潘希哲（新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院烏魯木齊830000）

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新疆孔雀河中上游平原潛水咸化成因分析

潘希哲
（新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院烏魯木齊830000）

摘要由于庫爾勒市地表水資源有限，當(dāng)?shù)卮罅块_采地下水，而該區(qū)地下水尤其是潛水相較于歷史呈現(xiàn)較高的礦化度，當(dāng)?shù)毓I(yè)、農(nóng)業(yè)、生活用水情況和生態(tài)環(huán)境保護的形勢極為嚴(yán)峻。本文主要分析了孔雀河水和潛水礦化度演化特征，結(jié)合當(dāng)?shù)氐叵滤a給、徑流、排泄條件，闡述了潛水礦化度的空間分布特征及其形成的原因，并針對潛水咸化提出調(diào)控建議。研究結(jié)果顯示，該區(qū)域潛水咸化是由咸化的孔雀河水補給、蒸發(fā)濃縮作用及灌溉回歸水入滲共同導(dǎo)致。

關(guān)鍵詞地下水水化學(xué)咸化成因

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

0　引言

對比孔雀河中上游平原1982年和2014年潛水礦化度發(fā)現(xiàn)：研究區(qū)礦化度普遍升高，升高的區(qū)域有十八團渠兩側(cè)、庫爾勒市區(qū)和鐵克其鄉(xiāng)等，但也有局部區(qū)域礦化度降低，這一現(xiàn)象較為特別，降低的區(qū)域主要是研究區(qū)西南角。當(dāng)?shù)乜兹负邮堑叵滤闹匾a給源，自北向南由博斯騰湖流出，河水礦化度從1982年的0.45 g/L逐漸變化到2010年的0.97 g/L，直接導(dǎo)致了潛水咸化。另外，30年來地下水位埋深，地下水作用的改變也在很大程度上影響了地下水礦化度。對比歷史情況，目前新疆孔雀河中上游平原潛水礦化度普遍較高，且具有一定的空間分布特征，本文對其形成原因進(jìn)行了探究。

1　概況

1.1區(qū)域概況

研究區(qū)位于新疆孔雀河中上游平原巴音郭楞蒙古自治州庫爾勒市。氣候干旱、少雨、蒸發(fā)強烈?？兹负邮菂^(qū)內(nèi)唯一常年性河流，從博斯騰湖流出，流過阿克塔格山的鐵門關(guān)峽谷，進(jìn)入平原區(qū)后，經(jīng)過庫爾勒市、尉犁縣曾注入羅布泊。

研究區(qū)以北為霍拉山區(qū)，以東為庫魯克塔格山，山區(qū)和平原之間都是隔水?dāng)鄬?。研究區(qū)北部為霍拉山山前傾斜平原，東部為庫魯克塔格山前傾斜平原，中部為孔雀河三角洲沖積平原區(qū)，南部為阿瓦提-瓊庫勒隆起區(qū)。地下水主要賦存于第四系松散堆積物孔隙中，多為沖洪積層，賦存豐富的潛水及承壓水，具有層狀結(jié)構(gòu)和顆粒級配由粗粒相向細(xì)粒相，結(jié)構(gòu)單一向雙層多層結(jié)構(gòu)過渡的演變規(guī)律［1］。地下水主要靠河渠、田間灌溉水滲入補給，大氣降水和洪流滲入補給極少。

1.2監(jiān)測點信息

選取了數(shù)據(jù)較完善，具有代表性的6個潛水監(jiān)測點進(jìn)行分析，包括5個省級監(jiān)測點，1個地區(qū)級監(jiān)測點（表1），這些點擁有2001年到2010年較全面的監(jiān)測數(shù)據(jù)［2］［3］。

表1　地下水監(jiān)測點信息

2　地下水咸化特征

2.1空間分布

據(jù)1982年庫爾勒市1∶5萬供水水文地質(zhì)初步勘察和2014年庫爾勒市幅1∶5萬水文地質(zhì)詳查的潛水取樣點礦化度數(shù)據(jù)分別作出研究區(qū)礦化度等值線（圖1）。宏觀對比1982年和2014年礦化度有以下較為明顯的變化：研究區(qū)礦化度普遍升高，升高的區(qū)域有十八團渠兩側(cè)、庫爾勒市區(qū)和鐵克其鄉(xiāng)，1982年十八團渠兩側(cè)礦化度小于1 g/L，庫爾勒市區(qū)和鐵克其鄉(xiāng)附近區(qū)域大約在0.5 g/L的水平，而到了2014年三個區(qū)域分別達(dá)到了1.5 g/L、大于1 g/L和2.0 g/L，鐵克其鄉(xiāng)局部甚至超過2.5 g/L。但也有局部區(qū)域礦化度降低，這一現(xiàn)象較為特別，降低的區(qū)域主要是研究區(qū)西南角。

對比歷史發(fā)現(xiàn)，目前研究區(qū)潛水礦化度普遍升高，且具有一定的空間分布特征。

圖1　1982年（a）和2014年（b）潛水礦化度等值線對比

2.2監(jiān)測點礦化度變化

相較于孔雀河水近年來0.9 g/L左右的礦化度，6個監(jiān)測點中，31和38礦化度值較小。其他四個點礦化度值較大，2001年已經(jīng)達(dá)到了較高水平，且隨時間波動大。至2010年16、31、38三個點礦化度較小，而3、23、47三個點礦化度較大。

3　咸化成因分析

3.1補給來源

研究區(qū)潛水由于位置的不同具有相異的補給途徑，而補給途徑很大程度上影響著該處潛水的水化學(xué)特征。潛水點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間水入滲補給。潛水點23位于阿瓦提-瓊庫勒隆起地下水分區(qū)，主要接受上游潛水側(cè)向徑流補給。潛水點3和31位于霍拉山前傾斜平原，北側(cè)霍拉山前斷裂阻斷山區(qū)和平原的水力聯(lián)系，地下水接受孔雀河支流十八團渠和田間地表水入滲補給。

研究區(qū)潛水的補給作用可以是單一河水的補給，比如遠(yuǎn)離農(nóng)田的市區(qū)，不存在田間水，也可以是河水和田間水共同作用，比如農(nóng)灌區(qū)，通過溝渠將孔雀河水引入田間灌溉的過程中，河渠在輸水過程中發(fā)生一定的滲漏，田間水也會有一定的滲漏。干旱、半干旱區(qū)由于存在土壤鹽漬化，灌溉回歸水入滲很可能導(dǎo)致潛水礦化度增加到較高的水平，而已經(jīng)嚴(yán)重咸化的潛水如果接受孔雀河水的補給，由于孔雀河水礦化度低于該處潛水，潛水便會被稀釋，礦化度降低。

3.2地下水作用分帶

不同作用會形成不同的地下水類型：一個地區(qū)經(jīng)受的溶濾作用越強烈，持續(xù)時間越長，地下水的TDS越低，離子以難溶的HCO3-和Ca2+、Mg2+為主；蒸發(fā)排泄作用會使地下水化學(xué)成分持續(xù)濃縮，增加礦化度，離子以易溶的Na+、Cl-和SO42+為主［4］。由水化學(xué)類型可知16、31、38三個點主要經(jīng)歷溶濾作用，3、23、47三個點主要經(jīng)歷濃縮作用（表2）。

表2　水化學(xué)類型

水位埋深小于6 m左右就會發(fā)生潛水蒸發(fā)作用，當(dāng)氣候因素、土體性質(zhì)一定的情況下，蒸發(fā)作用隨著地下水位埋深減小而加強。目前只有研究區(qū)西部存在水位埋深小于6 m的地方。

孔雀河三角洲沖積平原頂部潛水主要接受孔雀河水入滲補給，通過側(cè)向徑流排泄；沖積平原中部潛水主要以地表入滲和側(cè)向徑流方式補給，以側(cè)向徑流方式排泄；三角洲尾緣潛水由側(cè)向徑流補給，主要以蒸發(fā)蒸騰方式排泄。

綜合以上水化學(xué)類型、地下水位埋深及補徑排條件等因素將研究區(qū)潛水劃分為水文地球化學(xué)溶濾帶、徑流帶和積累帶（圖2）。1982年溶濾帶范圍包括孔雀河三角洲沖積平原頂部，徑流帶包括沖積平原中部，積累帶主要是研究區(qū)西部和南部。由于地下水開發(fā)導(dǎo)致的水位埋深變化使2010年地下水作用分

圖2　1982年（a）和2010年（b）水文地球化學(xué)分帶對比

3.3綜合分析

結(jié)合補給來源和地下水作用分帶這兩方面，針對目前研究區(qū)潛水礦化度普遍升高，且具有一定的空間分布特征進(jìn)行綜合分析，探究其成因。

潛水咸化容易解釋，從補給來源看，咸化的孔雀河水補給會導(dǎo)致其咸化。而研究區(qū)西南角潛水淡化和地下水作用分帶隨時間的演變有關(guān)：這一部分在1982年潛水水位埋深小于5 m，且土壤鹽漬化現(xiàn)象較為嚴(yán)重，屬于蒸發(fā)濃縮帶，蒸發(fā)排泄地下水時水去鹽留導(dǎo)致潛水礦化度較高，達(dá)到3 g/L。而近30年來強烈開采導(dǎo)致該區(qū)域地下水位明顯下降，水位埋深大于10 m，蒸發(fā)濃縮作用減弱，排泄方式改為以側(cè)向徑流和人工開采為主，礦化度降低到1 g/L以下。

圖3　潛水礦化度變化圖

再分析6個潛水點地下水礦化度變化趨勢及形成原因。16、31、38三個點位于溶濾帶，3、23、47三個點位于徑流帶和濃縮帶。

平原頂部的16、31、38距離孔雀河口較近，地下水受孔雀河水影響較大，由于該區(qū)域位于市區(qū)，基本沒有農(nóng)田灌溉回歸水影響，礦化度大小接近孔雀河水礦化度的隨時間變化不大，比如31和38號監(jiān)測點礦化度，而礦化度遠(yuǎn)大于孔雀河水的點逐漸被孔雀河水稀釋，比如16號監(jiān)測點，該點礦化度值波動較大，可能受到一些次要因素的影響，比如工業(yè)生活污水排放滲入引起。

平原中部和尾緣的3、23、47距離孔雀河口較遠(yuǎn)，3和23位于農(nóng)灌區(qū)，三個點礦化度演變至2010年都大于1.5 g/L?？兹负铀畬搅鲙撍幸欢ㄓ绊?，而帶演變?yōu)椋喝転V帶不變，還是平原頂部，主要是市區(qū)；徑流帶包括平原中部和尾緣，主要是研究區(qū)西北角和南部農(nóng)灌區(qū)和東部開發(fā)區(qū)，積累帶分布在研究區(qū)西部。地表水入滲對礦化度升高影響更大，造成農(nóng)灌區(qū)淺層地下水咸化的主要原因是地下水位埋深較淺，咸化的水源灌溉農(nóng)田并滲入地下導(dǎo)致地下水咸化，同時可能造成土壤鹽漬化。在庫爾勒農(nóng)灌區(qū)內(nèi)，咸化的孔雀河水灌溉之后，排水管理措施較差，于是導(dǎo)致了灌區(qū)地下水的鹽化［5］。灌溉回歸水?dāng)y帶的鹽分將會使3和47號點潛水礦化度升高，同時3和47號點地下水位埋深都小于10 m，蒸發(fā)是地下水主要排泄方式之一，灌溉回歸水入滲和蒸發(fā)濃縮共同作用使?jié)撍V化度達(dá)到較高水平。23號點位于徑流帶，礦化度也較高，該點位于當(dāng)?shù)仳问庸S處，工廠污水可能會對地下水礦化度有影響。

4　結(jié)論

孔雀河中上游平原潛水演化至2010年，平原頂部屬于水文地球化學(xué)滲入溶濾帶，該區(qū)域潛水由于直接接受咸化的孔雀河水補給，礦化度值有所增加，至2010年向孔雀河水接近；平原中部屬于徑流帶，地表水入滲和側(cè)向徑流對潛水礦化度升高影響較大；平原西部屬于地下水作用積累帶，該區(qū)域潛水受孔雀河水影響微弱，而灌溉回歸水的入滲和蒸發(fā)濃縮等作用使該區(qū)域潛水礦化度升至較高水平；平原西南部由于近30年來強烈開采導(dǎo)致該區(qū)域地下水位明顯下降，排泄方式由蒸發(fā)改為以側(cè)向徑流和人工開采為主，礦化度反而有所降低。

5　建議

針對研究區(qū)地下水咸化現(xiàn)狀，提出以下調(diào)控水質(zhì)及合理利用水資源的建議。

通過調(diào)節(jié)上游焉耆盆地匯水的礦化度和控制博斯騰湖湖區(qū)鹽量，重點調(diào)節(jié)博斯騰湖水質(zhì)［6］。使孔雀河水礦化度下降，從源頭上降低含鹽量；農(nóng)灌區(qū)需要實現(xiàn)灌溉排水管理的現(xiàn)代化，充分提高農(nóng)業(yè)經(jīng)濟效益的同時，防止地下水水質(zhì)惡化，主要著重于優(yōu)化排水排鹽過程和歸屬地，減少鹽堿水的下滲；在蒸發(fā)排泄的區(qū)域打若干機井抽排地下水，降低地下水位，使蒸發(fā)排泄轉(zhuǎn)為人工開采排泄，以減小蒸發(fā)濃縮作用，降低潛水礦化度；增加孔雀河輸水量，并完善引水渠數(shù)量質(zhì)量，減少沿途輸水損耗，達(dá)到合理調(diào)配利用水資源的目的。

參考文獻(xiàn)

［1］庫爾勒市供水水文地質(zhì)勘察報告，1983.

［2］庫爾勒市2001-2005地下水動態(tài)監(jiān)測五年報告，2006.

［3］庫爾勒市2006-2010地下水動態(tài)監(jiān)測五年報告，2011.

［4］張人權(quán)，梁杏，靳孟貴，等.水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)［M］.第六版.北京∶地質(zhì)出版社，2011.

［5］王水獻(xiàn)，王云智，董新光，等.開孔河流域淺層地下水礦化度時空變異及特征分析［J］.水土保持研究，2007，14（2）∶293-296.

［6］左其亭，馬軍霞，陳曦.博斯騰湖水體礦化度變化趨勢及調(diào)控研究［J］.水科學(xué)進(jìn)展，2004，15（3）∶307-311.

收稿：2015-07-24