木哈代思·艾日肯，买买提·沙吾提,2†，依克丽曼·阿布都米提，马春玥

(1.新疆大学,资源与环境科学学院智慧城市与环境建模普通高校重点实验室,830046,乌鲁木齐; 2.新疆大学绿洲生态教育部重点实验室,830046,乌鲁木齐)

水资源已成为全球性问题[1],尤其是在干旱半干旱地区,水资源严重匮乏,水质恶化等问题日益突出,导致生态环境越来越脆弱[2]。许多国内外学者对水质状况及其变异性方面进行了大量研究。Syed等[3]使用Piper图等鉴定主要的水化学参数，分析出大多数地下水是不适合灌溉的；Pu Junbing等[4]利用多元统计技术评估水域物理化学参数的时空变化，发现季风变化对海岸水质有影响;何锦等[5]运用Gibbs图、Piper图和饱和指数等分析鲜水河断裂带内水质主要离子特征及地下水补给来源；张志强等[6]利用Gibbs图、离子比值系数及多种统计分析方法,研究地下水水化学特征,并对其水质进行综合评价。另外，也有不少学者针对一些典型干旱地区[7-9]进行了大量研究，分析出河流水质变化受多因素影响，会加大流域内土壤的盐渍化风险，进而影响区域生态健康，这对后人研究水质变化提供了有效的理论基础和实践经验。

渭干河—库车河三角洲绿洲位于我国西北干旱地区,自然灾害频繁，生态环境脆弱，水土流失状况严重[10]。目前也有不少学者[10-11]对该绿洲水质进行了一定的研究，但针对绿洲地表水水质空间分布的研究较少。鉴于此，笔者对渭干河—库车河三角洲绿洲地表水水质变化特征和空间分布特征进行分析，探讨区域地表水水质状况，依期为该绿洲水资源管理与评价提供有利依据。

1 研究区概况

渭干河—库车河三角洲绿洲(即渭—库绿洲)地理坐标为E 81°26′ ～83°17′、N 41°06′ ～ 41°38′，是中国西北部地区新疆塔里木盆地中北部的天山南麓洪积、冲积平原带，是一个完整的、典型的山前扇形冲洪积平原绿洲[12]，如图1遥感影像图所示。渭一库绿洲气候属于大陆性暖温带干旱气候,风沙频繁，降水稀少主要受到了天山的地形梯度变化的影响,随着高程的逐渐上升而增多，蒸发量大，昼夜温差大，夏季干热，冬季干冷，造成该区域土壤盐渍化。各县历年平均温度都在10 ℃以上，绿洲全年平均气温为10.8 ℃，多年平均降雨量为65 mm,多年平均干旱指数高达20.2；构成地表水径流量的主要河流有渭干河、库车河、塔里木河三条河流，各河流年径流量分别为22.34亿、3.575亿、43.88亿m3 [12]。

图1 研究区位置示意图(2017年5月Landsat 8 R∶G∶B=6∶5∶3)Fig.1 Location of the study area (May 2017 Landsat8 image R∶G∶B=6∶5∶3)

2 材料与方法

图2 采样点分布示意Fig.2 Sampling point distribution

笔者运用统计分析、Gibbs图及Pipper图来了解研究区地表水化学类型和主要控制的因素；借助GS+软件及ArcGIS 10.2软件中缓冲区分析及Kriging法得到对水质要素在主要河流范围内的空间插值结果，对该绿洲地表水水质空间上的规律进行综合分析。

3 结果与分析

3.1 水化学特征

表1 采样点水化学参数描述性统计Tab.1 Descriptive statistics of water chemical parameters sampling point

3.1.2 水化学分布特征 Piper图主要是以阳离子和阴离子的每毫升当量比例(%)的形式来表示水化学类型[13]。将2016年4月及2017年5月采样点数据在Piper三线图中可知地表水水化学类型在空间分布上具有相似性如图3所示，按舒卡列夫分类方法[14]，可划分为Cl-SO4-Na-Mg、Cl-SO4-Ca-Mg、HCO3-Cl-SO4-Na-Ca-Mg等类型。

图3 水化学Piper图Fig.3 Water chemistry Piper diagram

3.1.3 水化学控制因素 为确定水化学类型形成的控制因素，通过Gibbs图来定性地判断研究区域中岩石、大气降水及蒸发-浓缩作用等对水化学类型影响。将2016年4月渭库绿洲灌溉水、排碱渠水和地下水采样水样数据及2017年5月水样描述在Gibbs模型中，如图4所示。

3.2 地表水质空间变异特征分析

图4 2016、2017年渭库绿洲水样水化学Gibbs图Fig.4 Gibbs distribution map of water chemistry in Ugan-Kuche river oasis in 2016 and 2017

类别Types变异函数模型Theory model块金值 NuggetCo基台值 SillCo+C块金值/基台值Nugget/Sill Co/Co+C/%变程Variation/km残差平方和Residual square sum决定系数R2K+指数模型Exponential0.1390.94285.21.2060.1570.758Na+球状模型Spherical0.624.59886.51.7861.860.757Ca2+线性模型Linear0.2510.65161.50.6770.1240.495Mg2+高斯模型Gaussian0.5222.94382.31.5950.3380.819Cl-高斯模型Gaussian0.5083.02683.21.2540.7120.827SO2-4高斯模型Gaussian0.4472.90484.61.4720.4820.808HCO-3指数模型Exponential0.0630.31880.35.9970.0140.322pH指数模型Exponential0.0140.12388.70.1133.80E-030.298TDS高斯模型Gaussian0.0080.01750.30.8991.81E-040.253EC高斯模型Gaussian0.3142.13285.31.4840.2240.827

Notes: TDS: Total dissolved solids. EC: Electrical conductivity. The same below

图5 克里格插值结果图Fig.5 Result graph by Kriging interpolation

4 结论与讨论

4.1 地表水水质变化特征

4.2 地表水质空间分布特征

通过半方差函数和Kriging插值发现各水质指标总体特征在库车河中下游表现较为显著，该结果与张培楠[16]研究结论相一致，研究区地表水随着海拔降低，农业活动等人为因素对水中离子浓度的贡献增加；且渭-库绿洲土壤质地以轻壤和沙壤为主，地层黏粒含量高、颗粒细，地下水径流不畅，蒸发作用强烈，大气降雨冲刷地表物质和土壤，使土壤颗粒和可溶物质随水流发生运移，使渠水和浅层地下水各种离子浓度增加，将盐分携至地表，极易产生积盐[12]，加剧盐渍化程度，使生态环境遭到破坏。

综上所述，开展对渭干河—库车河三角洲绿洲地表水水质空间分布特征研究是非常必要的，后续的研究中应该加强水质季节性的特征研究，探讨河流水质季节性、时间尺度及其空间尺度上的特征变化，将有助于深入分析地表水水质特征的研究。