泾惠渠灌区地下水水质特征及评价

谭浩 刘燕 赵志强 刘招

摘要：泾惠渠灌区位于关中平原中部，是陕西省粮食主要产区之一，地下水利用超过区域水资源利用总量的50%。为合理开发利用泾惠渠灌区浅层地下水，保障灌区粮食供应，以泾惠渠水和全区均匀分布的47个浅层地下水采样点水质数据为基础，采用模糊综合优化模型、Wilcox、USSL图解法与单因子评价方法对灌区浅层地下水水质进行评价分析。结果表明：① 灌区地下水溶解性总固体值较高，阳离子以Na+为主，Ca2+、Mg2+次之，阴离子中主要以SO42-为主，地下水化学组分主要受溶滤作用和浓缩作用的影响。② 泾惠渠灌区浅层地下水水样均为Ⅲ级水，长期灌溉会导致作物减产，农田被破坏;渠水水样为Ⅱ级水，优于地下水，可用于灌溉。③ 通过Wilcox、USSL图解法与单因子评价方法对模糊综合优化评价结果进行验证，表明模糊综合优化模型适用于研究区地下水水质评价分析且结论较为可靠。研究结果可为泾惠渠灌区地下水环境的治理与预防提供科学依据，对保证灌区粮食安全有着重要意义。

关 键 词：

灌溉水; 水质评价; 地下水污染; 模糊综合优化模型; 泾惠渠灌区

中图法分类号： X824

文献标志码： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2021.05.004

地下水是地球上最丰富且分布最广泛的淡水资源，对于人类的生产生活、社会经济发展具有重要的意义[1]。伴随着人类活动的增强，地下水已不可避免地遭受到了污染。由于地下水深埋地下，其污染具有隐蔽性特点，且由于流动缓慢，更新速度慢，一旦污染很难治理[2-5]。泾惠渠灌区位于关中平原中部，是陕西省粮食主要产区之一，地下水利用超过区域水资源利用总量的50%[6-7]。近年来灌区在发展高效农业生产的同时，以化肥、农药的残留物为主的污染物对灌区土壤及浅层地下水造成了不同程度的污染[8-9]。因此，需要针对灌区地下水水质进行科学系统的评价。当今采用较多的灌溉水水质评价方式有Wilcox分类法、灌溉系数法、模糊综合评价法和钠吸附比法等，但由于其均存在指标单一化的问题，评价结果综合性较差。而且实际水质评价中符合模糊综合评价模型要求的污染指标分级标准，一般是以点形式存在的标准值，这与模糊综合评价模型存在不兼容问题有关[10]。模糊综合评价模型要求的评价标准是分级值而不是分级范围，这是由隶属度的绝对化造成的[11]。实际上，水质类别的模糊概念往往具有可变性或相对性，因此表征客观事物模糊性的隶属度也应是相对的[12]。

本文对泾惠渠灌区进行采样分析，并应用模糊综合优化模型进行灌溉水质评价，通过USSL图、Wilcox 图解法、各单因子评价法验证评价结果，从而为灌区地下水开发利用和污染防治提供理论依据。

1 研究区概况

泾惠渠灌区处于关中平原中部，地势自西北向东南倾斜，海拔350～450 m，全区地势平坦，属大陆性半干旱气候，蒸发作用较强烈[1]。灌区农作物以粮食、蔬菜为主，复种指数1.85以上。灌区总面积约为1 300 km2，有效灌溉面积839.3 km2，涵盖泾阳、三原、高陵、临潼、阎良、富平等区县。泾惠渠灌区属于大型井渠双灌灌区，是陕西省粮食、蔬菜主要产区之一，地下水利用超过区域水资源利用总量的50%[6-7]。灌区依据水文地质划分原理和其地貌特征以及地质构造特征，可以划分为4个区、7个亚区，如表1所列。

2 材料与方法

2.1 样品的采集与处理

泾惠渠灌区为井渠双灌灌区，泾河河水和浅层地下水为灌区主要灌溉水源。故此，本次研究以泾惠渠水（48号样品）和全区均匀分布的47个浅层地下水采样点为基础（见图1），进行采样测试。采样过程按HJ 493-2009《水质采样样品的保存和管理技术规定》[13]和《环境水质质量保证手册》[14]规定进行。采样时间为11月份冬季停灌期，所有样品点均采集3个样品，以消除偶然误差。样品分析项目主要包括常规离子、溶解性总固体、Mn2+、Cr6+、F-、硝酸盐、氨氮及pH、色度、浊度。

从局部来看（以1号样品为例）：可溶性钠百分率（SSP）、钠含量（%Na）属于Ⅲ级，电导率（EC）属于Ⅳ级，钠吸附比（SAR）属于Ⅱ级。因为位于Ⅲ级的水质参数较多，模型判定1号水样为Ⅲ类灌溉水，评价结果合理。从总体来看：浅层地下水中SSP、%Na、EC指标参数达到Ⅲ、Ⅳ等级的水样占比为91.67%，81.25%和93.75%;评价结果中浅层地下水中Ⅲ、Ⅳ等级的水样占97.92%，评价结果合理。

4 结 论

（1） 泾惠渠灌区地下水整体矿化度较大，主要阳离子为Na+，主要阴离子为SO42-且Mn2+、硝酸盐、氨氮在不同区域质量浓度值相差较高。水化学组分的形成主要受溶滤作用和浓缩作用的控制，白云石及硫酸钠蒸发沉积物的溶解也有贡献。

（2） 利用电导率、钠吸附比和钠含量等参数，参照美国农业部灌溉水分类标准和Wilcox 图解法对泾惠渠灌区地下水质量进行了评价，发现仅有6.25%的水样可作为灌溉水，均位于灌区东南部。

（3） 采用模糊综合优化模型对泾惠渠灌区地下水水质进行评价，结果表明：灌区共48个采样点除渠水外全部属于Ⅲ级水，质量较差不适宜灌溉;渠水为Ⅱ级水，相比全区地下水较好，适宜灌溉。

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（编辑：刘 媛）