張俊，尹立河，顧小凡，李瑛，楊炳超，姜軍，賈伍慧，謝萬兵，王拓，唐小平，董佳秋，王倩，常亮

(1.中國地質(zhì)調(diào)查局干旱半干旱區(qū)地下水與生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 陜西 西安 710054；2.西北地質(zhì)科技創(chuàng)新中心, 中國地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心, 陜西 西安 710054；3. 中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 北京 100083；4.新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第三地質(zhì)大隊，新疆 庫爾勒 841000; 5.新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院, 新疆 烏魯木齊 830000)

孔雀河流域地處天山南麓，塔里木盆地東北緣，深居歐亞大陸腹地，遠(yuǎn)離海洋，屬于典型的大陸性干旱氣候，區(qū)內(nèi)蒸發(fā)強(qiáng)烈，降水稀少，流域下游生態(tài)脆弱，水資源是其經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境建設(shè)最主要的制約因素(王浩等，2020)。近年來，地下水成為孔雀河流域農(nóng)業(yè)灌溉的重要水源，對本地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支撐作用日益增強(qiáng)。20世紀(jì)60年代以來，孔雀河流域水文地質(zhì)和地下水資源勘查工作較多，基本掌握了地下水的分布規(guī)律。但是，將地下水作為整個流域水循環(huán)的一部分，以流域?yàn)閱卧乃h(huán)研究工作尚待深入。同時，隨著農(nóng)業(yè)規(guī)模迅速擴(kuò)大，大規(guī)模的水土開發(fā)使該區(qū)水循環(huán)的各要素發(fā)生了劇烈變化(張軍峰等，2018)，引起了河道斷流和干涸(何志剛，2019)，地下水位下降(吾買爾江·吾布力等，2017；王曉勇等，2019)，水質(zhì)咸化(潘希哲，2016)，以胡楊林為主體的天然植被大面積死亡(劉亞琦，2016)，荒漠河岸林生態(tài)系統(tǒng)衰敗(劉加珍等，2018)等一系列水與生態(tài)環(huán)境問題。因此，重新認(rèn)識孔雀河流域地下水循環(huán)規(guī)律是該區(qū)水資源合理開發(fā)利用和生態(tài)保護(hù)等工作的重要基礎(chǔ)(宋獻(xiàn)方，2007；蘇小四等，2004孫厚云等，2018)。

地下水中水化學(xué)成分和環(huán)境同位素組分特征蘊(yùn)含著地下水補(bǔ)給來源和運(yùn)移過程等關(guān)鍵信息，是研究地下水形成演化和循環(huán)規(guī)律(蘇小四等，2004；馬金珠等，2007；李健等，2007)及確定地表水和地下水轉(zhuǎn)化關(guān)系的有效手段(Guay et al., 2006；張兵等，2006；趙建忠；2010；宋獻(xiàn)方等，2009；孫從建，2018)。利用水化學(xué)和同位素方法研究孔雀河流域地下水的研究已有開展。例如，王水獻(xiàn)等(2007)分析了開孔河流域不同時期和不同地貌單元地下水礦化度在時間和空間的變異特征，揭示其淺層地下水含鹽量的時空變異規(guī)律；潘希哲(2016)采用水化學(xué)方法闡述了孔雀河中上游平原潛水礦化度的空間分布特征及其形成的原因；孫忠偉(2018)分析了孔雀河中下游一帶地下水同位素特征，并初步分析了地下水和地表水轉(zhuǎn)換關(guān)系和地下水更新能力。但目前的研究主要集中在中游局部地區(qū)，綜合采用水化學(xué)和同位素對整個流域地下水循環(huán)演化的系統(tǒng)研究仍然缺乏。

本次研究依據(jù)水化學(xué)和同位素測試數(shù)據(jù)，系統(tǒng)分析不同水體同位素和水化學(xué)組分與分布規(guī)律，分析孔雀河流域地下水循環(huán)演化規(guī)律，為流域水資源調(diào)查、評價、合理開采利用和生態(tài)環(huán)境保護(hù)和修復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。同時，由于孔雀河流域地下水循環(huán)在西北地區(qū)具有一定的典型性和代表性，通過分析多種同位素對水循環(huán)的指示作用，以期為西北地區(qū)水循環(huán)研究提供參考。

1 研究區(qū)概況

孔雀河流域位于新疆維吾爾自治區(qū)巴音郭楞蒙古族自治州，是中國重要的棉花和香梨產(chǎn)地。流域地處天山南麓，塔里木盆地北緣，海拔高程為890～960 m，總體地勢北高南低，東高西低，地形平坦開闊，坡降為5‰～30‰。區(qū)內(nèi)地貌類型按形態(tài)成因，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)，河套內(nèi)為阿瓦提-瓊庫勒隆起區(qū)，南部為沖積細(xì)土平原及風(fēng)蝕平原。該區(qū)干旱少雨，蒸發(fā)量大，年均降雨量為55.4 mm，年均潛在蒸發(fā)量為2 775 mm，屬典型的暖溫帶大陸性干旱氣候?？兹负訛檠芯繀^(qū)內(nèi)唯一的常年性河流，發(fā)源于博斯騰湖。據(jù)研究區(qū)上游塔什店水文站統(tǒng)計，多年平均徑流量為12.75×108m3/a。歷史上孔雀河的尾閭為羅布泊，現(xiàn)在尉犁下游發(fā)生斷流?？兹负訌谋辈壳写┥降爻鲨F門關(guān)峽谷后進(jìn)入庫爾勒城區(qū)，河道先折向正西再向南最后向東流，彎曲的河道使左岸形成北、西、南三面環(huán)河的“河套”區(qū)。流域內(nèi)灌排系統(tǒng)發(fā)達(dá)，渠系分布廣泛，主要渠系有由孔雀河第一分水樞紐處分出的十八團(tuán)渠、哈拉蘇渠、下戶渠、老上戶渠以及庫塔干渠，由第二分水樞紐處分出的多浪渠和新下戶渠，及由第三分水樞紐分出的普惠渠等。研究區(qū)內(nèi)土地利用類型主要有水澆地、林地、果園、裸地、農(nóng)村宅基地和城鎮(zhèn)住宅用地6種。農(nóng)業(yè)種植區(qū)占據(jù)研究區(qū)大部分面積，主要作物類型為棉花和香梨，梨樹地主要分布于孔雀河沿岸及十八團(tuán)干渠、哈拉蘇干渠周邊，其余地區(qū)多種植棉花。

區(qū)內(nèi)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)。含水層自南向北由粗粒相向細(xì)粒相，由單一結(jié)構(gòu)向雙層多層結(jié)構(gòu)過渡。第四系單一結(jié)構(gòu)松散巖類孔隙潛水主要分布于孔雀河河谷(鐵門關(guān)峽谷段)地帶及霍拉山山前南部坳陷，該區(qū)富水性差，單井涌水量<500 m3/d。多層結(jié)構(gòu)松散巖類孔隙潛水-承壓水大面積分布于孔雀河沖洪積平原，上部孔隙潛水富水性為強(qiáng)-中等，單井涌水量由1 000～3 000 m3/d逐漸減少為100～1 000 m3/d；下部承壓水單井涌水量由東北向西南，由1 000～3 000 m3/d逐漸減少為100～1 000 m3/d。第四系孔隙水主要接受河流入滲補(bǔ)給和山前溝谷潛流側(cè)向補(bǔ)給。由于研究區(qū)降水稀少，降水入滲對地下水的補(bǔ)給量較少。由于大量抽取地下水用于灌溉，灌溉水回歸水已成為地下水的主要補(bǔ)給來源之一。研究區(qū)潛水和承壓水的流向基本一致，均為受地勢影響的東北—西南流向。在傾斜平原后緣，由于地形坡度較大，含水層介質(zhì)較粗，同時河水入滲補(bǔ)給地下水，地下水徑流較快；地下水徑流至傾斜平原前緣后，含水層顆粒變細(xì)，潛流速度、水力梯度急劇變小，地下水徑流緩慢。區(qū)內(nèi)地下水的主要排泄方式為人工開采、蒸發(fā)、植物蒸騰及徑流至下游。20世紀(jì)90年代以后，地下水開采規(guī)模逐漸增大，地下水開發(fā)利用方式主要采用機(jī)井抽水，開采深度由50～70 m增加到150 m左右。由于長期集中開采承壓水用于灌溉，在研究區(qū)“河套”灌區(qū)內(nèi)出現(xiàn)了明顯的降落漏斗。

2 樣品采集與測試分析

本研究于2019年6～7月份開展孔雀河流域水文地質(zhì)調(diào)查，根據(jù)地表水分布和地下水賦存情況在孔雀河流域采集了地下水、降水、河水和湖水等不同水體的同位素和水化學(xué)樣品。采樣主要依據(jù)地下水流系統(tǒng)特征，平面上沿地下水天然流動方向，按流域上、中、下游進(jìn)行區(qū)域控制，垂向上分潛水和承壓水(圖1)。因研究區(qū)地下水開采以農(nóng)業(yè)灌溉為主，開采井為多層混合開采，為減少潛水和承壓水混合的影響，本次以井深小于50 m的淺層民井作為潛水采樣點(diǎn)，井深大于100 m的農(nóng)田灌溉機(jī)井作為承壓水采樣點(diǎn)。樣品包括水化學(xué)(簡分析、全分析)105組、氫氧(2H、18O)穩(wěn)定同位素229組、放射性氚(3H)同位素32組、放射性碳(14C)和13C同位素36組。地下水取樣前先抽水10～20 min，以確保將井內(nèi)老水體積的3倍抽出。其中，3H和14C樣品隔絕空氣采樣。水樣用封口膜密封瓶口，并及時送實(shí)驗(yàn)室測試。

圖1 流域取樣點(diǎn)分布圖Fig.1 Distribution of sampling points in the basin

水化學(xué)分析在新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第三地質(zhì)大隊實(shí)驗(yàn)室完成，采用原子吸收分光光度計(WFX.110型儀器)測定，測試精度為±2%。水體δ18O、δD值測定送中國地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心實(shí)驗(yàn)測試室，測試儀器為LGR液態(tài)水同位素分析儀，δ18O、δD值測試精度分布為±0.2和±2‰。3H同位素分析在中國地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所完成，測試儀器為超低本底液體閃爍譜儀Quantulus1220，測試精度為±3%。14C和13C同位素分析在美國貝塔實(shí)驗(yàn)室(Beta Analytic)完成，測試儀器分別為加速器質(zhì)譜儀(AMS)和同位素比質(zhì)譜儀(IRMS)，14C和13C測試精度分別為±2 pMC和±0.3‰。

3 結(jié)果分析

3.1 不同水體氫氧同位素

地下水δ18O均值為-6.67‰，分布范圍為-10.64‰～-3.17‰；δD均值為-51.53‰，分布范圍為-73.87‰～-36.83‰。河水δ18O均值為-6.25‰，分布范圍為-7.97‰～-4.44‰；δD均值為-49.16‰，分布范圍為-57.08‰～-41.06‰。由于研究區(qū)降水同位素數(shù)據(jù)較少，故采取研究區(qū)所在的東天山地區(qū)大氣降水線(Kong et al., 2013)。該降水線斜率(7.05)和截距(0.6‰)均小于全球大氣降水線，表現(xiàn)出干旱區(qū)降水同位素組成的典型特征(圖2)。本次收集的4組雨水樣有3組落在該大氣降水線上，表明該降水線適用于本研究區(qū)。地下水絕大部分落在當(dāng)?shù)卮髿饨邓€下方，明顯受到蒸發(fā)影響，蒸發(fā)線為δD=4.93δ18O-18.66(R2=0.84)。地下水氫氧同位素均值與河水十分接近，表明地下水的主要補(bǔ)給來源為河水入滲補(bǔ)給。湖水氫氧同位素富集，并處于蒸發(fā)線上，說明湖水同樣接受河流補(bǔ)給，且受到的蒸發(fā)作用較強(qiáng)。潛水和承壓水同位素組分無明顯區(qū)別，進(jìn)一步說明二者均接受河水補(bǔ)給，僅有部分承壓水樣品同位素顯著虧損，可能為歷史時期補(bǔ)給的老水。

圖2 孔雀河流域不同水體氫氧同位素關(guān)系圖Fig.2 Hydrogen-oxygen isotope relationships in different water bodies in Kongque river basin

3.2 不同水體水化學(xué)特征

流域內(nèi)孔雀河河水TDS較低，為0.4～0.6 g/L。河水水化學(xué)類型，陰離子主要為HCO3·SO4·Cl型，少數(shù)為HCO3·Cl·SO4型，陽離子主要為Mg·Na型和Mg·Ca型，河水的TDS由上游至下游略微升高。以孔雀河為界，潛水水質(zhì)差異明顯，“河套”內(nèi)水質(zhì)較淡，TDS普遍小于2 g/L；而“河套”外水質(zhì)較咸，TDS基本大于3 g/L(圖3)。垂向上，承壓水和潛水TDS差別不大，上層潛水和下層承壓水TDS平均值分別為2.6 g/L和2.1 g/L。

圖3 孔雀河流域潛水TDS等值線圖Fig.3 Phreatic TDS contour map of Kongque river basin

流域內(nèi)潛水水化學(xué)類型受多種因素綜合作用，呈現(xiàn)出較明顯的水平分帶性，總體上由北向南、由東向西，水化學(xué)類型(陰離子)由SO4·Cl型向Cl·SO4型轉(zhuǎn)化。在東部山前為Cl·SO4-Na·Ca、Cl·SO4-Na型，在北部山前為Cl·SO4-Na·Ca。由孔雀河沖洪積扇扇中到西南側(cè)扇緣，沿地下水流向，潛水水化學(xué)類型由HCO3-Na·Ca、HCO3·Cl-Na·Ca、SO4·Cl-Na·Ca型轉(zhuǎn)化為SO4·Cl-Na·Mg、Cl·SO4-Na·Mg、SO4·Cl-Na型。承壓水接受北部潛水側(cè)向徑流補(bǔ)給、上部潛水越流補(bǔ)給，補(bǔ)給來源較多，整體上由北向南、由東向西呈現(xiàn)出水平分帶規(guī)律，由HCO3·SO4·Cl-Mg·Na、Cl·SO4-Na·Ca型向Cl ·SO4-Na型和Cl-Na型轉(zhuǎn)變。

3.3 不同水體3H、13C、14C同位素

研究區(qū)水樣3H濃度為0.4～26.0 TU。其中，降雨(2019年10月15日)和河水3H濃度最高，分別為26.0 TU和20.6 TU；潛水3H濃度為9.6～25.5 TU，說明是 1952 年以來補(bǔ)給，地下水循環(huán)交替快與現(xiàn)代水(指1952年核爆以后)水力聯(lián)系密切，補(bǔ)給條件好，主要接受3H濃度較高的現(xiàn)代河水和灌溉水補(bǔ)給，這與氫氧同位素指示的結(jié)果相同。承壓水3H濃度明顯偏低，為0.4～8.6 TU，顯示大部分地段承壓水未與潛水或河水發(fā)生水力聯(lián)系。由于混層開采井，僅部分承壓水樣含少量的氚，研究區(qū)水樣14C含量為11.23～108.61 pmC。河水14C含量較高，為90.4 pmC；潛水14C含量與河水接近，平均值為89.2 pmC；潛水14C含量高值區(qū)沿孔雀河河道分布，且自上游河道向洪積扇兩側(cè)邊緣呈現(xiàn)降低趨勢；下游普惠鄉(xiāng)以下段，由于可采樣潛水點(diǎn)主要分布在河流淡化帶附近，水樣14C含量較高，說明下游淺層淡水來源主要為現(xiàn)代河流入滲補(bǔ)給(圖4)。

圖4 潛水14C含量等值線圖Fig.4 The 14C content contour map of unconfined groundwater

因下游排泄區(qū)地下水水質(zhì)差，無可供采樣的地下水井，因此承壓水14C樣品主要集中在中上游水質(zhì)較好的農(nóng)灌區(qū)內(nèi)(圖5a)。承壓水14C含量普遍較低，為11.2～85.0 pmC(表觀年齡為1 270～17 570 a)，平均值為57.62 pmC(表觀年齡5 429 a)。沿地下水流向，選取6個同位素點(diǎn)(SC6、A7、B23、B22、B20和B17)，分析典型剖面地下水年齡變化特征(圖5b)。隨著流程增加，地下水14C含量總體降低，14C年齡逐漸變老，地下水年齡由1 363 a逐漸增加至14 991 a，同時地下水年齡增加速率也有增大趨勢，反映下游水力坡度變小和含水層顆粒變細(xì)，地下水運(yùn)移速率明顯降低的特征。結(jié)果說明，典型剖面承壓水14C年齡變化特征很好指示了地下水的運(yùn)移方向和速率。

圖5 承壓水14C含量等值線圖Fig.5 The 14C content contour map of confined groundwater

從地下水3H和14C同位素組分特征(圖6)可以看出，潛水和承壓水有較為明顯的差別。潛水表現(xiàn)為高氚高放射性碳特征，而承壓水表現(xiàn)為低氚低放射性碳特征。這一結(jié)果表明，雖然區(qū)內(nèi)混合開采可能造成潛水和承壓含水層一定程度的連通，但地下水并未明顯混合，承壓水未明顯接受潛水的越流補(bǔ)給，開采仍以消耗更新能力差的古水為主?？兹负記_積平原從上游到下游，含水層由單一結(jié)構(gòu)潛水快速過渡為多層含水層結(jié)構(gòu)，隔水層或弱透水層普遍存在，同時這樣的含水層結(jié)構(gòu)特點(diǎn)造成了地下水流系統(tǒng)不同深度循環(huán)更新能力存在較大差異，其是潛水和承壓水差別明顯的主要原因。

圖6 地下水3H、14C同位素組分關(guān)系圖Fig.6 Diagram of 3H and 14C isotopic composition of groundwater

4 討論

4.1 河道變遷對咸淡水空間分布的控制

根據(jù)地質(zhì)資料(任戰(zhàn)利，2009；劉陣等，2016)，中更新世末期，強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動使孔雀河沖積平原阿瓦提-瓊庫勒一帶早更新世地層發(fā)生隆起。受阿瓦提-瓊庫勒隆起影響，孔雀河經(jīng)歷改道過程，由原先出鐵門關(guān)峽谷自北向南直流，逐漸演變?yōu)楝F(xiàn)今先折向正西再向南最后向東的彎曲河道。由于河水是地下水的主要補(bǔ)給來源，河道變遷過程對地下水水質(zhì)分布的控制作用顯著，“河套”內(nèi)外地下水水質(zhì)表現(xiàn)出明顯差別。歷史時期，“河套”內(nèi)以河流相沖洪積含水層為主，河水大量入滲補(bǔ)給地下水，淋濾作用較強(qiáng)，河流對地下水的淡化作用較強(qiáng)，這是淡水主要分布在“河套”內(nèi)的重要原因；“河套”外，由于河水流經(jīng)較少，地下水補(bǔ)給條件差，河水對地下水的淡化作用弱，同時由于地下水處于末端排泄區(qū)，水位埋深淺，蒸發(fā)強(qiáng)烈，鹽分積累較多，造成地下水TDS明顯偏高，以水質(zhì)較差的咸水為主(圖2)。另外，從圖2及實(shí)際調(diào)查發(fā)現(xiàn)，流域下游咸水區(qū)內(nèi)現(xiàn)代河道兩側(cè)500 m范圍內(nèi)有水質(zhì)淡化帶存在，淡化帶內(nèi)地下水TDS小于2 g/L。同時，且從潛水14C含量等值線圖(圖3)可看出，潛水年齡較小，說明淡化帶內(nèi)的地下水主要是河流補(bǔ)給，淡水主要成因?yàn)楝F(xiàn)代河道淡化作用。因此，孔雀河流域含水層成因類型和現(xiàn)代河道分布共同控制著孔雀河流域地下咸淡水的空間分布與形成演化格局。

4.2 同位素對地下水循環(huán)的指示作用

3H和14C放射性同位素組分對地下水循環(huán)演化及更新能力的指示作用較好。潛水年齡較小，更新能力較強(qiáng)，主要接受高3H高14C的現(xiàn)代河水補(bǔ)給，而承壓水年齡較老，更新能力差，主要補(bǔ)給來源為低3H、低14C的晚更新世—全新世的老水(平均年齡大于5 000a)，二者3H和14C組分差異明顯，地下水更新能力差異也較大。同時，年齡較小的潛水δ18O和δD均值為-6.70‰和-51.31‰，年齡較老的承壓水δ18O和δD均值為-6.21‰和-49.57‰，尤其是年齡大于1萬年的更新世古水δ18O和δD均值為-6.30‰和-51.29‰。因此，不同歷史時期補(bǔ)給的地下水δD、δ18O值變化不明顯，這一特征使我們難以運(yùn)用δD-δ18O關(guān)系區(qū)別更新世與全新世的地下水?？兹负恿饔蛱幱趦?nèi)陸干旱區(qū)，在降水、河水、地下水和湖水等不同水體轉(zhuǎn)化過程中，氫氧穩(wěn)定同位素分餾效應(yīng)明顯，不同水體氫氧同位素組分差異較大，因而對流域水循環(huán)，尤其是不同水體相互轉(zhuǎn)化有良好的指示作用。但是，由于新構(gòu)造運(yùn)動以來山體不斷隆升，同一位置因高程變化產(chǎn)生的氣溫變化彌合了氣候的變化，山區(qū)冰后期的氣溫與冰期氣溫相近，造成山區(qū)降水和出山河流同位素值變化不明顯。與北方華北平原、鄂爾多斯盆地、柴達(dá)木盆地等大型平原盆地相比，塔里木盆地孔雀河氫氧穩(wěn)定同位素組分對地下水循環(huán)和補(bǔ)給時期的指示作用較差，這與李文鵬等的研究一致(李文鵬，2006)。

另外，由于潛水容易受植物呼吸作用或殘體分解生成的CO2的影響而使13C濃度偏低，而承壓水在運(yùn)移過程中受碳酸鹽礦物的溶解稀釋作用影響而使13C濃度隨年齡增加而增高(Aucour et al., 1999)，這兩方面的因素造成地下水13C和3H同位素呈現(xiàn)一定負(fù)相關(guān)關(guān)系，潛水和承壓水13C-14C關(guān)系特征具有明顯差別?？紤]到放射性同位素比穩(wěn)定同位素測試成本高，可利用上述特征，將13C作為初步判斷地下水類型或年齡的參考指示劑。

4.3 人類活動對地下水循環(huán)演化的影響

天然條件下(據(jù)1971年實(shí)測數(shù)據(jù))，流域上游和中游地段河流水位高于地下水，河流滲漏補(bǔ)給地下水，流域下游地下水溢出帶及以下地段，地下水溢出地表形成泉集河，河流水位低于地下水位，河水接受地下水補(bǔ)給(圖7a)。近年來，隨著農(nóng)業(yè)規(guī)模迅速擴(kuò)大，孔雀河流域，尤其河套農(nóng)灌區(qū)地下水開采大幅增加，造成地下水位大幅下降。據(jù)2019年最新水位統(tǒng)測實(shí)測數(shù)據(jù)，區(qū)域地下水位下降10～40 m，尤其河套農(nóng)灌區(qū)內(nèi)形成降幅超過50 m的地下水漏斗(圖7b)。區(qū)域地下水位下降引起了河流與地下水關(guān)系發(fā)生劇烈變化，全流域范圍內(nèi)地下水位低于河水水位，河水入滲補(bǔ)給地下水。同時，由于地下水位持續(xù)下降，河水滲漏補(bǔ)給地下水量增加，加之農(nóng)灌區(qū)內(nèi)大量渠系引水灌溉，潛水接受河流或渠系等地表水補(bǔ)給能力增強(qiáng)，更新能力顯著提高，這應(yīng)該是潛水表現(xiàn)為高氚高放射性碳特征的主要原因之一。

圖7 不同時期實(shí)測潛水流場和河流-地下水關(guān)系圖Fig.7 The measured groundwater flow fields and relationships between river and groundwater in different periods

另一方面，承壓水表現(xiàn)為低氚低放射性碳特征，說明承壓水并未明顯接受潛水的越流補(bǔ)給，開采利用仍以消耗更新能力差的老水為主。以典型剖面為例分析，剖面上地下水流場發(fā)生強(qiáng)烈改變，地下水由過去天然狀態(tài)下的由北向南流動，變?yōu)槟壳耙缘叵滤┒穮^(qū)為中心匯流。雖然局部地段地下水流向已發(fā)生反轉(zhuǎn)，但地下水14C年齡仍表現(xiàn)為由北向南增長的特征，保留了歷史時期天然流場狀態(tài)下的年齡分布特征和地下水流向信息。盡管地下水動力場發(fā)生改變，但由于地下水實(shí)際流速和溶質(zhì)運(yùn)移速率較小，同位素和水化學(xué)空間分布特征并未發(fā)生明顯變化，具有明顯記憶效應(yīng)。這一特征對于幫助我們重塑歷史時期地下水循環(huán)演化規(guī)律具有重要意義。

5 結(jié)論

(1)不同水體水化學(xué)和氫氧同位素組分特征表明，孔雀河河水是流域內(nèi)地下水的主要補(bǔ)給來源。孔雀河古河道變遷和現(xiàn)代河道分布共同控制地下咸淡水的空間分布格局，以孔雀河為界，“河套”區(qū)內(nèi)水質(zhì)差異明顯。由于潛水更新能力較強(qiáng)，而承壓水更新能力較差，潛水表現(xiàn)為高氚高放射性碳特征，而承壓水表現(xiàn)為低氚低放射性碳特征。

(2)氫氧穩(wěn)定同位素對不同水體間相互轉(zhuǎn)化的指示作用較強(qiáng)，但難以區(qū)別更新世的古水與全新世的地下水，對地下水循環(huán)和補(bǔ)給時期的指示作用較差；3H和14C放射性同位素組分對地下水循環(huán)演化及更新能力的指示作用較好，14C年齡變化特征可以很好指示承壓水的運(yùn)移方向和速率。另外，13C可作為初步判斷地下水類型或年齡的參考指示劑。

(3)人類活動影響下，孔雀河“河套”內(nèi)地下水開采大幅增加，造成地下水位持續(xù)下降，加之大量渠系引水灌溉，使得潛水接受河渠地表水入滲補(bǔ)給能力增強(qiáng)，更新能力顯著提高，但承壓水更新能力較差，目前的開采利用仍以消耗凈儲存量為主。

(4)基于本次研究，建議當(dāng)?shù)貞?yīng)優(yōu)化調(diào)整地下水開發(fā)利用格局。流域中游“河套”內(nèi)，需通過退地壓采、調(diào)整種植結(jié)構(gòu)和節(jié)水灌溉等措施進(jìn)一步減少承壓水開采量；流域下游微咸水分布區(qū)，應(yīng)擴(kuò)大適宜微咸水或咸水灌溉的作物種植面積，加大咸水或咸淡水混合灌溉，提高咸水資源化利用水平。同時，通過加大潛水開采利用，降低潛水位，一方面降低潛水蒸發(fā)，減輕土壤鹽漬化，有效增加土地耕作面積；另一方面提高河渠入滲補(bǔ)給能力，增加水資源供給并淡化咸水區(qū)水質(zhì)，形成水土資源開發(fā)的良性循環(huán)。

致謝：衷心感謝新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)勘測規(guī)劃設(shè)計研究院趙忠賢教授級高級工程師在成文過程中給予的指導(dǎo)和幫助；感謝審稿專家及編輯部老師對論文提出的寶貴修改意見。

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