車爾臣河流域地下水水化學特征及成因分析

申得有 李升 高遠 葛燕燕

摘要：以車爾臣河流域為研究對象，區(qū)內采集水樣送檢得到的水化學數(shù)據為依據，采用數(shù)理統(tǒng)計、Piper三線圖、Gibbs圖等常規(guī)水化學分析手段，分析了研究區(qū)內地表水、地下水水化學特征，并討論了地下水水化學成因機制。結果表明：（1）研究區(qū)內地表水礦化度平均值為690.0mg/L，pH平均值為8.33，整體呈現(xiàn)出弱堿性淡水;地下水礦化度平均值為1708.18 mg/L，pH平均值為8.19，整體呈現(xiàn)出弱堿性咸水;（2）車爾臣河流域從中上游的下游的徑流路徑上，地表水水化學類型由Cl·HCO3·SO4 -Na·Ca型水逐漸變?yōu)镃l·SO4-Na型水;地下水水化學類型由Cl·SO4-Na·Mg·Ca型水過渡為Cl·SO4-Ca·Mg型水最后變?yōu)镃l·SO4-Na型水

中圖分類號：P641 ? ? ? ?文獻標識碼：A

0引言

水資源短缺是世界各國面臨的生態(tài)問題。尤其在我國西北地區(qū)，受氣候和地理位置的影響，水資源的供需問題嚴重制約著當?shù)毓まr業(yè)生產生活[1]。地下水在徑流過程中，與周邊含水層圍巖進行著一系列的作用，這也就使得地下水在不同地段具有特殊的水化學特征，從而分析判斷地下水體離子分布特征、水化學類型以及相應水化學特征的成因機制，有助于查明地下水演化規(guī)律[2，3]。

國內外學者針對地下水水化學特征以及成因的分析做了大量的研究。孫英等人在喀什地區(qū)巴楚縣平原區(qū)，使用Piper三線圖法對研究區(qū)的水化學類型進行了劃分，并用離子比值以及飽和指數(shù)法說明了區(qū)內地下水水化學組分受到了蒸發(fā)濃縮、巖石風化和人類活動等多個因素的影響[4]。汪生斌等人以格爾木河流域為研究區(qū)，分析了地下水體中的離子特征、水化學類型，并說明了水化學類型具有明顯分帶性;同時對水體離子來源和水化學類型成因做了討論[5]。

本次研究區(qū)車爾臣河流域，因為近年來的工農業(yè)經濟的發(fā)展，對地下水的需求愈發(fā)強烈。當?shù)夭缓侠淼倪^度開采地下水，使得水質惡化、水位下降、降落漏斗等一系列水環(huán)境問題接踵而至[6，7]。因此，亟需在車爾臣河流域開展地下水水化學特征及成因分析工作，為合理開發(fā)利用地下水及解決水資源短缺問題提供理論依據。

1材料與方法

1.1研究區(qū)概況

車爾臣河流域位于新疆南部巴州地區(qū)且末縣，流域西部以且末河與克里雅河兩河沖洪積扇為界，東部以且末縣和若羌縣為界，南北兩側為人類活動經濟區(qū)[8]。流域地形相對閉塞，受周邊沙漠地帶影響，因而具典型的大陸型干旱氣候;年平均溫度10.1-11℃，氣溫晝夜差別較大，多年平均降雨量18.6-25.5mm，多年平均蒸發(fā)量2506.9-2994.0mm，干旱少雨[9，10]。

1.2研究方法

運用描述性統(tǒng)計方法對喀什噶爾河流域內檢測的地下水水化學數(shù)據進行分析，由于各組數(shù)據數(shù)量級的差異，故在此引入變異系數(shù)（標準差與平均值之比）以消除數(shù)量級帶來的影響。通常來說，變異系數(shù)越大，樣本離散程度越大，表明地下水受外界條件影響越大[11，12]。

2結果與討論

2.1水化學特征分析

以“點-線-面”控制全區(qū)為原則，在研究區(qū)內共取10個地表水樣、20個地下水樣，檢測分析等到水化學常規(guī)數(shù)據。運用描述性統(tǒng)計方法對喀什噶爾河流域內檢測的地下水水化學數(shù)據進行分析，統(tǒng)計數(shù)據見表1，使用AqQA軟件作出如圖2所示的Piper三線圖。

2.1.1常規(guī)離子濃度及礦化度分析

由表1可以看出，車爾臣河流域共取10個地表水樣，地表水礦化度變化范圍為456.0 mg/L-1856.0 mg/L，平均值為690.0mg/L。pH平均值為8.33，整體呈現(xiàn)出弱堿性淡水。從中上游至下游，地表水整體礦化度逐漸增大，地表水中除了HCO3- 與Ca2+的變異系數(shù)較小，其余離子變異系數(shù)均較大，其中Na+、Cl-、SO42- 、Mg2+的變異系數(shù)均大于0.5，其反映出地表水從沖洪積平原到風成沙漠區(qū)質量濃度變化上差異性較大，說明地表水易受外界環(huán)境的影響。

車爾臣河地下水礦化度變化范圍為456.0 mg/L-5664.0mg/L，平均值為1708.18 mg/L。pH平均值為8.19，整體呈現(xiàn)出弱堿性咸水。地下水中所有離子（除Ca2+）的變異系數(shù)均大于0.5，表明受含水層介質、地形地貌、水文氣象條件和人類活動等因素的影響較大。

2.1.2地下水水化學類型分析

在中上游地區(qū)，水樣分布較聚集，陽離子以Na+ 和Ca2+ 為主，陰離子以Cl-、HCO3-和SO42-為主，說明中上游地表水水化學類型以Cl·HCO3·SO4 -Na·Ca為主;隨著流程的增加，到下游周邊，水樣分布較之前略有分散體現(xiàn)，Cl-和Na+含量增加明顯，其中陽離子以Na+為主，陰離子以Cl-和SO42-為主，下游地表水水化學類型以Cl·SO4-Na型水為主。

3結論

以車爾臣河流域10個地表水樣、20個地下水樣水化學檢測數(shù)據為基礎，使用Piper三線圖、Gibbs圖等方法，分析了研究區(qū)地表水、地下水水化學分布特征，討論了地下水水化學成因機制，得到結果如下：

（1）研究區(qū)內地表水礦化度平均值為690.0mg/L，pH平均值為8.33，整體呈現(xiàn)出弱堿性淡水，地表水易受外界環(huán)境的影響;地下水礦化度平均值為1708.18 mg/L，pH平均值為8.19，整體呈現(xiàn)出弱堿性咸水，地下水受含水層介質、地形地貌、水文氣象條件和人類活動等因素的影響較大。

參考文獻：

[1]馮朝紅.基于水資源承載力的西北地區(qū)農業(yè)可持續(xù)發(fā)展評估研究[D].西安：西安理工大學，2021.

作者簡介：申得有（1997-），男，青海海東人，碩士研究生，主要從事水文地質方面的研究。