孫忠偉

（新疆地礦局第二水文工程地質(zhì)大隊(duì)，新疆昌吉831100）

三塘湖北詳查區(qū)位于新疆維吾爾自治區(qū)的東部，天山支脈莫?dú)J烏拉山以北的洪積平原，位于巴里坤縣以北約95km處，屬于西北干旱地區(qū)，地下水的水化學(xué)特征受水文地球化學(xué)條件制約，與地貌、地質(zhì)構(gòu)造、含水層巖性和地下水補(bǔ)給、徑流、排泄條件密切相關(guān)。

1 水化學(xué)類型及其分布特征

研究區(qū)內(nèi)潛水及承壓水受地形地貌、氣象因素、地下水徑流、地層巖性等因素的影響，導(dǎo)致地下水水化學(xué)類型在空間分布上呈現(xiàn)一定的水平分帶性規(guī)律，潛水、承壓水水化學(xué)類型變化具有相似性。地下水補(bǔ)給區(qū)至排泄區(qū)，水化學(xué)類型逐漸由簡(jiǎn)單變復(fù)雜。

1.1 潛水水化學(xué)類型

由于地下水從補(bǔ)給區(qū)到排泄區(qū)徑流途徑長(zhǎng)，地下水位埋藏較淺，溶濾和蒸發(fā)作用強(qiáng)烈，水化學(xué)類型變化復(fù)雜，潛水呈現(xiàn)出4種不同的類型，水化學(xué)類型由HCO3·SO4-Ca·Na型向北部轉(zhuǎn)化為SO4·HCO3-Na·Ca型、SO4-Na·Ca、Cl·SO4-Na型，礦化度由小于1g/L升高至大于 5g/L，陽離子由Ca2+、Mg2+→Mg2+、Ca2+，Na+→Ca2+、Na+，陰離子由 HCO3→HCO3·SO4→SO4·HCO3→SO4→SO4·Cl→Cl·SO4，總體特征具有一定的水化學(xué)分帶性特點(diǎn)。

1.2 承壓水水化學(xué)類型

受多種因素的影響，在平原區(qū)地下水徑流區(qū)，水質(zhì)較差，地下水在從補(bǔ)給區(qū)至排泄區(qū)的滲流過程中多次發(fā)生混合作用，造成潛水和承壓水具有相近的空間變化規(guī)律，水化學(xué)類型由SO4·HCO3-Na·Ca型向北部轉(zhuǎn)化為SO4-Na·Ca型、SO4-Na·Ca、SO4·Cl-Na·Ca型，即水質(zhì)逐漸變差，礦化度由1～3g/L，局部區(qū)域上升至大于5g/L，陽離子由Ca2+、Na+→Na+，陰離子由SO4·Cl→Cl·SO4，總體特征具有一定的水文地球化學(xué)分帶。地下水水化學(xué)表現(xiàn)出明顯的水平分帶規(guī)律。

2 水化學(xué)形成

2.1 主要影響因素

2.1.1 包氣帶含鹽量

根據(jù)研究區(qū)內(nèi)45組樣品分析，可溶鹽含量同地下水礦化度之間具有一致性的規(guī)律，地下水礦化度受包氣帶含鹽量的影響較為明顯。

南部地區(qū)為第四系洪積層，透水性能好，受山區(qū)暴雨洪流沖刷淋濾作用強(qiáng)，鹽分難以聚集，含水介質(zhì)可溶鹽含量總體小于1mg/100g土，地下水礦化度也多小于1g/L。而在洼地匯水中心處可溶鹽含量大于50g/100g土，地下水礦化度皆大于1g/L，在洼地匯水中心處地下水礦化度大于5g/L。充分表明：包氣帶含鹽量低，地下水水質(zhì)較好；包氣帶含鹽量高，地下水水質(zhì)相對(duì)較差。

2.1.2 水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)

研究區(qū)內(nèi)古近系碎屑巖類孔隙裂隙承壓水頂板隔水層分布不連續(xù),使?jié)撍统袎核g存在著較為密切的水力聯(lián)系。山區(qū)河水及暴雨洪流在山前洪積平原入滲，以側(cè)向徑流的形式補(bǔ)給區(qū)內(nèi)的潛水和承壓水。受多種因素的影響，在洪積平原中下部地下水徑流區(qū)，水質(zhì)較差，礦化度為1～3g/L。地下水在從補(bǔ)給區(qū)至排泄區(qū)的滲流過程中多次發(fā)生混合作用，造成潛水和承壓水具有相近的空間變化規(guī)律，即水質(zhì)逐漸變差，礦化度由1～3g/L上升至大于5g/L。地下水水化學(xué)表現(xiàn)出明顯的水平分帶規(guī)律。

2.1.3 地下水循環(huán)條件

地下水循環(huán)條件是影響研究區(qū)地下水水化學(xué)場(chǎng)空間分布特征的另一重要因素，區(qū)內(nèi)地下水補(bǔ)徑排對(duì)水化學(xué)場(chǎng)的形成有著明顯的影響，而水動(dòng)力條件直接影響著地下水的徑流。γCl-/γCa2+系數(shù)是刻畫水動(dòng)力特點(diǎn)的參數(shù)，其值的大小代表著地下水水動(dòng)力條件的好壞，值越大，表明水動(dòng)力條件越差。

2.2 水化學(xué)場(chǎng)形成的主要作用

2.2.1 溶濾作用

γNa+/γCl-系數(shù)稱為地下水的成因系數(shù)，是表征地下水中Na+離子富集程度的一個(gè)水文地球化學(xué)參數(shù)。根據(jù)區(qū)內(nèi)承壓水Na+與Cl-毫克當(dāng)量濃度關(guān)系（見圖1）可以看出：潛水和承壓水水樣分析點(diǎn)皆位于1∶1直線以上（γNa+/γCl-＞1），表明詳查區(qū)地下水非海相成因，其化學(xué)成分主要受含巖鹽地層溶濾而成。

圖1 Na+與Cl-毫克當(dāng)量濃度關(guān)系圖

2.2.2 陽離子交替吸附作用

潛水鈉吸附比值變化明顯，從南部鈉吸附比值（SAR）沿地下水流向變化情況（見圖2）可以看出補(bǔ)給區(qū)向中間排泄區(qū)，鈉吸附比值增大，水化學(xué)類型從南向北由HCO3·SO4-Na型→SO4·HCO3-Na·Ca型→SO4-Na·Ca型→Cl·SO4-Na型。鈉吸附比值高的水，在水巖作用過程中引起水中的Na+被吸附到固相顆粒表面上，Ca2+和Mg2+從固體表面解吸出來，水的硬度增加，引起土壤透氣性減小，產(chǎn)生板結(jié)及鹽堿化的規(guī)律。

圖2 詳查區(qū)潛水鈉吸附比值

2.2.3 混合作用

不同水體間的混合作用對(duì)區(qū)內(nèi)地下水水化學(xué)場(chǎng)的空間分布產(chǎn)生重要的影響。地下水的補(bǔ)給區(qū)，低礦化度的大氣降水在垂直向下入滲過程中使得地下水礦化度降低。地下水在徑流過程中，由于承壓水隔水層不連續(xù)，潛水和承壓水水化學(xué)類型和礦化度趨向一致。

2.2.4 蒸發(fā)、濃縮作用

蒸發(fā)、濃縮作用在地下水化學(xué)成分和礦化度的形成與改造過程中起著重要的作用。地下水的排泄區(qū)位于洪積平原的下游，第四系厚度較薄，含水介質(zhì)顆粒細(xì)小，蒸發(fā)、濃縮作用十分強(qiáng)烈，形成礦化度大于5g/L的Cl·SO4型水。

3 地下水水化學(xué)成因

3.1 潛水水化學(xué)的形成

山區(qū)為地下水的補(bǔ)給區(qū)，水動(dòng)力條件較好，蒸發(fā)量小，受降水溶濾作用影響下山形成礦化度低的HCO3型水，隨著地勢(shì)的降低、第四系厚度的變薄，沿地下水流向，在地下水的滯留、排泄區(qū)，由補(bǔ)給區(qū)經(jīng)徑流區(qū)帶來大量離子同頂托補(bǔ)給的承壓水帶來的離子在此處匯聚、混合，且由于潛水水位埋深淺，蒸發(fā)濃縮作用強(qiáng)烈，形成礦化度大于5g/L的Cl·SO4型水。

3.2 承壓水水化學(xué)的形成

承壓水在補(bǔ)給區(qū)接受山區(qū)基巖裂隙水的側(cè)向徑流補(bǔ)給，形成低礦化度的SO4·HCO3型水，而其他區(qū)域皆為礦化度1～3g/L的SO4·Cl型水，沿承壓水流向，發(fā)生溶濾、混合作用，礦化度逐漸增大，水化學(xué)類型逐漸變差，呈現(xiàn)由徑流區(qū)向排泄區(qū)的水平分帶規(guī)律：水化學(xué)類型由SO4·Cl型→Cl·SO4型，礦化度由1～3g/L→＞5g/L。

4 地下水礦化度與主要離子濃度相關(guān)性分析

通過對(duì)樣品測(cè)試成果分析，潛水和承壓水中離子同礦化度變化的趨勢(shì)一致，Na+、Ca2+、Mg2+、SO42-和Cl-同礦化度的相關(guān)性都較為顯著，HCO3-同礦化度的相關(guān)性差，主要是由于沿地下水徑流方向，水的鹽化作用增強(qiáng)。潛水中各離子的變異系數(shù)普遍較承壓水大，表明潛水的水化學(xué)性質(zhì)在空間上變異性大，受含水層介質(zhì)、地形地貌、氣象等因素的影響較大，承壓水受外界因素干擾較小，同時(shí)也說明承壓水的鹽化作用較潛水弱。

5 結(jié)束語

新疆幅員遼闊，水資源豐富，但總體來說，水文地質(zhì)條件較為簡(jiǎn)單，水化學(xué)特征規(guī)律明顯，通過對(duì)巴里坤縣三塘湖鄉(xiāng)北部一帶水化學(xué)條件的分析，可知地下水水化學(xué)特征從山前至平原一帶，礦化度逐漸升高，水化學(xué)類型由HCO3·SO4-Na型→SO4·HCO3-Na·Ca型→SO4-Na·Ca型→Cl·SO4-Na型轉(zhuǎn)變，其形成與地形、巖性及其運(yùn)移過程中的水化學(xué)作用有密切關(guān)系。