由于水资源内涵和外延对其评价的重要意义，国内也有不少学者对此做过深入探讨，但目前仍未达成较为一致的共识。因此，概念上的分歧造成水资源评价口径缺乏内在的一致性和层次性，直接导致了水资源评价量的巨大差异。水资源作为自然资源的组成，也应具备以上“有效性”和“可用性”基本特征。但是水资源可再生性不是不可破坏的。......
2023-10-26
天然水化学特征与水资源评价
【摘要】：表13.31长江流域地表水矿化度3）长江流域地表水总硬度的评价。表13.33长江流域地表水水化学类型表长江流域水化学类型绝大多数区域为类型水，以型居多，天然水化学水质良好。
13.8.3.1 天然水化学的含义
水化学是研究溶解于水内的物质，属于地球化学的一部分，即研究天然水化学成分及其在周围介质内所进行的物理作用、生物作用、化学作用和相互影响，并随时间与空间而发生变化的科学，也是研究水体化学成分和分布状况变化及其与地理环境和水文循环条件相关而具有区域地带性特征的科学。从某种意义上讲，水化学也是水文学的组成部分。大尺度的地理环境中，天然水化学具有全球性的意义。
13.8.3.2 天然水化学分类的指导方法
（1）天然水化学类型分类、意义、作用。天然水化学成分具有多样性。为了掌握天然水化学成分的区域分布规律、化学成分的组合和变化动态、天然水质量状况，为人类供用水、开发利用服务，为水资源规划、评价、监测、管理、保护、功能利用提供科学依据，为此，必须对天然水的化学成分、组成划分类型。
（3）地下水水化学类型的舒卡列夫分类法。C.A.舒卡列夫提出并经H.H.斯拉维阳诺夫稍加修改的分类方法，实际工作中被广泛采用，本方法是首次在长江流域地下水中应用。
按水中含量超过25%毫克当量的离子来划分的，可得到49种不同水化学类型阴、阳离子的组合方式。其组合类型方式列入表13.30。
表13.30 地下水的水化学类型组合类型方式表
（4）天然水的矿化过程4个主要阶段的划分类型方法。本方法也是首次在长江流域应用。此法是据天然水中离子增长，矿化度增高过程，即矿化过程水的化学类型不断更替的分类。4个主要阶段如下。
1）硅酸盐——碳酸盐水阶段、矿化度低，盐类组成Na、Ca重碳酸盐为主。
2）硫酸盐——碳酸盐水阶段、矿化度稍高，天然水逐渐为CaCO2、CaSO4所饱和。
3）氯化物——硫酸盐水阶段，主要取决于与硫酸化合物的阳离子组成。
4）硫酸盐——氯化物水阶段，这是天然水矿化度增长过程中最后阶段，天然水为钙、镁、硅酸盐、重碳酸盐所饱和，为钙、钠、硫酸盐所饱和，Na向Mg转化，水质变劣。
以上天然水化学方法为国际上所通用，也是中国天然水化学一贯采用的分类指导方法，在全球天然水化学分类质量的确立中起到重要作用。
13.8.3.3 长江流域天然水化学特征分析
水体受污染后，天然水化学组分中将增加水体无机盐类和矿物元素成分，对水体化学、物理性质将产生一定的影响。不同河流水系的水化学成分浓度是不相同的，在长期自然演变中都具有一定的自然地理区域地带性分布规律。
长江流域从20世纪50年代起相继建立全流域天然水化学测站，50年代长江流域有552个站点，监测收集了大量的水化学资料并列入国家水文年鉴。
2000年水化学特征评价分析是在1980年全江水资源评价水化学类型分析调查基础上进行的，揭示近20年来，天然水环境化学成分的组成和变化及人类活动对其产生的影响。
（2）评价方法与项目。
评价范围和评价水平年：长江流域，2000年。
评价方法：采用地表水水化学类型的阿列金（O.A.Aleken）分类法。
评价项目：矿化度、总硬度、钾、钠、钙、镁、重碳酸盐、氯化物、硫酸盐、碳酸盐。
项目代表采用多年平均值。将水化学成分中各离子浓度mg／L转换成mmol／l再行划类。
（3）长江流域评价结果。
1）长江流域地表水矿化度的评价。矿化度是地表水化学重要属性之一，是地表水的地球化学特征，反映水中无机盐类组成成分，分布遵从水文地球化学循环区域地带性分布规律。
总体上，长江流域属于低矿化度水区，水质较好，局部区域水域因自然演变和人类活动使矿化作用进程加快，较高矿化水出现。矿化度评价面积为1745819km2，其中一级、二级、三级矿化度水占流域总评价面积的93.4%，一级、二级矿化度面积占总评价面积的81%，大于500～1000mg／l矿化度水仅占总评价面积的6.6%，见表13.31。
2）长江流域矿化度的区域分布。流域从上游到下游，从西北到东南，矿化度由高到低呈递减分布趋势，东部、东南部及汉江上游为小于200mg／l低矿化度水区，金沙江马边河、自贡市釜溪河、青海长江源头区为大于500mg／l矿化度较高水区，长江口江苏、上海因潮汐作用矿化度处于200～500mg／l。
表13.31 长江流域地表水矿化度
3）长江流域地表水总硬度的评价。总硬度是地表水化学重要属性，是生活饮用和各方面用水质量的重要标志，水中Ca、Mg和其他金属离子如Fe、Mn、Ae、Sr、Zn均可生成硬度，但通常硬度表示主要以水中含可溶性Ca2＋、Mg2＋之和以示其量度。
长江水体总硬度小于250mg／l以下，水质较好，河水总硬度随矿化度增加而增加，并有地球化学区域地带性分布规律。一级、二级水占总评价的15.8%，五级水仅占总评价面积的2.7%。其区域分布是长江源头区总硬度大于250mg／l，长江口江苏、上海因潮流影响总硬度约为85～250mg／l，见表13.32。
表13.32 长江流域地表水总硬度
表13.33 长江流域地表水水化学类型表
长江流域总体天然水化学状况较好，天然水质仍较好，局部区域因自然环境演化和人类活动出现了矿化作用二、三阶段的水型，水类转型更替出现复杂组分异常情况，硫酸盐矿化度、总硬度都有增高趋势。
本次评价，首次在长江流域全面、完善的对天然水化学分类应用了阿列金和矿化作用过程4阶段的分类方法，效果明显。
5）1980年和2000年长江流域天然水化学评价对比。pH值、总硬度、矿化度仍遵循水文地球化学循环区域地带性分布规律，从上游到下游逐步降低，到河口区因潮汐作用又呈略增高趋势。
pH值由7.63上升到8.01（平均），长江水体朝向中—偏微碱化趋势发展，总硬度比1980年有所增加，说明水体中Ca2＋、Mg2＋等离子在增加。
矿化度由1980年的163mg／l（平均）上升到2000年的241mg／l（平均），水体离子总量在增加，长江水体存在明显离子浓化趋势。
此种变化揭示了长江流域水环境中化学元素及物质不断迁移、转化、累积的现状，这是水体自然条件演变和人类排污活动共同作用结果，天然水化学质量存在退化趋势。
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