新疆孔雀河中上游平原潛水咸化成因分析

潘希哲（新疆維吾爾自治區地質環境監測院烏魯木齊830000）

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新疆孔雀河中上游平原潛水咸化成因分析

潘希哲
（新疆維吾爾自治區地質環境監測院烏魯木齊830000）

摘要由于庫爾勒市地表水資源有限，當地大量開采地下水，而該區地下水尤其是潛水相較于歷史呈現較高的礦化度，當地工業、農業、生活用水情況和生態環境保護的形勢極為嚴峻。本文主要分析了孔雀河水和潛水礦化度演化特征，結合當地地下水補給、徑流、排泄條件，闡述了潛水礦化度的空間分布特征及其形成的原因，并針對潛水咸化提出調控建議。研究結果顯示，該區域潛水咸化是由咸化的孔雀河水補給、蒸發濃縮作用及灌溉回歸水入滲共同導致。

關鍵詞地下水水化學咸化成因

DOI∶10.16206/j.cnki.65-1136/tg.2016.02.019

0　引言

對比孔雀河中上游平原1982年和2014年潛水礦化度發現：研究區礦化度普遍升高，升高的區域有十八團渠兩側、庫爾勒市區和鐵克其鄉等，但也有局部區域礦化度降低，這一現象較為特別，降低的區域主要是研究區西南角。當地孔雀河是地下水的重要補給源，自北向南由博斯騰湖流出，河水礦化度從1982年的0.45 g/L逐漸變化到2010年的0.97 g/L，直接導致了潛水咸化。另外，30年來地下水位埋深，地下水作用的改變也在很大程度上影響了地下水礦化度。對比歷史情況，目前新疆孔雀河中上游平原潛水礦化度普遍較高，且具有一定的空間分布特征，本文對其形成原因進行了探究。

1　概況

1.1區域概況

研究區位于新疆孔雀河中上游平原巴音郭楞蒙古自治州庫爾勒市。氣候干旱、少雨、蒸發強烈。孔雀河是區內唯一常年性河流，從博斯騰湖流出，流過阿克塔格山的鐵門關峽谷，進入平原區后，經過庫爾勒市、尉犁縣曾注入羅布泊。

研究區以北為霍拉山區，以東為庫魯克塔格山，山區和平原之間都是隔水斷層。研究區北部為霍拉山山前傾斜平原，東部為庫魯克塔格山前傾斜平原，中部為孔雀河三角洲沖積平原區，南部為阿瓦提-瓊庫勒隆起區。地下水主要賦存于第四系松散堆積物孔隙中，多為沖洪積層，賦存豐富的潛水及承壓水，具有層狀結構和顆粒級配由粗粒相向細粒相，結構單一向雙層多層結構過渡的演變規律［1］。地下水主要靠河渠、田間灌溉水滲入補給，大氣降水和洪流滲入補給極少。

1.2監測點信息

選取了數據較完善，具有代表性的6個潛水監測點進行分析，包括5個省級監測點，1個地區級監測點（表1），這些點擁有2001年到2010年較全面的監測數據［2］［3］。

表1　地下水監測點信息

2　地下水咸化特征

2.1空間分布

據1982年庫爾勒市1∶5萬供水水文地質初步勘察和2014年庫爾勒市幅1∶5萬水文地質詳查的潛水取樣點礦化度數據分別作出研究區礦化度等值線（圖1）。宏觀對比1982年和2014年礦化度有以下較為明顯的變化：研究區礦化度普遍升高，升高的區域有十八團渠兩側、庫爾勒市區和鐵克其鄉，1982年十八團渠兩側礦化度小于1 g/L，庫爾勒市區和鐵克其鄉附近區域大約在0.5 g/L的水平，而到了2014年三個區域分別達到了1.5 g/L、大于1 g/L和2.0 g/L，鐵克其鄉局部甚至超過2.5 g/L。但也有局部區域礦化度降低，這一現象較為特別，降低的區域主要是研究區西南角。

對比歷史發現，目前研究區潛水礦化度普遍升高，且具有一定的空間分布特征。

圖1　1982年（a）和2014年（b）潛水礦化度等值線對比

2.2監測點礦化度變化

相較于孔雀河水近年來0.9 g/L左右的礦化度，6個監測點中，31和38礦化度值較小。其他四個點礦化度值較大，2001年已經達到了較高水平，且隨時間波動大。至2010年16、31、38三個點礦化度較小，而3、23、47三個點礦化度較大。

3　咸化成因分析

3.1補給來源

研究區潛水由于位置的不同具有相異的補給途徑，而補給途徑很大程度上影響著該處潛水的水化學特征。潛水點16、38、47都位于孔雀河三角洲平原，主要接受孔雀河水和渠水田間水入滲補給。潛水點23位于阿瓦提-瓊庫勒隆起地下水分區，主要接受上游潛水側向徑流補給。潛水點3和31位于霍拉山前傾斜平原，北側霍拉山前斷裂阻斷山區和平原的水力聯系，地下水接受孔雀河支流十八團渠和田間地表水入滲補給。

研究區潛水的補給作用可以是單一河水的補給，比如遠離農田的市區，不存在田間水，也可以是河水和田間水共同作用，比如農灌區，通過溝渠將孔雀河水引入田間灌溉的過程中，河渠在輸水過程中發生一定的滲漏，田間水也會有一定的滲漏。干旱、半干旱區由于存在土壤鹽漬化，灌溉回歸水入滲很可能導致潛水礦化度增加到較高的水平，而已經嚴重咸化的潛水如果接受孔雀河水的補給，由于孔雀河水礦化度低于該處潛水，潛水便會被稀釋，礦化度降低。

3.2地下水作用分帶

不同作用會形成不同的地下水類型：一個地區經受的溶濾作用越強烈，持續時間越長，地下水的TDS越低，離子以難溶的HCO3-和Ca2+、Mg2+為主；蒸發排泄作用會使地下水化學成分持續濃縮，增加礦化度，離子以易溶的Na+、Cl-和SO42+為主［4］。由水化學類型可知16、31、38三個點主要經歷溶濾作用，3、23、47三個點主要經歷濃縮作用（表2）。

表2　水化學類型

水位埋深小于6 m左右就會發生潛水蒸發作用，當氣候因素、土體性質一定的情況下，蒸發作用隨著地下水位埋深減小而加強。目前只有研究區西部存在水位埋深小于6 m的地方。

孔雀河三角洲沖積平原頂部潛水主要接受孔雀河水入滲補給，通過側向徑流排泄；沖積平原中部潛水主要以地表入滲和側向徑流方式補給，以側向徑流方式排泄；三角洲尾緣潛水由側向徑流補給，主要以蒸發蒸騰方式排泄。

綜合以上水化學類型、地下水位埋深及補徑排條件等因素將研究區潛水劃分為水文地球化學溶濾帶、徑流帶和積累帶（圖2）。1982年溶濾帶范圍包括孔雀河三角洲沖積平原頂部，徑流帶包括沖積平原中部，積累帶主要是研究區西部和南部。由于地下水開發導致的水位埋深變化使2010年地下水作用分

圖2　1982年（a）和2010年（b）水文地球化學分帶對比

3.3綜合分析

結合補給來源和地下水作用分帶這兩方面，針對目前研究區潛水礦化度普遍升高，且具有一定的空間分布特征進行綜合分析，探究其成因。

潛水咸化容易解釋，從補給來源看，咸化的孔雀河水補給會導致其咸化。而研究區西南角潛水淡化和地下水作用分帶隨時間的演變有關：這一部分在1982年潛水水位埋深小于5 m，且土壤鹽漬化現象較為嚴重，屬于蒸發濃縮帶，蒸發排泄地下水時水去鹽留導致潛水礦化度較高，達到3 g/L。而近30年來強烈開采導致該區域地下水位明顯下降，水位埋深大于10 m，蒸發濃縮作用減弱，排泄方式改為以側向徑流和人工開采為主，礦化度降低到1 g/L以下。

圖3　潛水礦化度變化圖

再分析6個潛水點地下水礦化度變化趨勢及形成原因。16、31、38三個點位于溶濾帶，3、23、47三個點位于徑流帶和濃縮帶。

平原頂部的16、31、38距離孔雀河口較近，地下水受孔雀河水影響較大，由于該區域位于市區，基本沒有農田灌溉回歸水影響，礦化度大小接近孔雀河水礦化度的隨時間變化不大，比如31和38號監測點礦化度，而礦化度遠大于孔雀河水的點逐漸被孔雀河水稀釋，比如16號監測點，該點礦化度值波動較大，可能受到一些次要因素的影響，比如工業生活污水排放滲入引起。

平原中部和尾緣的3、23、47距離孔雀河口較遠，3和23位于農灌區，三個點礦化度演變至2010年都大于1.5 g/L。孔雀河水對徑流帶潛水有一定影響，而帶演變為：溶濾帶不變，還是平原頂部，主要是市區；徑流帶包括平原中部和尾緣，主要是研究區西北角和南部農灌區和東部開發區，積累帶分布在研究區西部。地表水入滲對礦化度升高影響更大，造成農灌區淺層地下水咸化的主要原因是地下水位埋深較淺，咸化的水源灌溉農田并滲入地下導致地下水咸化，同時可能造成土壤鹽漬化。在庫爾勒農灌區內，咸化的孔雀河水灌溉之后，排水管理措施較差，于是導致了灌區地下水的鹽化［5］。灌溉回歸水攜帶的鹽分將會使3和47號點潛水礦化度升高，同時3和47號點地下水位埋深都小于10 m，蒸發是地下水主要排泄方式之一，灌溉回歸水入滲和蒸發濃縮共同作用使潛水礦化度達到較高水平。23號點位于徑流帶，礦化度也較高，該點位于當地蛭石加工廠處，工廠污水可能會對地下水礦化度有影響。

4　結論

孔雀河中上游平原潛水演化至2010年，平原頂部屬于水文地球化學滲入溶濾帶，該區域潛水由于直接接受咸化的孔雀河水補給，礦化度值有所增加，至2010年向孔雀河水接近；平原中部屬于徑流帶，地表水入滲和側向徑流對潛水礦化度升高影響較大；平原西部屬于地下水作用積累帶，該區域潛水受孔雀河水影響微弱，而灌溉回歸水的入滲和蒸發濃縮等作用使該區域潛水礦化度升至較高水平；平原西南部由于近30年來強烈開采導致該區域地下水位明顯下降，排泄方式由蒸發改為以側向徑流和人工開采為主，礦化度反而有所降低。

5　建議

針對研究區地下水咸化現狀，提出以下調控水質及合理利用水資源的建議。

通過調節上游焉耆盆地匯水的礦化度和控制博斯騰湖湖區鹽量，重點調節博斯騰湖水質［6］。使孔雀河水礦化度下降，從源頭上降低含鹽量；農灌區需要實現灌溉排水管理的現代化，充分提高農業經濟效益的同時，防止地下水水質惡化，主要著重于優化排水排鹽過程和歸屬地，減少鹽堿水的下滲；在蒸發排泄的區域打若干機井抽排地下水，降低地下水位，使蒸發排泄轉為人工開采排泄，以減小蒸發濃縮作用，降低潛水礦化度；增加孔雀河輸水量，并完善引水渠數量質量，減少沿途輸水損耗，達到合理調配利用水資源的目的。

參考文獻

［1］庫爾勒市供水水文地質勘察報告，1983.

［2］庫爾勒市2001-2005地下水動態監測五年報告，2006.

［3］庫爾勒市2006-2010地下水動態監測五年報告，2011.

［4］張人權，梁杏，靳孟貴，等.水文地質學基礎［M］.第六版.北京∶地質出版社，2011.

［5］王水獻，王云智，董新光，等.開孔河流域淺層地下水礦化度時空變異及特征分析［J］.水土保持研究，2007，14（2）∶293-296.

［6］左其亭，馬軍霞，陳曦.博斯騰湖水體礦化度變化趨勢及調控研究［J］.水科學進展，2004，15（3）∶307-311.

收稿：2015-07-24