渭河流域地表水浅层地下水水质演化特征及成因

何 炜

(甘肃省天水水文水资源勘测局，甘肃 天水 741000)

渭河流域水资源丰富，每年引黄河水达到15～20亿m3，这些水资源除通过农作物吸收和蒸发作用消耗外，剩余地表水会渗入浅层地下形成浅层地下水。渭河流域内的地表水和浅层地下水相互作用，是分析地表水、浅层地下水水质演化特征及成因重要切入点。地表水通过土层慢慢渗透进入浅层地下，进入地下水中，在影响地下水流场的同时，还在影响浅层地下水的水质，其中对地下水中的化学特征影响更深。与此同时，地下水也会通过排泄方式补给地表水，浅层地下水通过这种补给方式对地表水的水质与其化学特征也起到了影响作用。地表水和浅层地下水通过这种补排关系紧密相连，但是这种关系会因为空间和时间变化而变化。分析地表水和浅层地下水资源的水质演化特征及成因，不仅有利于研究浅层地下的来源，并且对浅层地下水的水质改善有着举足轻重的意义。

1 水质演化特征分析

1.1 地表水水质演化特征分析

渭河流域地表水资源丰富，且覆盖广泛，灌溉水、灌溉排水、湖泊水、山间溪流水分支等地表水资源广泛覆盖。受到蒸发作用和浅层地下水资源排泄补给变化的影响，地表水中盐分含量会变得很高，而地表水中的砷和氟是其水质演化主要特征因素，砷和氟富含量也是衡量水质好坏的重要标准[1]。

地表水资源的分布同时影响着浅层地下水化学特征，在灌溉水渠和排水干渠附近浅层地下水中砷含量较低，而远离灌溉水渠和排水干渠的地下水中砷含量就高于浅层地下水。

本文在分析多种地表水资源和浅层地下水资源的水质演化特征和同位素特征的基础上，还通过分析人们生产生活对地表水和浅层地下水水质的影响，进一步分析地表水水质演化特征及成因影响因素[2]。

1.2 浅层地下水水质演化特征分析

渭河流域浅层地下水，主要分布在晚更新世和全新世河湖相沉积地层中，其深度一般在30～35m以内。局部地下水流动系统往往控制着浅层地下水流，很多地区浅层地下水受灌溉水渠、大小湖泊水及灌溉回归水的补给；在地势相对低的地方就会通过排水干渠、其他细小径流、蒸发作用方法排泄。

渭河流域受古地理、地质条件、水文地质条件和地表水资源变化的影响，流域内浅层地下水中的化学特征相对复杂[3]。在古河道广泛分布且地质条件缺少大量粘土的地方，其浅层地下水水质就很好，并且能够达到很高的养还原电位，其砷含量比较低，但是在渭河流域中古湖泊分布并且含有较厚的浅层地表粘土层的地方，达不到较高的养还原电位。

在垂向上，浅层地表小于10m的地方，浅层地下水中含有较高的氟和盐，这些含量的增加导致浅层地下水水质变差，但是越往深处，其氟和盐含量就会减少，水质就会改善。但是砷的含量却随着深度增加而逐渐增多，其水质也在发生变化，砷越多水质越差。

2 水质成因分析

2.1 地表水水质成因分析

在渭河流域采集地表水样，取样包括在山区泉水、小溪水，灌溉水、灌溉排水以及渭河干渠水。

在采集水体样本的同时，利用便携式多功能水质监测仪器(HI9789，HANBN)，对采集水体样本的水温、电导率(γ)、PH与Eh等水质数值参数进行现场检测。采集水样中S2-、Fe(Ⅱ)、NH4-N浓度、使用哈希DR2800便携式分光光度计进行现场监测。采集水样的碱度参考GrawTitraten检测方法，利用Modeaw 16700 digitbelitradr(HABW)

水样同位素特征，受气候和季节条件影响，大气降水同位素组成变化很幅度大，δD为-76.7‰～-14.5‰，δ18O在-10.54‰～-2.17‰。对比一下泉水或溪水的氢氧同位素组成变化幅度比较小，它们都在局部大气降水线旁边。灌溉水渠的氢氧同位素形成δD在-75.5‰到-60.5‰之间，δ18O在-8.67‰～-6.67‰之间，与渭河水很接近，排干水的δD在-68.7‰～-55.9‰，如图1所示。

图1 水样δD和δ18O的同位素关系图

从图1可以观察到，渭河流域地下水氢氧同位素在局部大气降水线附近，这就说明渭河流域浅层地下水来源于渭河流域地区的大气降水。除此之外在图2中显示灌溉水渠中的水与浅层地下水会汇集到一处，有相近的同位素信息。

图2 水样中变化

2.2 浅层地下水水质成因分析

图3 灌溉水中沿流变化

图4 不同水样Mg2+、Ca2+(a)/K+、CI-(b)关系

渭河流域浅层地下水水样采集主要从压水井或机井中采集，并且是在出水30分钟以后，在水温，电导率，PH值和Eh值平稳后采集。

从图1中我们可知地下水和地表水具有相似的同位素特征，由此可推测出浅层地下水水质在一定程度上受地表水影响，浅层地下水中的Ca2+、Mg2+、CI-、K+基本和地表水重叠覆盖[8]。这种相同的分布特点说明浅层地下水接受地表水的补给，不同水样间关系如图4所示：

但是这种补给能否将地表中的有机物补给到浅层地下，并且让浅层地下水中砷释放，还需进一步分析。目前情况说明灌溉渠和排干渠周边地区的浅层地下水会受到灌溉渠水和排干渠水的影响，越靠近灌溉渠和排干渠地下水Eh值就会越高，地下水砷的浓度就会降低。这点说明浅层地下水中的砷含量几乎不受地表水影响，但是影响水质的其它化学成分受地表水影响，渭河流域地表水是影响浅层地下水水质的重要因素[9]。

3 结语