皮山縣地表水化學(xué)特性與水質(zhì)變化趨勢分析

祖麗菲耶·亞力坤

（新疆維吾爾自治區(qū)水文局水環(huán)境監(jiān)測中心，新疆 烏魯木齊 830000）

皮山縣水資源緊缺，為了滿足社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展用水需求，按照水資源開發(fā)優(yōu)先利用地表水的原則，需對當(dāng)?shù)厮瘜W(xué)特性以及水質(zhì)變化趨勢進(jìn)行探討。

1 概況

皮山縣地形呈紡錘形，地勢西南高東北低，被沙漠、戈壁分割成56 塊綠洲，綠洲面積占總面積的4.2%[1]。全縣總面積 39 464.4 km2，轄 16 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn) 27萬人，其中農(nóng)業(yè)人口21萬人。目前全縣無入河廢污水排放。

2 水文地質(zhì)分析

2.1 南部山區(qū)

皮山縣南部為高山及中山區(qū)，地下水主要賦存于基巖裂隙、斷裂帶及碳酸巖裂隙溶洞中。海拔5 200 m以上有終年積雪和現(xiàn)代冰川，大氣降水和冰雪融水直接補(bǔ)給地下水，同時(shí)也是山前平原地下水的補(bǔ)給源地，地下徑流條件較好，在重力作用下，地下水由高處向低處運(yùn)動(dòng)，在溝谷中泉水溢出匯入地表水流向平原灌注。

2.2 低山丘陵區(qū)及微切割的垅崗區(qū)

昆侖山山前地帶由于背斜、斷裂的存在和控制作用，地下水含水層的空間分布、富水性顯示出極大的不均一性。區(qū)內(nèi)地下水類型主要有第三系裂隙、孔隙潛水及層間承壓水和第四系孔隙潛水，第三系地層僅在皮山河闊什塔格附近及桑株河、杜瓦河兩側(cè)出露較好，大部分則被第四系所覆蓋，由于補(bǔ)給條件的不同，含水層富水性也不相同，一般在河谷區(qū)，地下水補(bǔ)給來源主要是河水入滲補(bǔ)給，含水層厚度55.04～61.18 m，水位埋深10.49～31.15 m；而遠(yuǎn)離河谷區(qū)，因第三系地層砂巖泥質(zhì)含量高、礫巖鈣質(zhì)膠結(jié)程度好，地表水補(bǔ)給條件差，富水性也相對差，水位埋深也隨著地形高度增加而加大，屬透水而不含水區(qū)。

2.3 山前平原區(qū)

山前平原第四系孔隙潛水埋藏條件的變化具有一定的水平分帶性，這是受山前構(gòu)造和第四系巖相水平變化所控制。山前平原的中上部含水層巖性為砂卵礫石，水位埋深大于10 m；中下部及沙漠邊緣含水層巖性為砂礫石，含亞砂土、粉細(xì)砂，水位埋深小于10 m。

3 分析范圍和方法

皮山縣主要河流有皮山河、蘇勒尕孜河、桑株河、普斯開河、杜瓦河[2]，它們均發(fā)源于南部中高山區(qū)，補(bǔ)給源為淺山區(qū)降水和中高山區(qū)冰雪融水，徑流方向由山區(qū)到平原，最后消失于塔克拉瑪干沙漠之中，均屬于和田河流域區(qū)[3]。

皮山縣有1 156 條冰川，面積為938.66 km2，冰川儲量61.67 km3。皮山縣冰川的開始消融時(shí)間約在7 月初，7 月下旬—9 月河流的補(bǔ)給以冰川融水為主，而在6—7 月則以融雪為主，夏季高空氣溫上升越高，冰川消融的水量就越多；反之氣溫越低，降水越多的濕潤年份則冰川融水略少或接近正常年份，這是冰川補(bǔ)給河流的重要特點(diǎn)。縣境內(nèi)的湖泊全部分布在南部高寒區(qū)，水面面積大于1 km2的有2 個(gè)湖泊，其中錯(cuò)魯勒錯(cuò)10.4 km2、甜水湖2.21 km2。

本次皮山縣地表水化學(xué)特性分析范圍為皮山縣全境，評價(jià)區(qū)面積為39 464.4 km2。評價(jià)范圍按水資源分區(qū)進(jìn)行，包括6 個(gè)水資源區(qū)，即喀拉喀什河區(qū)、皮山河區(qū)、桑株河區(qū)、奇普恰普河區(qū)、普斯開河區(qū)和杜瓦河區(qū)[4]。并在6 條河上共布設(shè)了8 處監(jiān)測斷面，對10 座水庫進(jìn)行了監(jiān)測，本次選用喀拉喀什河、皮山河、桑株河、杜瓦河上的4 個(gè)水質(zhì)站近10 a 的監(jiān)測資料，奇普恰普河近3 a的監(jiān)測資料。為分析地表水體的水化學(xué)類型，選取礦化度、總硬度、鈣、鎂、鉀、鈉、氯化物、硫酸鹽、碳酸鹽、重碳酸鹽等項(xiàng)目，采用阿廖金分類法劃分水化學(xué)類型，并調(diào)查分析礦化度及總硬度的變化規(guī)律。

評價(jià)采用的基準(zhǔn)年為2020 年，對于長期或近期無資料的河流與水庫于2020 年11 月進(jìn)行了全面調(diào)查和補(bǔ)充監(jiān)測。

4 天然水化學(xué)特征評價(jià)

4.1 礦化度、總硬度分析

經(jīng)過調(diào)查，桑株河徑流主要由融雪和降水補(bǔ)給，天然水質(zhì)良好，屬于中等礦化度軟水。皮山河屬于中等礦化度適度硬水。杜瓦河屬于較高礦化度適度硬水。喀拉喀什河在皮山境內(nèi)河段屬于中等礦化度適度硬水。皮墨干渠處變?yōu)檩^高礦化度適度硬水。奇普恰普河屬于中等礦化度適度硬水。普斯開河徑流非汛期主要由地下泉水補(bǔ)給，天然水質(zhì)較差，屬于高礦化度極硬水。主要河流水化學(xué)特征統(tǒng)計(jì)，詳見表1。

表1 皮山縣主要河流礦化度、總硬度、水化學(xué)類型統(tǒng)計(jì)

河流天然水質(zhì)受水量季節(jié)性變化的影響，礦化度和總硬度呈明顯的季節(jié)性變化[5]。豐水期河流水量大，河水主要由融雪和降水補(bǔ)給，因此河水礦化度一般都較低。枯水期河流水量小，河水主要靠地下水補(bǔ)給，水體礦化度增高。從年內(nèi)分配來看，汛期6—9 月最低，汛后 10—12 月次之，冬春季節(jié) 1—5 月最高。皮山縣主要河流總硬度、礦化度季節(jié)性變化，詳見表2—3，如圖1—4所示。

表2 皮山縣主要河流總硬度、礦化度年內(nèi)變化過程 mg/L

表3 皮山縣主要河流總硬度、礦化度年內(nèi)變化過程mg/L

圖1 喀拉喀什河烏魯瓦提站礦化度、總硬度年內(nèi)變化過程

圖2 皮山河皮山水文站礦化度、總硬度年內(nèi)變化過程

圖3 桑株河桑株水文站礦化度、總硬度年內(nèi)變化過程

圖4 杜瓦河杜瓦水文站礦化度、總硬度年內(nèi)變化過程

4.2 水化學(xué)類型分析

從皮山縣各河流水化學(xué)類型分析來看，皮山河、桑株河汛期屬于重碳酸鹽、鈣組、Ⅱ型水，非汛期屬于硫酸鹽、鈣組、Ⅱ型水。杜瓦河汛期屬于重碳酸鹽、鈣組、Ⅱ型水，非汛期屬于硫酸鹽、鈉組、Ⅱ型水。喀拉喀什河在皮山境內(nèi)汛期屬于重碳酸鹽、鈣組、Ⅱ型水，非期屬于氯化物、鈉組、Ⅱ型水。奇普恰普河汛期屬于重碳酸鹽、鈣組、Ⅱ型水。普斯開河非汛期屬于硫酸鹽、鈉組、Ⅱ型水。皮山縣各河流pH 值在8.0～8.5，屬于弱堿性水，變化幅度較小，較穩(wěn)定。

4.3 水庫水化學(xué)特征分析

水庫水化學(xué)特征主要受水庫水源的影響。為全面掌握皮山縣水庫水質(zhì)狀況，2020年11月對皮山縣境內(nèi)10 座中小型水庫進(jìn)行了采樣分析。以皮山河為水源的阿克肖、康艾孜、雅普泉、躍進(jìn)、阿依庫木水庫中，阿克肖、康艾孜、雅普泉水庫屬于較高礦化度硬水；躍進(jìn)水庫屬于較高礦化度適度硬水；阿依庫木水庫屬于較高礦化度極硬水。以桑株河為水源的桑株、巴西拉克、杭斗克水庫屬于較高礦化度適度硬水。普斯開、杜瓦水庫屬于高礦化度極硬水。本次調(diào)查的阿克肖、康艾孜、雅普泉、躍進(jìn)、阿依庫木、桑株水庫均屬于硫酸鹽、鈣組、Ⅱ型水，巴西拉克、杭斗克、普斯開、杜瓦水庫均屬于硫酸鹽、鈉組、Ⅱ型水。

總體上看，以桑株河為水源的桑株、巴西拉克、杭斗克水庫，以皮山河為水源的阿克肖、康艾孜、雅普泉水庫水體礦化度、總硬度較低，適宜作生活飲用水。阿依庫木水庫總硬度、硫酸鹽超標(biāo)，不適宜作生活飲用水。普斯開、杜瓦水庫總硬度、硫酸鹽、氯化物超標(biāo)，不適宜作生活飲用水。皮山縣各水庫水化學(xué)特征，詳見表4。

表4 皮山縣中小型水庫水化學(xué)類型特征

4.4 水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)分析評價(jià)

皮山縣地表水功能區(qū)采用二級體系，即水功能區(qū)一級區(qū)和二級區(qū)。《新疆維吾爾自治區(qū)水功能區(qū)劃》中對皮山縣境內(nèi)的喀拉喀什河進(jìn)行了區(qū)劃。根據(jù)區(qū)劃方案，喀拉喀什河皮山縣境內(nèi)河段為源頭水保護(hù)區(qū)。水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)分析評價(jià)的項(xiàng)目和標(biāo)準(zhǔn)與河流水質(zhì)現(xiàn)狀評價(jià)相同，評價(jià)方法是以目標(biāo)水質(zhì)類別作為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)分析，即水功能區(qū)水質(zhì)優(yōu)于或達(dá)到該區(qū)目標(biāo)水質(zhì)類別為達(dá)標(biāo)、劣于目標(biāo)水質(zhì)即為不達(dá)標(biāo)。

喀拉喀什河皮山縣境內(nèi)河段源頭水保護(hù)區(qū)水質(zhì)現(xiàn)狀為Ⅰ類，可以滿足水功能區(qū)水質(zhì)要求。水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)分析評價(jià)結(jié)果，詳見表5。

表5 皮山縣河流水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)分析評價(jià)

5 水質(zhì)變化趨勢分析

通過收集資料，選擇喀拉喀什河、皮山河、桑株河、杜瓦河上的水皮墨墾區(qū)分水閘前、皮山水文站、桑株水文站、杜瓦水文站2010—2020 年水質(zhì)監(jiān)測資料進(jìn)行趨勢分析。采用季節(jié)性肯達(dá)爾法進(jìn)行趨勢分析檢驗(yàn)。季節(jié)性肯達(dá)爾檢驗(yàn)定義為水質(zhì)資料在歷年間相同月（季）間的比較，它可以避免河流水質(zhì)濃度受流量周期性變化的影響，從而使檢驗(yàn)結(jié)果更具可比性。

檢驗(yàn)結(jié)果顯示，各條河流的總硬度、氨氮、揮發(fā)酚、氯化物、硫酸鹽濃度近20 a 間無明顯變化趨勢，高錳酸鹽指數(shù)略呈下降趨勢，揮發(fā)酚近10 a 間均未檢出。這說明皮山縣各條河流水質(zhì)基本穩(wěn)定，沒有受到人為污染。

6 結(jié)語

皮山縣地表徑流主要來源于冰山雪水，受冰山礦質(zhì)影響較大，而水質(zhì)化學(xué)特性對水資源的使用也影響較大。通過分析探討可知，皮山縣桑株河屬于中等礦化度軟水，皮山河、奇普恰普河屬于中等礦化度適度硬水，喀拉喀什河、杜瓦河屬于較高礦化度適度硬水，普斯開河屬于高礦化度極硬水。以桑株河為水源的桑株、巴西拉克、杭斗克水庫，以皮山河為水源的的阿克肖、康艾孜、雅普泉水庫礦化度、總硬度較低，適宜作生活飲用水。阿依庫木水庫總硬度、硫酸鹽超標(biāo)，不適宜作生活飲用水。普斯開、杜瓦水庫總硬度、硫酸鹽、氯化物超標(biāo)，不適宜作生活飲用水。各河流水質(zhì)變化趨勢穩(wěn)定，飲水源區(qū)水功能均達(dá)標(biāo)，沒有受到人為污染，為區(qū)域水資源開發(fā)利用提供參考。