 斗; 阴离子一般均为Hc 0 3一 O S 广 一 C l 一。 从矿北度来看 , 地下水的矿化度大于溪水 , 而溪水的矿化度又大于西 湖水 ( 表 3) 。 从水化学类型看 , 地下水的化学类型以 H CO : 一 C a 型水为主 , 地表水的化学类型为H C O 3一 C a 型水 。 以上情况说明 , 地下水与地表水的化 学成分之间有着 一定的 联
15、 系 , 其主导 因素是岩性 ( 详见后面 ) 。 由于本区为低山丘陵 地 形 , 河谷的中 、 上游一般地表水排泄地下水 , 围岩被地下水溶滤的一部分化学组分被溪水 带走 , 其中部分进入西湖 。 因此地下水和溪水以及西湖水之 间的化学成分有着 一定的联 系 。 至于地下水的矿化度大于地表水的矿化度 , 主要是由于本区降水量丰富 , 大气降水稀 释了地表水的缘故 。 而西湖水的矿 化度又低于溪水的矿化度 , 主要是由于西湖水体面积大 所造成 。 阳阳阳 禹 子毫克/升升阴离子毫克/升升矿化度度 克克克克克克克克克克克克克克克克克克克克克克克克克克克克克克克克克克克克克克克克克/升 升 C C
16、 C C C aZ+ + + M g Z+ + + N a+ + + K 十十 J J J J J 一一一一一一一 HCO 3一 “O “- - - - - 地地下水水 7, . 39 2 . 8 8 : . 52 2 21 。 67 7 7 , “ 3 7 7 7 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 4 . 26 1 15 . 48 10 . 35 5 5 5 5 溪溪 水水 1 6 01 3 8 55 5 5 1 , , 0 . 2 4 2 2 2 5 5 5 5 5 0 . 1 . 65 5 5 5 516 . 20 0 0 0 0 一一一一一一一 西西 、水 ! 3 。 5 2 8 5 J 6 4 5 1 8 8 1 77 4“ 18 50 “ ” 2 2 20 . 15 6 杭州市西翔流域的环境水文地球化学特征及某成因研完 (三) 西湖流域地下水中主要
