如何对地下水进行分类？

Question

如题所述

Answer 1

关于地下水的化学分类，不同的作者提出了不同的方法，其中大多数都在一定程度上利用了主要阴离子与主要阳离子间的对比关系。

1.舒卡列夫分类法

舒卡列夫分类根据地下水中6种主要离子（Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、

、

、Cl^—、K⁺合并于Na⁺）及矿化度划分。具体步骤如下：

第一步，根据水质分析结果，将6种主要离子中毫克当量百分数大于25%的阴离子和阳离子进行组合，可组合出49型水，并将每型用一个阿拉伯数字作为代号（表1—4）。

第二步，按矿化度的大小划分为4组。

A组 M≤1.5g/L；

B组 1.5＜M≤10g/L；

C组 10＜M≤40g/L；

D组 M＞40g/L。

第三步，将地下水化学类型用阿拉伯数字（1～49）与字母（A、B、C或D）组合在一起表示。

例如，1—A型，表示矿化度不大于1.5g/L的HCO₃—Ca型水，沉积岩地区典型的溶滤水；49—D型，表示矿化度大于40g/L的Cl—Na型水，该型水可能是与海水及海相沉积有关的地下水，或是大陆盐化潜水。

这种分类法的优点是简明易懂，可以利用此表系统整理水分析资料。其缺点是：以毫克当量大于25%作为划分类型的依据不充分，此外，划分出的49种水型是由组合方法得到，实际上有些水型在自然界中很少见到，也难以解释它的形成过程。

表1—4 舒卡列夫分类表

2.布罗德斯基分类法

布罗德斯基分类法与舒卡列夫分类法相似，都是考虑六种主要离子成分及矿化度，两者间所不同的是将阴、阳离子各取一对进行组合，便得出36种地下水类型，矿化度按图1—7进行分类。

图1—7 布罗德斯基分类法示意图

1—＜0.5g/L；2—0.5～1g/L；3—1～5g/L；4—5～30g/L；5—＞30g/L；6—沉积岩中循环水矿化作用的一般方向；7—火成岩中循环水矿化作用的一般方向

布罗德斯基分类法的优点：即可用来分析地下水形成的规律和循环条件。例如在典型的山前倾斜平原的地下水，其化学成分的形成和作用方向具有一定的规律；在径流带内，地下水运动比较强烈，岩石中的可溶性盐类大部分被溶解，剩下的只是钙、镁的碳酸盐，所以在这一带的地下水为淡水（矿化度小于1g/L），到了溢出带，地下水的矿化度逐渐增高，当地下水流至垂直交替带时，不仅运动缓慢，而且消耗于蒸发，故地下水矿化度极高。这种矿化度由低逐渐增高的作用，布罗德斯基称它为总矿化作用。

布罗德斯基分类法的缺点：当两种离子的含量差别不大时，这种主次划分就失去了意义，甚至可能将本来属于同一类的水划分为不同类型。此外，这种分类是不管成对离子含量多少，都要阴阳离子各取一对，如果水中仅有一种离子含量占优势，而另一种离子含量甚微时，分类中仍要表示出来，这样会导致在分析水化学成分形成规律时不能确定主导因素，可能会得出某些不正确的结论。

3.阿廖金分类法

阿廖金分类法是由俄国学者O.A.Aleken提出的，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质化学类型的一种方法。该方法的具体操作步骤如下：

第一步，列出各计算分区中具有代表性水样的

、

、Cl^—等3个阴离子和Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺等3个阳离子的浓度含量（均以毫克当量表示）。

第二步，根据各水样中含量最多的阴离子将这些水样分为三类：重碳酸类（以C表示）、硫酸类（以S表示）、氯化类（以Cl表示），它们的矿化度依次增加，水质变差。

第三步，在每类中再根据水样中含量最多的阳离子进一步分为钙质（Ca）、镁质（Mg）、钠质（Na，钾与钠合并）三组。

第四步，按各水样中阴阳离子含量的比例关系分为四种类型：

Ⅰ型

，在S类与Cl类的Ca及Mg组中均无此型；

Ⅱ型

，多数浅层地下水属于此型；

Ⅱ型

，或Cl^—＞Na⁺，此型为高矿化水；

Ⅳ型

。此型为酸性水，C类各组及S和Cl类的Na组中无此型。

阿廖金分类图解如图1—8所示。

图1—8 阿廖金分类图解

第Ⅰ型水的特点是

。该型水由火成岩地区溶滤作用形成，含有相当数量的钠和钾，它也可以由水中的钙同岩石中钠之间的交换作用形成。该型水是碱性的软水，矿化度低（在内陆湖中或某些油田水中，可以出现高矿化度）。

第Ⅱ型水的特点是

，硬度大于碱度。从成因上讲，该型水与各种沉积岩有关，主要是混合水。大多属低矿化度和中矿化度的河水。湖水和地下水属于这一类型（有

硬度）。

第Ⅲ型水的特点是

或者为Cl^—＞Na⁺。从成因上讲，该型水也是混合水，由于离子交换使水的成分剧烈变化。成因是天然水中的Na⁺被土壤底泥或含水层中的Ca²⁺或Mg²⁺交换。大洋水、海水、海湾水、残留水和许多高矿化度的地下水属于此种类型（有氯化物硬度）。

第Ⅳ型水的特点是

含量为0，即该型水为酸性水。在重碳酸类水中不包括此型，只有硫酸盐与氯化物类水中的Ca²⁺组与Mg²⁺组中才有这一型水。天然水中一般无此类型（pH＜4.0）。

上述类型的差异是水体所处自然地理环境造成的，一般来讲，它们有一定的地理分布规律。

第五步，按照阿廖金的分类，水的类别是用主要阴离子的化学符号（即C、S、Cl）表示，组别用主要阳离子的化学符号（即Ca、Mg、Na）表示，而型别用脚码表示。表达式以“类”为基号，以组为上脚号，以型为下脚号，如C类Ca组Ⅱ型可表示为

，又如Cl类Mg组Ⅳ型表示为

。此外，有时还可标上矿化度（精确度至0.1g/L），表达式为

。此分类法是兼顾了主要离子及离子间对比的划分原则，在一定程度上反映水质特点变化的规律性。如矿化度的变化，矿化度逐渐增大的方向是：[C]＜[S]＜[Cl]，Ca＜Mg＜Na，Ⅰ＜Ⅱ＜Ⅲ。

阿廖金分类法具有许多优点，它适用于绝大部分天然水，简明易于记忆，而且能将多数离子之间的对比恰当的结合，可以用来判断水的成因、化学性质及其质量。

复习思考题

1.地下水的化学组分有哪些？

2.论述地下水的形成作用有哪些？

3.掌握地下水水质的三类综合评价指标。

4.掌握地下水化学类型的分类方法。