车尔臣河流域地下水水化学特征及成因分析

申得有 李升 高远 葛燕燕

摘要：以车尔臣河流域为研究对象，区内采集水样送检得到的水化学数据为依据，采用数理统计、Piper三线图、Gibbs图等常规水化学分析手段，分析了研究区内地表水、地下水水化学特征，并讨论了地下水水化学成因机制。结果表明：（1）研究区内地表水矿化度平均值为690.0mg/L，pH平均值为8.33，整体呈现出弱碱性淡水;地下水矿化度平均值为1708.18 mg/L，pH平均值为8.19，整体呈现出弱碱性咸水;（2）车尔臣河流域从中上游的下游的径流路径上，地表水水化学类型由Cl·HCO3·SO4 -Na·Ca型水逐渐变为Cl·SO4-Na型水;地下水水化学类型由Cl·SO4-Na·Mg·Ca型水过渡为Cl·SO4-Ca·Mg型水最后变为Cl·SO4-Na型水

中图分类号：P641        文献标识码：A

0引言

水资源短缺是世界各国面临的生态问题。尤其在我国西北地区，受气候和地理位置的影响，水资源的供需问题严重制约着当地工农业生产生活[1]。地下水在径流过程中，与周边含水层围岩进行着一系列的作用，这也就使得地下水在不同地段具有特殊的水化学特征，从而分析判断地下水体离子分布特征、水化学类型以及相应水化学特征的成因机制，有助于查明地下水演化规律[2，3]。

国内外学者针对地下水水化学特征以及成因的分析做了大量的研究。孙英等人在喀什地区巴楚县平原区，使用Piper三线图法对研究区的水化学类型进行了划分，并用离子比值以及饱和指数法说明了区内地下水水化学组分受到了蒸发浓缩、岩石风化和人类活动等多个因素的影响[4]。汪生斌等人以格尔木河流域为研究区，分析了地下水体中的离子特征、水化学类型，并说明了水化学类型具有明显分带性;同时对水体离子来源和水化学类型成因做了讨论[5]。

本次研究区车尔臣河流域，因为近年来的工农业经济的发展，对地下水的需求愈发强烈。当地不合理的过度开采地下水，使得水质恶化、水位下降、降落漏斗等一系列水环境问题接踵而至[6，7]。因此，亟需在车尔臣河流域开展地下水水化学特征及成因分析工作，为合理开发利用地下水及解决水资源短缺问题提供理论依据。

1材料与方法

1.1研究区概况

车尔臣河流域位于新疆南部巴州地区且末县，流域西部以且末河与克里雅河两河冲洪积扇为界，东部以且末县和若羌县为界，南北两侧为人类活动经济区[8]。流域地形相对闭塞，受周边沙漠地带影响，因而具典型的大陆型干旱气候;年平均温度10.1-11℃，气温昼夜差别较大，多年平均降雨量18.6-25.5mm，多年平均蒸发量2506.9-2994.0mm，干旱少雨[9，10]。

1.2研究方法

运用描述性统计方法对喀什噶尔河流域内检测的地下水水化学数据进行分析，由于各组数据数量级的差异，故在此引入变异系数（标准差与平均值之比）以消除数量级带来的影响。通常来说，变异系数越大，样本离散程度越大，表明地下水受外界条件影响越大[11，12]。

2结果与讨论

2.1水化学特征分析

以“点-线-面”控制全区为原则，在研究区内共取10个地表水样、20个地下水样，检测分析等到水化学常规数据。运用描述性统计方法对喀什噶尔河流域内检测的地下水水化学数据进行分析，统计数据见表1，使用AqQA软件作出如图2所示的Piper三线图。

2.1.1常规离子浓度及矿化度分析

由表1可以看出，车尔臣河流域共取10个地表水样，地表水矿化度变化范围为456.0 mg/L-1856.0 mg/L，平均值为690.0mg/L。pH平均值为8.33，整体呈现出弱碱性淡水。从中上游至下游，地表水整体矿化度逐渐增大，地表水中除了HCO3- 与Ca2+的变异系数较小，其余离子变异系数均较大，其中Na+、Cl-、SO42- 、Mg2+的变异系数均大于0.5，其反映出地表水从冲洪积平原到风成沙漠区质量浓度变化上差异性较大，说明地表水易受外界环境的影响。

车尔臣河地下水矿化度变化范围为456.0 mg/L-5664.0mg/L，平均值为1708.18 mg/L。pH平均值为8.19，整体呈现出弱碱性咸水。地下水中所有离子（除Ca2+）的变异系数均大于0.5，表明受含水层介质、地形地貌、水文气象条件和人类活动等因素的影响较大。

2.1.2地下水水化学类型分析

在中上游地区，水样分布较聚集，阳离子以Na+ 和Ca2+ 為主，阴离子以Cl-、HCO3-和SO42-为主，说明中上游地表水水化学类型以Cl·HCO3·SO4 -Na·Ca为主;随着流程的增加，到下游周边，水样分布较之前略有分散体现，Cl-和Na+含量增加明显，其中阳离子以Na+为主，阴离子以Cl-和SO42-为主，下游地表水水化学类型以Cl·SO4-Na型水为主。

3结论

以车尔臣河流域10个地表水样、20个地下水样水化学检测数据为基础，使用Piper三线图、Gibbs图等方法，分析了研究区地表水、地下水水化学分布特征，讨论了地下水水化学成因机制，得到结果如下：

（1）研究区内地表水矿化度平均值为690.0mg/L，pH平均值为8.33，整体呈现出弱碱性淡水，地表水易受外界环境的影响;地下水矿化度平均值为1708.18 mg/L，pH平均值为8.19，整体呈现出弱碱性咸水，地下水受含水层介质、地形地貌、水文气象条件和人类活动等因素的影响较大。

参考文献：

[1]冯朝红.基于水资源承载力的西北地区农业可持续发展评估研究[D].西安：西安理工大学，2021.

作者简介：申得有（1997-），男，青海海东人，硕士研究生，主要从事水文地质方面的研究。