涇惠渠灌區(qū)地下水水質(zhì)特征及評價

譚浩 劉燕 趙志強 劉招

摘要：涇惠渠灌區(qū)位于關(guān)中平原中部，是陜西省糧食主要產(chǎn)區(qū)之一，地下水利用超過區(qū)域水資源利用總量的50%。為合理開發(fā)利用涇惠渠灌區(qū)淺層地下水，保障灌區(qū)糧食供應(yīng)，以涇惠渠水和全區(qū)均勻分布的47個淺層地下水采樣點水質(zhì)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用模糊綜合優(yōu)化模型、Wilcox、USSL圖解法與單因子評價方法對灌區(qū)淺層地下水水質(zhì)進行評價分析。結(jié)果表明：① 灌區(qū)地下水溶解性總固體值較高，陽離子以Na+為主，Ca2+、Mg2+次之，陰離子中主要以SO42-為主，地下水化學組分主要受溶濾作用和濃縮作用的影響。② 涇惠渠灌區(qū)淺層地下水水樣均為Ⅲ級水，長期灌溉會導致作物減產(chǎn)，農(nóng)田被破壞;渠水水樣為Ⅱ級水，優(yōu)于地下水，可用于灌溉。③ 通過Wilcox、USSL圖解法與單因子評價方法對模糊綜合優(yōu)化評價結(jié)果進行驗證，表明模糊綜合優(yōu)化模型適用于研究區(qū)地下水水質(zhì)評價分析且結(jié)論較為可靠。研究結(jié)果可為涇惠渠灌區(qū)地下水環(huán)境的治理與預(yù)防提供科學依據(jù)，對保證灌區(qū)糧食安全有著重要意義。

關(guān) 鍵 詞：

灌溉水; 水質(zhì)評價; 地下水污染; 模糊綜合優(yōu)化模型; 涇惠渠灌區(qū)

中圖法分類號： X824

文獻標志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2021.05.004

地下水是地球上最豐富且分布最廣泛的淡水資源，對于人類的生產(chǎn)生活、社會經(jīng)濟發(fā)展具有重要的意義[1]。伴隨著人類活動的增強，地下水已不可避免地遭受到了污染。由于地下水深埋地下，其污染具有隱蔽性特點，且由于流動緩慢，更新速度慢，一旦污染很難治理[2-5]。涇惠渠灌區(qū)位于關(guān)中平原中部，是陜西省糧食主要產(chǎn)區(qū)之一，地下水利用超過區(qū)域水資源利用總量的50%[6-7]。近年來灌區(qū)在發(fā)展高效農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的同時，以化肥、農(nóng)藥的殘留物為主的污染物對灌區(qū)土壤及淺層地下水造成了不同程度的污染[8-9]。因此，需要針對灌區(qū)地下水水質(zhì)進行科學系統(tǒng)的評價。當今采用較多的灌溉水水質(zhì)評價方式有Wilcox分類法、灌溉系數(shù)法、模糊綜合評價法和鈉吸附比法等，但由于其均存在指標單一化的問題，評價結(jié)果綜合性較差。而且實際水質(zhì)評價中符合模糊綜合評價模型要求的污染指標分級標準，一般是以點形式存在的標準值，這與模糊綜合評價模型存在不兼容問題有關(guān)[10]。模糊綜合評價模型要求的評價標準是分級值而不是分級范圍，這是由隸屬度的絕對化造成的[11]。實際上，水質(zhì)類別的模糊概念往往具有可變性或相對性，因此表征客觀事物模糊性的隸屬度也應(yīng)是相對的[12]。

本文對涇惠渠灌區(qū)進行采樣分析，并應(yīng)用模糊綜合優(yōu)化模型進行灌溉水質(zhì)評價，通過USSL圖、Wilcox 圖解法、各單因子評價法驗證評價結(jié)果，從而為灌區(qū)地下水開發(fā)利用和污染防治提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

涇惠渠灌區(qū)處于關(guān)中平原中部，地勢自西北向東南傾斜，海拔350～450 m，全區(qū)地勢平坦，屬大陸性半干旱氣候，蒸發(fā)作用較強烈[1]。灌區(qū)農(nóng)作物以糧食、蔬菜為主，復(fù)種指數(shù)1.85以上。灌區(qū)總面積約為1 300 km2，有效灌溉面積839.3 km2，涵蓋涇陽、三原、高陵、臨潼、閻良、富平等區(qū)縣。涇惠渠灌區(qū)屬于大型井渠雙灌灌區(qū)，是陜西省糧食、蔬菜主要產(chǎn)區(qū)之一，地下水利用超過區(qū)域水資源利用總量的50%[6-7]。灌區(qū)依據(jù)水文地質(zhì)劃分原理和其地貌特征以及地質(zhì)構(gòu)造特征，可以劃分為4個區(qū)、7個亞區(qū)，如表1所列。

2 材料與方法

2.1 樣品的采集與處理

涇惠渠灌區(qū)為井渠雙灌灌區(qū)，涇河河水和淺層地下水為灌區(qū)主要灌溉水源。故此，本次研究以涇惠渠水（48號樣品）和全區(qū)均勻分布的47個淺層地下水采樣點為基礎(chǔ)（見圖1），進行采樣測試。采樣過程按HJ 493-2009《水質(zhì)采樣樣品的保存和管理技術(shù)規(guī)定》[13]和《環(huán)境水質(zhì)質(zhì)量保證手冊》[14]規(guī)定進行。采樣時間為11月份冬季停灌期，所有樣品點均采集3個樣品，以消除偶然誤差。樣品分析項目主要包括常規(guī)離子、溶解性總固體、Mn2+、Cr6+、F-、硝酸鹽、氨氮及pH、色度、濁度。

從局部來看（以1號樣品為例）：可溶性鈉百分率（SSP）、鈉含量（%Na）屬于Ⅲ級，電導率（EC）屬于Ⅳ級，鈉吸附比（SAR）屬于Ⅱ級。因為位于Ⅲ級的水質(zhì)參數(shù)較多，模型判定1號水樣為Ⅲ類灌溉水，評價結(jié)果合理。從總體來看：淺層地下水中SSP、%Na、EC指標參數(shù)達到Ⅲ、Ⅳ等級的水樣占比為91.67%，81.25%和93.75%;評價結(jié)果中淺層地下水中Ⅲ、Ⅳ等級的水樣占97.92%，評價結(jié)果合理。

4 結(jié) 論

（1） 涇惠渠灌區(qū)地下水整體礦化度較大，主要陽離子為Na+，主要陰離子為SO42-且Mn2+、硝酸鹽、氨氮在不同區(qū)域質(zhì)量濃度值相差較高。水化學組分的形成主要受溶濾作用和濃縮作用的控制，白云石及硫酸鈉蒸發(fā)沉積物的溶解也有貢獻。

（2） 利用電導率、鈉吸附比和鈉含量等參數(shù)，參照美國農(nóng)業(yè)部灌溉水分類標準和Wilcox 圖解法對涇惠渠灌區(qū)地下水質(zhì)量進行了評價，發(fā)現(xiàn)僅有6.25%的水樣可作為灌溉水，均位于灌區(qū)東南部。

（3） 采用模糊綜合優(yōu)化模型對涇惠渠灌區(qū)地下水水質(zhì)進行評價，結(jié)果表明：灌區(qū)共48個采樣點除渠水外全部屬于Ⅲ級水，質(zhì)量較差不適宜灌溉;渠水為Ⅱ級水，相比全區(qū)地下水較好，適宜灌溉。

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（編輯：劉 媛）