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，區內采集水樣送檢得到的水化學數據為依據，采用數理統計、Piper三線圖、Gibbs圖等常規水化學分析手段，分析了研究區內地表水、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型水逐漸變為Cl·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型水最后變為Cl·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問題。尤其在我國西北地區，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地工農業生產生活[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巴楚縣平原區，使用Piper三線圖法對研究區的水化學類型進行了劃分，并用離子比值以及飽和指數法說明了區內地下水水化學組分受到了蒸發濃縮、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，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]。

本次研究區車爾臣河流域，因為近年來的工農業經濟的發展，對地下水的需求愈發強烈。當地不合理的過度開采地下水，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研究區概況

車爾臣河流域位于新疆南部巴州地區且末縣，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[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，多年平均蒸發量2506.9-2994.0mm，干旱少雨[9，10]。

1.2研究方法

運用描述性統計方法對喀什噶爾河流域內檢測的地下水水化學數據進行分析，由于各組數據數量級的差異，故在此引入變異系數（標準差與平均值之比）以消除數量級帶來的影響。通常來說，變異系數越大，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”控制全區為原則，在研究區內共取10個地表水樣、20個地下水樣，檢測分析等到水化學常規數據。運用描述性統計方法對喀什噶爾河流域內檢測的地下水水化學數據進行分析，統計數據見表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+的變異系數較小，其余離子變異系數均較大，其中Na+、Cl-、SO42- 、Mg2+的變異系數均大于0.5，其反映出地表水從沖洪積平原到風成沙漠區質量濃度變化上差異性較大，說明地表水易受外界環境的影響。

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，整體呈現出弱堿性咸水。地下水中所有離子（除Ca2+）的變異系數均大于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，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，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據為基礎，使用Piper三線圖、Gibbs圖等方法，分析了研究區地表水、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，整體呈現出弱堿性淡水，地表水易受外界環境的影響;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農業可持續發展評估研究[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。