基于GIS的衛寧平原水化學類型分布規律及地下水徑流條件＊

賈 丹，李洪波，徐兆祥

（寧夏回族自治區水文環境地質調查院，寧夏 銀川 750021）

地下水既是不可或缺的供水水源，也是重要的生態與環境要素[1]。60多年以來，寧夏回族自治區水文地質工作者先后開展了全區1∶20萬水文地質普查、1∶10萬衛寧平原農業生產基地地下水資源及環境地質綜合勘察評價、1∶2.5萬重要城鎮供水水文地質勘探等項目，利用不同地質手段探明了地下水情況，伴隨著這些項目的開展，利用軟件編制水文地質圖被應用到水文地質工作中，水文地質圖可以深入研究歷史成果資料，提取其精華，以簡明直觀的形式，將水文地質成果資料表現出來。隨著“513”協議簽訂以來，不同區域1∶5萬水文地質調查等項目先后開展，區域水文地質調查精度整體有所提升，對水文地質條件的認識也不斷深化。寧夏回族自治區水文環境地質調查院原有的1∶10萬水文地質圖件逐漸不能滿足技術人員和有關政府部門的需求，所以寧夏回族自治區水文環境地質調查院組織實施了“衛寧平原1∶5萬水文地質編圖”項目。以下就衛寧平原水化學圖和等水位線圖進行分析。

1 數據來源

為掌握衛寧平原地下水水文地質條件現狀，于2021年3月到2021年4月對衛寧平原進行了采樣，共采集地下水樣品95組，測量高程點110組，采樣過程經過嚴格的質量控制，所采取的水樣由寧夏回族自治區地礦局實驗室進行分析。

2 編圖方法與結果分析

2.1 編圖方法

水化學圖利用舒卡列夫分類法[2]，根據地下水中6種主要離子（K+合并于Na+中）及礦化度劃分。摩爾分數大于25%的陰離子和陽離子對水化學陰陽離子進行分類，結合衛寧平原地質地貌、地層巖性、水文地質條件進行水化學類型分區，另附礦化度等值線，繪制出的水化學圖符合區域的地下水運移規律。水位埋深圖和等水位線圖根據已測水位數據和高程數據，利用Surfer軟件繪制衛寧平原潛水水位埋深圖和衛寧平原潛水等水位線圖。

2.2 水化學類型分布規律

衛寧平原區水質較好，溶解性總固體質量濃度小于3 g/L，東西向黃河兩側溶解性總固體質量濃度均小于1 g/L，迎水橋鎮溶解性總固體質量濃度在1～3 g/L。由黃河向南北兩側溶解性總固體逐漸增高，多在1～3 g/L，僅在靠近山邊小部分區域溶解性總固體質量濃度為3～5 g/L，南北向溶解性總固體質量濃度由西向東逐漸增高，僅在黃河西岸渠口農場溶解性總固體質量濃度小于1 g/L，整個平原區溶解性總固體質量濃度受巖性及黃河影響，呈一定規律性分布。衛寧平原溶解性總固體質量濃度分區具體表現如圖1所示。

圖1 衛寧平原溶解性總固體質量濃度分區圖

宣和以西水化學陰離子類型從山區向黃河呈規律分布，黃河北岸從山區到黃河，陰離子類型依次為SO4-Cl型、HCO3-SO4-Cl型、HCO3-SO4型、HCO3型[3]。黃河南岸陰離子類型主要為SO4-Cl型。宣和以東陰離子類型主要以HCO3-SO4-Cl型為主，僅在余丁鄉以北靠近山區分布HCO3-Cl型水，在舟塔鄉以南靠近山區分布SO4-Cl型水。平原區南北向水化學陰離子類型由東向西呈規律分布，依次為HCO3-SO4型、HCO3-SO4-Cl型、HCO3-Cl型。整個平原區陰離子類型主要為HCO3-SO4-Cl型和HCO3-SO4型水。衛寧平原陰離子分區具體表現如圖2所示。

圖2 衛寧平原陰離子類型分區圖

中寧縣以西黃河北岸水化學陽離子類型從山區向黃河分布較復雜，從山區分為2個逆向規律分布區域后再匯合成條帶狀向黃河規律分布。靠近西邊水化學陽離子類型依次為Na型、Na·Ca·Mg型、Ca·Mg、Ca型，靠近東邊水化學陽離子類型依次為Na·Ca型、Na·Ca·Mg型、Ca·Mg型、Ca型，2個區域在Na·Ca·Mg型匯合。其中迎水橋鎮局部區域分布Ca·Mg型水，鎮羅鎮局部區域分布Na·Ca·Mg型水，余丁鄉一帶局部區域分布Ca·Mg型水，黃河北岸陽離子類型主要以Ca型水為主。黃河南岸常樂鎮局部區域分布Ca·Mg型水，舟塔鄉以南部分區域分布Na·Mg型水，黃河南岸陽離子類型主要以Ca型水為主。南北向黃河陽離子類型呈條帶狀規律分布，從東向西依次為Na·Ca型、Ca·Mg型、Na·Ca·Mg型，黃河東岸靠近山邊部分區域陽離子分布Na型水，白馬鄉黃河西邊局部區域分布Ca型水。平原區東西向陽離子類型主要以Na·Ca型和Ca·Mg型水為主。整個平原區陽離子類型主要以Ca型水為主，衛寧平原陽離子分區具體表現如圖3所示。

圖3 衛寧平原陽離子類型分區圖

2.3 地下水徑流條件

根據2021年3月水位統測資料顯示（如圖4所示），地下水埋深最大處位于渠口農場與白馬鄉附近，此處平均水位埋深6～8 m，埋深最大的為SY15號井，埋深21.08 m。地下水埋深最淺處位于中衛沙坡頭西北部臨近沙漠邊緣地帶，該處存在2處自流水井W04與SY09，水位分別高出地面0.35 m與0.60 m。其余地區地下水位埋深相差不大，多為3～5 m。地下水位標高為1 160.518～1 247.726 m，水位標高最大處位于衛寧平原西北部的W04自流井，標高為1 247.726 m；水位標高最小處位于平原東北端的SY01水井，標高為1 160.518 m。

圖4 衛寧平原水位埋深等直線圖

衛寧平原等水位線圖如圖5所示，由圖5可判斷出，地下水在接受周邊山區、臺地與沙漠地下水補給后，向黃河排泄。總體上中寧平原等水位線相對密集，水力梯度大于中衛平原，即地下水徑流速度相對較大。地下水流向總是由源（補給區）到匯（排泄區），所以衛寧平原地下水流向與補給區到排泄區的展布方向密切相關，由于黃河在中寧縣恩和、鳴沙鎮一帶，徑流方向開始由東西向轉為南北向，所以地下水的徑流方向也發生了改變。中寧縣以西黃河南岸，地下水自西南向東北向流動，黃河北岸地下水自西北向東南向流動。中寧縣鳴沙鎮以東黃河東岸，地下水自東南向西北向流動，黃河西岸地下水自西北向東南向流動。

圖5 衛寧平原等水位線圖

地下水補給徑流排泄總體特征為：地下水接受臺地及山區的側向補給，流經黃河沖積平原區后，最終向黃河排泄。

3 結語

整個平原區水質較好，東西向黃河兩岸水質受黃河水影響較大，水質最好，溶解性總固體質量濃度均小于1 g/L，往南北靠近山區處水質受到巖性影響，溶解性總固體質量濃度逐漸增高，迎水橋鎮溶解性總固體質量濃度在1～3 g/L，推測可能受到人類活動影響。南北向靠近山區，受巖性影響較大，溶解性總固體質量濃度比東西向稍差，在1～3 g/L。整個平原區水化學類型相對簡單，靠近黃河陰離子類型主要以HCO3-SO4-Cl型和HCO3-SO4型水為主，東西向靠近山區部分和南北向受巖性影響，陰離子分區較復雜。陽離子類型主要以Ca型水為主，東西向大部分地區分布Ca型水，南北向地區受到巖性影響，大部分地區分布Na·Ca和Ca·Mg型水，衛寧平原水化學類型的分布規律和溶解性總固體質量濃度的分布規律相近似。地下水主要接受大氣降水、農田灌溉水和臺地及山區的側向補給水作為補給源，流經黃河沖積平原區后，最終向黃河排泄。