新疆孔雀河中上游平原潜水咸化成因分析

潘希哲（新疆维吾尔自治区地质环境监测院乌鲁木齐830000）



新疆孔雀河中上游平原潜水咸化成因分析

潘希哲
（新疆维吾尔自治区地质环境监测院乌鲁木齐830000）

摘要由于库尔勒市地表水资源有限，当地大量开采地下水，而该区地下水尤其是潜水相较于历史呈现较高的矿化度，当地工业、农业、生活用水情况和生态环境保护的形势极为严峻。本文主要分析了孔雀河水和潜水矿化度演化特征，结合当地地下水补给、径流、排泄条件，阐述了潜水矿化度的空间分布特征及其形成的原因，并针对潜水咸化提出调控建议。研究结果显示，该区域潜水咸化是由咸化的孔雀河水补给、蒸发浓缩作用及灌溉回归水入渗共同导致。

关键词地下水水化学咸化成因

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

0　引言

对比孔雀河中上游平原1982年和2014年潜水矿化度发现：研究区矿化度普遍升高，升高的区域有十八团渠两侧、库尔勒市区和铁克其乡等，但也有局部区域矿化度降低，这一现象较为特别，降低的区域主要是研究区西南角。当地孔雀河是地下水的重要补给源，自北向南由博斯腾湖流出，河水矿化度从1982年的0.45 g/L逐渐变化到2010年的0.97 g/L，直接导致了潜水咸化。另外，30年来地下水位埋深，地下水作用的改变也在很大程度上影响了地下水矿化度。对比历史情况，目前新疆孔雀河中上游平原潜水矿化度普遍较高，且具有一定的空间分布特征，本文对其形成原因进行了探究。

1　概况

1.1区域概况

研究区位于新疆孔雀河中上游平原巴音郭楞蒙古自治州库尔勒市。气候干旱、少雨、蒸发强烈。孔雀河是区内唯一常年性河流，从博斯腾湖流出，流过阿克塔格山的铁门关峡谷，进入平原区后，经过库尔勒市、尉犁县曾注入罗布泊。

研究区以北为霍拉山区，以东为库鲁克塔格山，山区和平原之间都是隔水断层。研究区北部为霍拉山山前倾斜平原，东部为库鲁克塔格山前倾斜平原，中部为孔雀河三角洲冲积平原区，南部为阿瓦提-琼库勒隆起区。地下水主要赋存于第四系松散堆积物孔隙中，多为冲洪积层，赋存丰富的潜水及承压水，具有层状结构和颗粒级配由粗粒相向细粒相，结构单一向双层多层结构过渡的演变规律［1］。地下水主要靠河渠、田间灌溉水渗入补给，大气降水和洪流渗入补给极少。

1.2监测点信息

选取了数据较完善，具有代表性的6个潜水监测点进行分析，包括5个省级监测点，1个地区级监测点（表1），这些点拥有2001年到2010年较全面的监测数据［2］［3］。

表1　地下水监测点信息

2　地下水咸化特征

2.1空间分布

据1982年库尔勒市1∶5万供水水文地质初步勘察和2014年库尔勒市幅1∶5万水文地质详查的潜水取样点矿化度数据分别作出研究区矿化度等值线（图1）。宏观对比1982年和2014年矿化度有以下较为明显的变化：研究区矿化度普遍升高，升高的区域有十八团渠两侧、库尔勒市区和铁克其乡，1982年十八团渠两侧矿化度小于1 g/L，库尔勒市区和铁克其乡附近区域大约在0.5 g/L的水平，而到了2014年三个区域分别达到了1.5 g/L、大于1 g/L和2.0 g/L，铁克其乡局部甚至超过2.5 g/L。但也有局部区域矿化度降低，这一现象较为特别，降低的区域主要是研究区西南角。

对比历史发现，目前研究区潜水矿化度普遍升高，且具有一定的空间分布特征。

图1　1982年（a）和2014年（b）潜水矿化度等值线对比

2.2监测点矿化度变化

相较于孔雀河水近年来0.9 g/L左右的矿化度，6个监测点中，31和38矿化度值较小。其他四个点矿化度值较大，2001年已经达到了较高水平，且随时间波动大。至2010年16、31、38三个点矿化度较小，而3、23、47三个点矿化度较大。

3　咸化成因分析

3.1补给来源

研究区潜水由于位置的不同具有相异的补给途径，而补给途径很大程度上影响着该处潜水的水化学特征。潜水点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间水入渗补给。潜水点23位于阿瓦提-琼库勒隆起地下水分区，主要接受上游潜水侧向径流补给。潜水点3和31位于霍拉山前倾斜平原，北侧霍拉山前断裂阻断山区和平原的水力联系，地下水接受孔雀河支流十八团渠和田间地表水入渗补给。

研究区潜水的补给作用可以是单一河水的补给，比如远离农田的市区，不存在田间水，也可以是河水和田间水共同作用，比如农灌区，通过沟渠将孔雀河水引入田间灌溉的过程中，河渠在输水过程中发生一定的渗漏，田间水也会有一定的渗漏。干旱、半干旱区由于存在土壤盐渍化，灌溉回归水入渗很可能导致潜水矿化度增加到较高的水平，而已经严重咸化的潜水如果接受孔雀河水的补给，由于孔雀河水矿化度低于该处潜水，潜水便会被稀释，矿化度降低。

3.2地下水作用分带

不同作用会形成不同的地下水类型：一个地区经受的溶滤作用越强烈，持续时间越长，地下水的TDS越低，离子以难溶的HCO3-和Ca2+、Mg2+为主；蒸发排泄作用会使地下水化学成分持续浓缩，增加矿化度，离子以易溶的Na+、Cl-和SO42+为主［4］。由水化学类型可知16、31、38三个点主要经历溶滤作用，3、23、47三个点主要经历浓缩作用（表2）。

表2　水化学类型

水位埋深小于6 m左右就会发生潜水蒸发作用，当气候因素、土体性质一定的情况下，蒸发作用随着地下水位埋深减小而加强。目前只有研究区西部存在水位埋深小于6 m的地方。

孔雀河三角洲冲积平原顶部潜水主要接受孔雀河水入渗补给，通过侧向径流排泄；冲积平原中部潜水主要以地表入渗和侧向径流方式补给，以侧向径流方式排泄；三角洲尾缘潜水由侧向径流补给，主要以蒸发蒸腾方式排泄。

综合以上水化学类型、地下水位埋深及补径排条件等因素将研究区潜水划分为水文地球化学溶滤带、径流带和积累带（图2）。1982年溶滤带范围包括孔雀河三角洲冲积平原顶部，径流带包括冲积平原中部，积累带主要是研究区西部和南部。由于地下水开发导致的水位埋深变化使2010年地下水作用分

图2　1982年（a）和2010年（b）水文地球化学分带对比

3.3综合分析

结合补给来源和地下水作用分带这两方面，针对目前研究区潜水矿化度普遍升高，且具有一定的空间分布特征进行综合分析，探究其成因。

潜水咸化容易解释，从补给来源看，咸化的孔雀河水补给会导致其咸化。而研究区西南角潜水淡化和地下水作用分带随时间的演变有关：这一部分在1982年潜水水位埋深小于5 m，且土壤盐渍化现象较为严重，属于蒸发浓缩带，蒸发排泄地下水时水去盐留导致潜水矿化度较高，达到3 g/L。而近30年来强烈开采导致该区域地下水位明显下降，水位埋深大于10 m，蒸发浓缩作用减弱，排泄方式改为以侧向径流和人工开采为主，矿化度降低到1 g/L以下。

图3　潜水矿化度变化图

再分析6个潜水点地下水矿化度变化趋势及形成原因。16、31、38三个点位于溶滤带，3、23、47三个点位于径流带和浓缩带。

平原顶部的16、31、38距离孔雀河口较近，地下水受孔雀河水影响较大，由于该区域位于市区，基本没有农田灌溉回归水影响，矿化度大小接近孔雀河水矿化度的随时间变化不大，比如31和38号监测点矿化度，而矿化度远大于孔雀河水的点逐渐被孔雀河水稀释，比如16号监测点，该点矿化度值波动较大，可能受到一些次要因素的影响，比如工业生活污水排放渗入引起。

平原中部和尾缘的3、23、47距离孔雀河口较远，3和23位于农灌区，三个点矿化度演变至2010年都大于1.5 g/L。孔雀河水对径流带潜水有一定影响，而带演变为：溶滤带不变，还是平原顶部，主要是市区；径流带包括平原中部和尾缘，主要是研究区西北角和南部农灌区和东部开发区，积累带分布在研究区西部。地表水入渗对矿化度升高影响更大，造成农灌区浅层地下水咸化的主要原因是地下水位埋深较浅，咸化的水源灌溉农田并渗入地下导致地下水咸化，同时可能造成土壤盐渍化。在库尔勒农灌区内，咸化的孔雀河水灌溉之后，排水管理措施较差，于是导致了灌区地下水的盐化［5］。灌溉回归水携带的盐分将会使3和47号点潜水矿化度升高，同时3和47号点地下水位埋深都小于10 m，蒸发是地下水主要排泄方式之一，灌溉回归水入渗和蒸发浓缩共同作用使潜水矿化度达到较高水平。23号点位于径流带，矿化度也较高，该点位于当地蛭石加工厂处，工厂污水可能会对地下水矿化度有影响。

4　结论

孔雀河中上游平原潜水演化至2010年，平原顶部属于水文地球化学渗入溶滤带，该区域潜水由于直接接受咸化的孔雀河水补给，矿化度值有所增加，至2010年向孔雀河水接近；平原中部属于径流带，地表水入渗和侧向径流对潜水矿化度升高影响较大；平原西部属于地下水作用积累带，该区域潜水受孔雀河水影响微弱，而灌溉回归水的入渗和蒸发浓缩等作用使该区域潜水矿化度升至较高水平；平原西南部由于近30年来强烈开采导致该区域地下水位明显下降，排泄方式由蒸发改为以侧向径流和人工开采为主，矿化度反而有所降低。

5　建议

针对研究区地下水咸化现状，提出以下调控水质及合理利用水资源的建议。

通过调节上游焉耆盆地汇水的矿化度和控制博斯腾湖湖区盐量，重点调节博斯腾湖水质［6］。使孔雀河水矿化度下降，从源头上降低含盐量；农灌区需要实现灌溉排水管理的现代化，充分提高农业经济效益的同时，防止地下水水质恶化，主要着重于优化排水排盐过程和归属地，减少盐碱水的下渗；在蒸发排泄的区域打若干机井抽排地下水，降低地下水位，使蒸发排泄转为人工开采排泄，以减小蒸发浓缩作用，降低潜水矿化度；增加孔雀河输水量，并完善引水渠数量质量，减少沿途输水损耗，达到合理调配利用水资源的目的。

参考文献

［1］库尔勒市供水水文地质勘察报告，1983.

［2］库尔勒市2001-2005地下水动态监测五年报告，2006.

［3］库尔勒市2006-2010地下水动态监测五年报告，2011.

［4］张人权，梁杏，靳孟贵，等.水文地质学基础［M］.第六版.北京∶地质出版社，2011.

［5］王水献，王云智，董新光，等.开孔河流域浅层地下水矿化度时空变异及特征分析［J］.水土保持研究，2007，14（2）∶293-296.

［6］左其亭，马军霞，陈曦.博斯腾湖水体矿化度变化趋势及调控研究［J］.水科学进展，2004，15（3）∶307-311.

收稿：2015-07-24