新疆車爾臣河地下水水化學特征分析

劉天超，于 寧，李 通，曹大元

(新疆地礦局第一區域地質調查大隊，新疆 烏魯木齊 830013)

研究區位于新疆維吾爾自治區昆侖山、阿爾金山北麓，塔里木盆地東南緣，車爾臣河流域中下游，行政區劃隸屬新疆巴音郭楞蒙古自治州且末縣管轄。研究區西以車爾臣河與喀拉米蘭河的地表分水嶺為界，東至且末縣和若羌縣縣界，南北兩側以且末縣車爾臣河流域主要社會經濟活動區為主，并適當外擴，東西長約154 km，南北長約170 km，總面積5 000 km2。本文在對研究區地質條件分析的基礎上，并參考相關文獻[1-5]，對研究區地下水水化學特征、溶解性總固體以及放射性進行了分析，可以為研究區地下水資源的合理開發利用、環境保護及社會經濟可持續發展提供依據。

1 研究區地質條件分析

研究區處于塔里木板塊一級構造單元，又將其劃分為塔里木古陸(Ⅲ2)、塔里木南緣構造帶(Ⅲ3)兩個二級大地構造單元；跨塔里木地塊(Ⅲ2-6)、阿爾金斷塊(Ⅲ2-8)、昆侖山早古生代巖漿弧(Ⅲ3-2)、祁漫塔格-柴達木南緣古生代邊緣海盆(Ⅲ3-3)四個三級構造單元，主要包括北民豐-羅布狀莊凸起、且末-若羌凹陷二個四級構造單元。研究區內地處造山帶復合部位，構造運動較強烈。以阿爾金山兩側斷裂為主體向兩端伸展的一系列走向北東-北東東的壓扭性斷裂組成的區內構造系統。

2 研究區地下水水化學特征

2.1 地下水水化學類型

2.1.1 山區基巖裂隙水

山區基巖裂隙水化學特征受地貌、構造、氣候條件和地層巖性的控制，主要分部于編圖區的南部低中山區及丘陵地帶，該區域受限于泉水出露較少。根據取樣結果分析，西南部山區依散干薩依-庫拉木勒克薩依水化學類型為SO4·HCO3-Na·Mg型水；車爾臣河-木納布拉克薩依山區一帶，地下水水化學類型為Cl·SO4-Na·Mg型水；哈迪勒克薩依山區一帶水化學類型為SO4·Cl-Na·Ca型水；塔特勒克蘇至尤勒滾薩依山區一帶，水化學類型為Cl·SO4-Na型水；江尕勒薩依至塔什薩依山區一帶水化學類型為SO4·Cl-Na·Ca型水。車爾臣河西側各條河流溶解性總固體均小于1 g/L，在木納布拉克艾肯至塔什薩依基巖山區一帶除江尕勒薩依與塔什薩依一帶地下水溶解性總固體小于1 g/L，其余溶解性總固體1～6 g/L。

2.1.2 第四系松散巖類孔隙水

(1)潛水

研究區內潛水水化學類型受多種因素綜合作用，呈現出較明顯的水平分帶性：總體上由南向北、由西向東，水化學類型由Cl·HCO4型向Cl·SO4型轉化，以溶濾作用為主，水化學特征與地表水基本一致。自南向北方向地下水中的可溶性固形物相比地表水會有所增加，Na+、Mg2+等陽離子比重增加，陰離子以Cl-、SO42-為主。

受車爾臣河水入滲補給影響，在庫拉木勒克村(STK01孔附近)至車爾臣河中游東側良種場(STK05孔)一帶形成長條形的Cl·HCO4型水(與車爾臣河水化學類型一致)；西南部阿羌薩依一帶為潛水徑流補給區，地下水接受山區地下水徑流補給，形成SO4·Cl·HCO4型水，地下水側向徑流至龍口處，形成了同時接受西部地下水側向徑流和車爾臣河補給補給的混合帶，該區域分布在龍口至治沙站東側，長條形展布，水化學類型為SO4·HCO4型水；車爾臣河水受第二分水樞紐大壩攔截，河水位升高，受河水水化學類型的影響，在瓊庫勒與阿熱勒鄉、車爾臣河兩岸至塔提讓鎮南側STK10鉆孔處，形成Cl·SO4·HCO4型潛水。此外在阿克提坎墩鄉希龐村古河道內也有小范圍分布；受灌區回水的影響在托克拉克勒克鄉、巴格艾日克鄉、英吾斯塘鄉的三鄉的蘭干村、科臺曼艾日克村、克仁艾日克村以及鐵熱格勒克庫勒村、英吾斯塘村形成了Cl·HCO4·SO4型潛水；塔特勒克蘇至尤努斯薩依，37團躍進開發區至薩爾瓦墩遠離河道或地表河水水質，補給相對較少，地下水基本無人工開采，導致該區域氯酸鹽與硫酸鹽大量聚集，水化學類型為Cl·SO4型；塔提讓鎮、恰瓦勒敦至良種場向東至車爾臣河下游，由于水位埋深較淺加之蒸發強烈，含水層顆粒較細，徑流緩慢，水中鹽分相應濃縮積累而形成形成Cl·SO4型水。

江尕爾薩依至塔什薩依農業開發區一帶，主要受地表水入滲影響，地下水類型與河水一致均為SO4·Cl型水。

(2)承壓水

承壓水接受研究區南部單一結構潛水側向徑流補給、上部潛水越流補給，整體上由南向北由Cl·HCO4·SO4型過度到Cl·SO4型；由東向西由SO4·Cl型過度至Cl·SO4型。

研究區且末縣城北-良種場恰爾瓦敦開發一帶承壓水接受南部單一結構潛水補給源水質影響，形成與潛水水化學類型一致的Cl·HCO4·SO4型水；SO4·Cl型承壓水分布在STK04薩爾瓦敦至托蓋蘇拉克西側以及阿克提坎墩鄉沿河道至塔提讓鎮STK09孔呈條帶狀分布，該區域地下水徑流較為緩慢，離子交換速率緩慢，因此造成該區域水化學類型較差；薩爾瓦敦至托蓋蘇拉克西側以及阿克提坎墩鄉沿河道至塔提讓鎮STK09孔一帶受研究區西部側向徑流、上部潛水越流補給，形成SO4·Cl型水；沿地下水流向，承壓水徑流變緩，在托克拉克勒克鄉開發區一帶形成的Cl·SO4型。

2.2 水化學類型變化

2.2.1 地表水水化學類型變化

根據沿車爾臣河出山口至車爾臣河下游工區邊界9組地表水樣調查結果，車爾臣河為東西兩條支流匯合而成，西支托其里薩依河水化學類型為SO4·Cl-Ca·Na·Mg，東支且末河水化學類型為Cl·HCO3·SO4-Na·Mg，兩支匯合后經過徑流溶慮作用，在一級分水樞紐處車爾臣河水化學類型變為Cl·HCO3·SO4-Na·Mg，沿車爾臣河一級分水樞紐經龍口至二樞紐水化學類型依然為Cl·HCO3·SO4-Na·Mg型，礦化度小于1 g/L，說明該段為地表水補給地下水，地下水水化學類型受河水補給影響；在塔提讓大橋處車爾臣河水化學類型變為Cl·SO4·HCO3-Na·Mg，由此可以推測從第二分水樞紐至塔提讓大橋開始出現地下水補給河水，河水受地下水水化學類型影響形成Cl·SO4·HCO3-Na·Mg型水；塔提讓大橋以東至編圖區邊界為車爾臣河下游，受地下水溢出補給河水及蒸發蒸騰影響，導致下游地表水水化學類型與地下水類型一致，為Cl·SO4-Na·Mg。

本次地表水水質監測共布設9組，共涉及4條河流，分別為車爾臣河6組、塔什薩依1組、江尕爾薩依1組、阿羌薩依1組。監測結果表明：車爾臣河出山口東西兩分支及阿羌薩依水化學類型變化較為明顯，主要原因為該河流主要為山泉水匯集形成，受融雪及暴雨影響地表水中HCO3離子含量變化不穩定，因此河流水化學類型中HCO3在不斷的變化。其余地表水水化學類型隨時間變化基本穩定不變，部分離子含量有所變化。

2.2.2 地下水水化學類型變化

隨著時間的變化，地下水類型也存在一定的變動，工區內尚未有長時間的水質監測資料。根據研究區內5組地下水水質動態監測點結果，監測時間持續1年(2017年9月-2018年7月)。5組水質動態監測點的水化學類型隨季節變化，QJJB002與QJJB189略有變化，但變幅不大，總體變化較為平穩，無水化學類型的“跳級”現象。

3 研究區地下水溶解性總固體

在對研究區山前溝口調查取樣的基礎上，研究區基巖裂隙水溶解性總固體(TDS)一般在0.25～2.3 g/L，最大6.4 g/L，溶解性總固體較大的一般均為基巖裂隙泉水匯集而成的河流，水質相對較差。

3.1 潛水

3.1.1 淡水(TDS小于1 g/L)

受地形地貌、地層巖性、地下水循環特征等綜合因素的影響，南部潛水TDS普遍較低，淡水廣泛分布。淡水主要分布于且末縣城以南及37團躍進開發區以南地區以及在恰瓦勒敦開發區，阿熱勒鄉等；東部淡水區在車爾臣河南部沙漠區以南礫質平原區。分布面積10 852.892 km2。

3.1.2 微咸水(TDS在1～3 g/L)

微咸水在整個淺埋帶區廣泛分布，西部薩瓦勒敦開發區315國道以北至闊什薩特瑪鄉開發區地帶及塔提讓鎮北側至五葦場一帶，地下水水位埋深1～3 m，面積為5 402.372 km2。

3.1.3 半咸水

半咸水(TDS在3～5 g/L)分布在飛機場西側英吾斯塘鄉北側艾蓋西鐵日木村一帶；塔提讓鎮臺吐闊勒村、巴什塔提讓村、阿亞克塔提讓村北側一帶；分布面積62.509 km2，該區域水位埋深1～2 m部分區域小于1 m，蒸發強烈，水化學類型為Cl·SO4型，不適宜飲用。

3.1.4 咸水(TDS在5～10 g/L)

咸水分布在闊什薩特瑪鄉托蓋蘇拉克村南老河道兩側；良種場東側車爾臣河南岸至五葦場一帶；STK14孔東部一帶至塔什薩依開發區一帶，分布面積1 512.685 km2；該區域水位埋深一般為1～2 m/d，淺層TDS較高，深部100～200 m地下水受地層結構影響TDS相對會降低。

3.1.5 鹽水(TDS在>10 g/L)

鹽水分布在飛機場北部及黃牛場南部區域，該區域為37團及英吾斯塘鄉主排堿干渠排水處，大量排堿水匯集此處低洼處依靠蒸發進行排泄；在編圖區邊界向陽湖一帶由于為沼澤濕地排泄重點，依靠大量地表水蒸發，該區域TDS較高大于15 g/L；在塔提讓大橋至二葦場315國道兩側，根據探井揭露地下水TDS為10～35 g/L，在哈迪勒克薩依尾閭處QTJD060揭露地下水TDS為67.75 g/L；在五葦場東至硝爾庫勒沼澤濕地一帶，探井揭露地下水TDS為26～46 g/L；在研究區東部邊界至編圖區邊界遠離河道處TDS為10～23 g/L，近河道處受河水沖淡影響TDS為5～7 g/L。總體分布面積為1 046.805 km2。

3.2 承壓水

根據本次調查取樣結果，承壓水含水層地下水補給來源與潛水基本一致，故其水化學類型與潛水一樣，但受限其埋深相對潛水深，地下水補給為上游水，流動較快，因此研究區內形成的承壓水TDS均小于1 g/L。

3.3 溶解性總固體變化

根據對研究區內水源地、垃圾填埋場、污水處理廠周邊設置的5組水質動態監測點TDS的變化情況分析，隨季節變換略有變動，但變幅不大，總體變化較為平穩，整體變幅度均小于25%；5組數據中最小值出現在5月份有3組，其余兩組最小值在12月份；5組數據中最大值出現在9月份有3組，其余兩組最大值在7月份(見表1)。

表1 研究區內水質監測點TDS統計表

4 地下水放射性分析

根據《生活飲用水衛生標準》(GB 5749-2006)要求，對研究區內5組地下水、1組地表水進行放射性(總α、總β)評價(見表2)。車爾臣河一級分水樞紐地表水總α總β均滿足生活飲用水標準，其余5組地下水除STK04上層水總β超出限制值外，其余均滿足生活飲用水衛生標準。

表2 研究區水樣放射性結果表

5 結語

(1)山區基巖裂隙水化學類型主要為SO4·Cl型、Cl·SO4型，西南部山區依散干薩依-庫拉木勒克薩依水化學類型為SO4·HCO3型水；木納布拉克艾肯至塔什薩依基巖山區一帶、江尕勒薩依與塔什薩依一帶地下水TDS小于1g/L，其余TDS均大于1g/l。

(2)研究區潛水水化學類型總體上由南向北水化學類型由Cl·HCO4型→SO4·HCO4型→Cl·SO4·HCO4型→Cl·SO4型轉化，水化學特征與地表水基本一致。且末縣城以南TDS<1 g/L，縣城以北TDS逐漸變大，至飛機場北側、向陽湖一帶TDS>10 g/L。

(3)承壓水化學類型沿車爾臣河兩岸水化學類型為Cl·HCO3·SO4型，在薩瓦勒墩東部至飛機場一帶水化學類型為SO4·Cl型，在闊什薩特瑪開發區一帶水化學類型為Cl·SO4型，承壓水TDS均小于1 g/L。