艾古班·吾拉音

（伊犁水文勘测局，新疆 伊宁 835000）

1 流域概况

位于新疆西南部、塔里木盆地西南面的叶尔羌河流域国内部分面积8.44×104km2，西部山区和东部平原区面积分别为5.84×104km2和2.89×104km2。流域地形复杂多变，山区岩相从西南到东北表现出明显的从老至新特征。流域位于欧亚大陆腹地，距离海洋较远，为典型的干旱大陆性气候，降水稀少，蒸发强烈。根据调查结果，叶尔羌河流域地下水资源补给主要依靠天然补给和地表水入渗转化补给两个渠道，天然补给渠道主要有大气降水入渗补给和山前侧向补给；地表水入渗转化补给渠道主要有河道渗漏、渠系渗漏和田间、入库渗漏补给等。

2 样品采集及测定

为保证所采集样品及分析结果的真实可靠且具有代表性，于2020 年10 月、2021 年6 月和2022 年3 月对研究区展开样本采集，共采集到60组样品。水化学样品、氢氧稳定同位素样品均由500 mL 容量的聚乙烯瓶盛装，并在取样前通过去离子水将瓶内彻底清洗3次，再用采样水彻底清洗2～3次，而后装满水样，将空气全部排除后蜡膜塑封瓶口。

水样测试主要在新疆自然资源与生态环境研究中心实验室内进行，采用《地下水质量标准》所要求的测试方法。具体而言，采用Multi3420型水质测试仪现场检测水样的pH值、电导率和水温。水化学组分由中心技术人员采用ICAP6300型等离子体发射光谱仪进行检测，具体检测Fe、Fe2+、Fe3+、Al3+、NO2-、NH4+、NO3-、SO42-、Cl-、CO32-、HCO3-、Mg2+、Ca2+、Na+、K+以及可溶性SiO2等项目。水中氢氧同位素由中心技术人员通过MAT-253型质量光谱分析仪进行测定，测定结果采用依托VSMOW标准的千分值表示，并将测定结果精度控制在0.50‰以内。

叶尔羌河流域典型区地下水水化学特征试验结果略。

3 地下水水化学特征分析

3.1 水化学分类

文章采用舒卡列夫分类法进行叶尔羌河流域典型区水化学类型分类，在进行离子排列时阴离子在前，阳离子在后，含量高者在前，含量低者在后。典型区地下水内包含23 种水化学类型，环境及成因较为复杂；SO4·HCO3—Na·Mg、HCO3—Ca·Mg·Na、HCO3—Mg·Ca·Na、HCO3—Ca·Mg、HCO3·SO4—Ca为五种主要化学类型；根据以上分类，将典型区分成Ⅰ区和Ⅱ区两个区，每个区又进一步分成2～3 个亚区。其中Ⅰ1 为HCO3·SO4—Ca型分区；Ⅰ2为HCO3—Ca·Mg分区；Ⅱ1为咸淡水过渡带；Ⅱ2 为HCO3—Mg·Ca·Na、HCO3—Ca·Mg·Na 分区；Ⅱ3 为SO4·HCO3—Na·Mg分区。

以上分区中Ⅰ区为淡水区，溶解性总固体含量位于0.25～0.94 mg/L 范围内，均值0.49 mg/L；pH 值则位于7.40～7.98 范围内，均值为7.68；且地下水类型主要表现为HCO3·SO4—Ca型和HCO3—Ca·Mg型。该分区中亚区Ⅰ1主要为HCO3·SO4—Ca型水，其中TDS 位于0.37～0.38 mg/L，pH 值则位于7.36～7.74 之间。此外，因该亚区临近西部山区，地层岩性较为复杂，地下水化学类型也颇为复杂，除HCO3·SO4—Ca 型外，还包括HCO3—Ca·Na、SO4·HCO3—Na·Ca、HCO3·Cl—Ca型水化学类型。亚区Ⅰ2 主 要 为HCO3—Ca·Mg 型 水，TDS 0.28～0.76 mg/L，pH 值7.52～7.96，与亚区Ⅰ1相比，TDS略低，pH值略高。

分区中Ⅱ区为咸水区，地下水中TDS 位于0.19～3.27 mg/L之间，pH 值则为7.60～8.42，主要为HCO3—Mg·Ca·Na 型地下水，与Ⅰ区所不同的是，该分区内地下水中SO42-、Na+含量较大，TDS及pH 值也相应较大。其中亚区Ⅱ1 为Ⅰ区和Ⅱ区的过渡带，地下水化学类型主要表现为HCO3—Mg·Ca·Na、SO4·HCO3—Na·Mg 型，TDS 0.45～0.48 mg/L，pH 值7.60～8.09；Ⅱ2 亚区内地下水主要为HCO3—Na·Mg型，且Na+含量比较大，是该亚区内主要的阳离子；Ⅱ3 亚区内地下水中除Na+离子含量较高外，阴离子SO42-含量也较高，TDS高达3.27 mg/L，明显属于咸水范畴，水质较差。

3.2 水化学Piper三线图

根据叶尔羌河流域典型区地下水水化学Piper 三线图，浅层地下水采样较多分布于图形左侧，意味着浅层地下水内碱土离子含量比碱金属离子含量高，其中仅Ⅱ2亚区内少数点碱土金属离子含量低于碱金属离子。采样内弱酸根含量均大于强酸根，且碳酸盐硬度基本在50%以上。

3.3 溶解性总固体特征

考虑到TDS 是诸多表征地下水水化学特征参数中最能体现总体化学组分的参数，也是表征地下水径流条件、体现水文地球化学作用过程的重要指标，故采用TDS反映叶尔羌河流域典型区地下水内物质组分总体分布特征及变动趋势规律。

揭示两组变量相关关系的数理统计方法能有效体现出典型区地下水水化学组分之间的相似性、相异性以及来源的差异性和一致性。为此，根据采样结果内TDS和其余离子具体含量的相关系数绘制相关关系图。

在进行典型区浅层地下水TDS与其余组分相关系数计算及相关性分析的基础上，还应进行典型区浅层地下水TDS与其余组分的回归分析。根据Ⅰ分区内地下水中主要离子含量分布情况，通过回归分析，用一组不同斜率的直线表示TDS与其余离子的关系。显然，Ⅰ分区内地下水TDS与其余组分间线性相关性较好，相关性方程及相关系数取值具体见表2，表中x为离子含量，y为矿化度。根据表中拟合结果，Ⅰ分区内地下水矿化度和Ca2+、SO42-、Cl-离子相关性最好，与HCO3-离子相关性较弱。

表2 Ⅰ分区内地下水TDS与其余组分间线性关系表

根据Ⅱ分区内地下水中主要离子含量分布情况，通过回归分析所得出的该分区内地下水TDS与其余组分间线性相关性具体见表3。根据表中拟合结果，该分区内地下水TDS和其余组分含量均表现为较好的线性相关性，仅与HCO3-离子相关性较弱。

表3 Ⅱ分区内地下水TDS与其余组分间线性关系表

3.4 地下水化学类型成因

叶尔羌河流域典型区地下水化学类型的形成是地质条件、气候、径流等综合作用的结果，受地质结构及沉积物岩性的影响和控制，并主要表现为地下水化学成分的浓缩和溶滤作用。典型区内地下水整体呈由西向东径流的趋势，西部山区（即Ⅰ区）地层中燕山期岩体出露，岩性复杂，并在长期溶滤影响下，岩层内硫酸盐和氯化物大量析出，形成该区域内以重碳酸钙、碳酸硫酸钙为主的水化学类型。此后伴随着地下水自西向东径流过程，在阳离子吸附及混合作用下，Mg2+离子含量增多，TDS含量减少，水化学类型也转变为重碳酸钙镁型。叶尔羌河流域典型区内东部平原区（即Ⅱ区）径流弱，地下水埋深浅，在垂直蒸发的作用下，含盐量提高，Na+和SO42-离子含量增大，地下水化学类型也从重碳酸钙镁型逐渐转变为重碳酸钠镁和硫酸钠镁型。

4 结论

综上所述，因叶尔羌河流域典型区地下水形成原因、物质来源复杂，故地下水化学特征也表现出很强的复杂性，可划分成五种典型的水化学类型；项目区自西向东地下水化学成分分带性特征明显，西部山区（即Ⅰ区）为淡水区，pH 值相对较低，TDS含量相对较小；东部平原区（即Ⅱ区）则为咸水区，pH值比其余区域高，TDS 及钠离子含量均增大。回归分析结果表明，西部山区（即Ⅰ区）TDS主要与Ca2+阳离子和SO42-、Cl-阴离子高度相关，东部平原区（即Ⅱ区）TDS 则与Mg2+、Na+等阳离子和SO42-阴离子显著相关，从而得出造成两个分区内地下水类型分别为淡水和咸水的主要原因。