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新疆和田河流域绿洲区地下水质量演化特征

第32卷第1期2021年2%

Vol.32No.1

Feb.,2021水资源与水工程学报

Journal of Water Resources&Water Enoineedne

DOI：10.11745/j.imo1277-643X.0021.21.10

新疆和田河流域绿洲区地下水质量演化特征

李玲6,，邵龙美3，周金龙徐娟10

(1.新疆工程学院矿业工程与地质学院，新疆乌鲁木齐830023；2.新疆地质灾害防治重点实验室，

新疆乌鲁木齐830023； 3.乌鲁木齐市环境监测中心站，新疆乌鲁木齐830013；

4.新疆农业大学水利与土木工程学院，新疆乌鲁木齐834052)

摘要：以新疆和田河流域绿洲区1980、2014和2017年地下水化学检测数据为基础，运用单指标评价法进

行地下水质量评价及关键指标识别，并分析该区域地下水质量在时间与空间上的演化特征。结果表明：和田河流域绿洲区潜水质量总体较差,1780年浅层地下水有:D类水存在，IV类和V类水共占总水样的61.3%；2014年N类和V类水共占

91.1%；2017年V类和V类水共占77.7%。影响地下水质量的关键指标除TDS、TH、CP、Na+和SO*7-常量组分外，

还有F-、F”、M/和BaP等微量组分。1980和2017年绿洲区地下水质量在水平方向上的分布规律相似，冲洪积细土平原中上部区域，尤其是出山口河流渗漏影响带的地下水质量较好；冲洪积细土平原尾部地下水质量较差。2010年V类水的分布面积最大，皿类和V类水零星分布。垂直方向上，浅层地下水质量普遍劣于中深层地下水。1980-2014年绿洲区地下水质量逐渐下降,2014-2017年地下水质量出现略微好转的趋势。

关键词：绿洲区；地下水质量；演化特征；和田河流域

中图分类号:TV211.1+2文献标识码：A文章编号：1672-643X(2021)01-0063-09

Evolution characteristics of groundwater quality in

Hotan Rivvo Basin oasit,Xinjiang

LI Ling74,SHAO Longmeo5,ZHOU Jinlong5,XU Juan74

(1.College of'Mining and Geology Engineering,Xinjiang Institute qf Engineering,Urumqi834023, China； 2.Xinjiang Key Laboratory

of'Geohazard Preventior,Uumqi834023,China； 3.Uumqi Environmental Monitoring Centra,Uumqi830013,Chiga；

4.Coheye of'HydraaOc ang CM Eg,ge y g,Xinjiang Agricultural University,Uumqi834052,Chiga)

Abstract:Based on the chemical test data of nmpngwater in the oasis area of Hotan River Basin,Xinjiano in1280,2214and2267,the sinoie index evaluation methoP was used to evaluate the nroangwater quality and idw/m the key—1-6X01110indicators.Meanwhile ,the spatio-temporal evolution charactedstics of nmangwatxr quality in this area was analyzed.The results show that the quality of ugcoa/gW nmangwatxr in the oasis area was nwwPiy poor.In1252,66.5%of nmpngwatxr was classiUed as IV and V,96.5% of nmpngwatxr was classiUed as IV and V in2214,class IV and V water accounted for76.0%in2267.In aPdition to the mper components(such as TDS,TH,Ct-,Na+and SO44一),the key indicators affecting nmpngwatxr quality also incPUed trace components such as F,Fx,Mn and BaP.In the hodzontai dime-/on,the distridu/on Pw of eroundwater quality in the oasis area in1252a

nd2267was similar,and the emundwater quality in the middle and upper pad of the alluvial一diluvial plain,especialp in the area affected Uy dvar$1”昭”a-the mountain pass was Uetter,whereas that a-the end of alluvial一diluvial plain was poor.In2214,the distridutmu area of class V water was the lpowt,whereas class-II and IN water were scattered.a the veUicol direction ,the quality of shallow emundwater was pwc PP infeder to that of midclle and dw”eroundwater.The quality of emundwater in the oasis area decreased nuduPly from1252to

收稿日期：2020-07-01；修回日期：2020-09-14

基金项目：中央返还两权款资金项目(S17-1-LQ)；新疆高校科研计划(XJEDU2019Y061、XJEDU2013Y052)；新疆工程学院基金(2013x))79145)

作者简介：李玲(1982-)，女，山东日照人，博士，主要从事水土环境地球化学等研究工作。

通讯作者：周金龙(1964-)，男，浙江龙游人，教授，博士生导师，主要从事干旱区地下水资源评价与保护、水土环境地球化学等研究工。

74水资源与水工程学报2021年

2210,//then showeb a slightiy improvinn tren/from2210to2217.

Key words：oasis area;hropndwator qu/ity；evelution ch//mCstms;Hotan Rivec Basin

1研究背景

地下水质量评价是合理开发利用与保护地下水资源的重要前提［］。客观的评价结果有助于准确把握地下水质量状况，迅速识别关键指标［2］0而影响评价结果的客观性与准确性的因素有很多，其中最为关键的是评价方法的选取。对此国内外许多学者做了大量工作，致力于寻能够全面、综合反映地下水质量状况，降低人为因素影响的评价方法，常见的有单指标评价法⑻、综合指数法⑷、模糊综合评判法［］、灰聚类分析法［7］、人工神经网络模型［4］、物元可拓模型［5］和云模型［5］等。还有学者通过不同方法的综合对比，分析各方法的优缺点及使用范围，并在原方法基础上进行改进［10-15］。虽然目前评价方法众多，但笔者认为地下水质量具有“木桶效应”，即地下水质量的优劣取决于水中超标最严重的某个或某些成分，这也是单指标评价法的评价原理，故采用单指标评价法进行地下水质量评价更为理。

地下水作为新疆和田河流域绿洲区重要的饮用水源［4］，其水质状况影响着当地居民健康及工农业生产。关于该地区地下水质量评价的研究引起了许多学者的关注，付永峰等［5］分别采用模糊综合评判法和BP神经网络模型对绿洲区1099年地下水质量进行了评价，李玲等［2采用单指标评价法对绿洲区2210年地下水质量进行了评价，并分析了地下水中“三氮”、氟、重金属元素等的含量特征及其对水质的

影响，以上研究为仅通过某次水质检测进行的质量评价，但针对该地区地下水质量随时间的演化特征缺少系统性分析。本文以1980、2014和2212年水学检数基，采指标

地下水质量评价，通过“超皿类水指标贡献率”识别影响水质的关键指标，在此基础上分析绿洲区地下水质量时空演化特征，以期为该地区地下水资源的合理开发与保护、解决农村饮用水安全问题提供一定的科学依据。

2数据采集与研究方法

2.3研究区概况

和田河流域绿洲区位于塔里木盆地南缘的冲洪积细土平原上，是和田地区面积最大的绿洲，包括和田县、洛浦县、墨玉县与和田市4个县级行政区。由以喀拉喀什河和玉龙喀什河（以下称“两河”（为中心，次一级河流及灌溉渠道为骨架，构成的密集网状水体廊道，使绿洲区成为流域内重要的人口聚居地和灌溉农业区。流域属暖温带大陆性沙漠气候，常年干旱少雨，光热资源丰富，蒸发强烈，多年平均降水量为35.7mm，多年平均蒸发量为2159-0-3132.0mm［0］。

绿洲区水文地质条件简单，地下水类型基本为第四系孔隙潜水。含水系统结构单一，地表覆盖的巨厚第四纪松散堆积物和无成层黏性土有利于地表水转化为地下水，由渗透性极弱的砂质、粉砂质和泥质岩组成的古近纪-新近纪地层，构成了相对隔水的基底。

绿洲区干旱少雨，大气降水一般不会成为地下水的有效补给。河流、渠系及田间灌溉水的入渗以及山区基岩裂隙水的侧向补给是绿洲区地下水的重要补给来源。强烈的腾发作用、侧向潜流补给沙漠区和人工开采是该区地下水的重要排泄方式。地下水水动力条件由南向北逐渐变差，大致沿G319国道一线为界，以南为冲洪积细土平原的中上部，水力坡度相对较大，约为属强径流区，以北为冲洪积细土平原的尾部，水力坡度小于1%。，属弱径流区［5］。

2.2水质采样点布置

课题组于2010年2月在绿洲区开展了地下水污染调查工作，共采集地下水样45组（其中编号为H56~H106,H80、H81、H92、H93、H94、H120的采样点在研究区范围之外（，全部为潜水样，控制面积约为4138km0；2012年2月共采集地下水样75组（编号HT1~HT25、L1~L30、M1-M25,HT1、L2、L9、L16、L19在研究区范围之外），其中2组为分层取样，全部为潜水样；在初步分析2210年水化学检测数据的基础上,2018年对13个调查井进行补充取样与污染源调查工作，采样点位置见图1。取样过程中严格按照《区域地下水污染调查评价规范》（DZ/T0288-2015）规定的方法进行采集与保存。除此之外，本文还收集了中国人民解放军00922部队于1980年开展的“和田地区区域水文地质普查”工作中28个浅钻（编号QZ1-QZ22,QZ5在研究区范围之外（和22个钻孔（编号Z4-Z34,Z2、Z8、Z12Z12在研究区范围之外）的55组水样水化学检测数据，采样点位置见图1。

第、期李玲，等：新疆和田河流域绿洲区地下水质量演化特征65

80°00'E80°30'E

N.00

卜

79°30'E

图、研究区地下水采样点分布图

2.3研究方法

指标是的一种方法，其原理简单、计算方便，可以清判关键指标。该方法是相关规范［15］中的方法，也是我国实施多年且获得普的一种方法。

指标是指所选指标的实测与规范［5］中标准限并，最将单个指标中的确定为该

下水，将该指标确定该下水质的关键指标［5］0决定地下水的关键指标很少的，绝大多数水样的关键指标有多个。

整个研究下水的关键指标引入“超皿水指标贡献率”的概念来定量确定口4。“超皿类水指标贡献率”3C单)的定义是某指标超过皿类水标准值的数(N单)与所有水质等皿类及以上的数(N)之比，数学表达式为C= N/N x102%［41］o文将“超皿类水指标贡献率”超过10%的指标确定绿下水

的关指标。

3结果与分析

3.0地下水质量状况

3.0.01980年地下水质量状况1982年有28组地下水水样采自，全潜水，取样; 27组地下水水样采自，其中有3组水上、下两层取样，因此55组浅层潜水样和3组层潜水样。采指标1930年和田河流域绿洲区地下水质量进行评价，结果见表0。

0可见,0O82年55组浅层潜水样中，无I 类水，只有0个地下水水样的n类水(占0.1%)，其皿类、W类和V类水，分别占水样的36.4%、32.7%和29.0%，其中W类和V 水占60.8%，表明1680年绿层地下水质差。

1684年和田河流域绿洲区超皿类水指标贡献率的统计见图2，图2表明“超皿类水指标贡献率”的大小顺序为TDS(76.6%)>Ct-(68.1%)> Na*(34.0%)>TH(32.8%)>SO96-(22 .6%)> NH9*(3.0%)=NO0"(3.0%)，可知1980年影响绿洲区地下水质量的关键指标有TDS、C-、Na*、TH和SO90_。

层取样的水3种(表0):(0)上下层水，下层水质优于上层水别，如Z4-0和Z5-0的水皿类、Z4-2和Z5-2水n类；(2)上下层水

如Z9_0、Z9-2,Z13-0、Z13-2和Z18-0、Z18-2

77水资源与水工程学报2051年

均为V类水;（3）上下层水质类别不一致，下层水质劣于上层水质类别，如Z19-1和Z22-1为皿类水、Z19-2和Z22-2为V类水，Z25-1为W类水、Z25_2为V类水。总体而言,1280年和田河流域绿洲区中、深层潜水质量优于浅层潜水，某些钻孔中的水质出现“下咸上淡”的现象，可能是下层含水介质颗粒较细，地下水径流速度很慢，化学成分不断累积所造成。

3.422214年地下水质量状况2210年采集的45组潜水样为混合取样，调查井深度范围是7-120 m o根据绿洲区实际情况，以22m井深为界将潜水划分为浅层潜水（井深＜22m）和中深层潜水（井深M22m）。2210年和田河流域绿洲区地下水质量评价结果见表2o

表11280年和田河流域绿洲区各组地下水水样质量类别评价结果

编号关键指标类别编号关指标类别QZ1TDS^Na*,Ci-IV Z7TDS V QZ5TDS’Na*,CO,SO/9-IV Z9-1TDS^Na*V QZ3Co-V Z9-5Co-V QZ4TDS^Na*,Ci-V Z14TDSCo-，NO2-川QZ5TDS,TH,CU,SO/9-V Z1

3-1TDS,TH,Na+,SO/9-V QZ7TDSCo-V Z13-5TDS,TH,Na+,Ci-,SO/9-V QZ2TDSTH V Z14Co-V QZ9TDS^Na*V Z15-1TDS,Ci-1NH*川QZ10TDS川Z15-5Co-V QZ11TDSCo-V Z12TDS、Co-川QZ12TDS川Z12TDS,TH,SO/9-V QZ13TDSCo-V Z13-1TDS’Na*,Ci-,SO/9-V QZ14TDS,TH,Ci-,SO/9-I Z13-5Na*,Ci-V QZ15TDS,Ci-,SO/9-川Z12Na*,CO V QZ17TDS,TH,Ci-,SO/9-川Z20-1C--V QZ12TDS,Ci-,SO/9-,NO5-川Z20-5C--V QZ18TDSTH，Co-川Z51C--V QZ19TDSTH，Co-川Z25C--V QZ20TDSTH，Co-V Z53TDS川QZ21TDS,TH,Na+,Ci-,SO/9-V Z20C--V QZ22TDS,TH,Na+,Ci-,SO/9-V Z25-1TDSNa，C--V QZ53TDS,TH,Na+,Ci-,SO/9-V Z25-5C--V QZ24TDS,TH,Na+,Ci-,SO/9-川Z25TDS川QZ25TDS^Na*,Ci-V Z52-1TDS川QZ27TDS^Na*,CO V Z52-2TDS,Na+,Ci-,SO/9-V QZ22TDSTH，Na＋川Z23TDSTH川QZ28TDSNa＋V Z22TDSTH川QZ29TDSTH，Na＋川Z34TDSTH，Na*V Z4-1TDSCo-川Z31Na*V Z4-2TDS,TH,Ci-,SO/9-I Z32Na*V Z5-1TDS’NH*川Z33TDSNa*，C--V Z5-2TDS,TH,Ci-,SO45-I Z34C--V 注：标为Z*-1和仏-2的表示该组为上、下分层取样，共9组。

第、期李玲，等：新疆和田河流域绿洲区地下水质量演化特征

表2 2414年和田河流域绿洲区各组地下

水水样质量类别评价结果

类别

类型编号

关键指标

H56TH,Ci - , SO/- ,F - ,Fo

V H57TDS,TH , Na * , Ci - , Mc,As,BAP

N H58

Ci -

H59TH , cn , SO 02- , F - , BAP V H60

V H61TDS,TH , Na * , Ci , SO 02- , F -V H62TDS,TH , pH , Ci - , SO 02- , F -

V H67cn

V H68

th , cn

V H69TH , cn , Fo

V H71cn V H72TH , Fo,As V H73

Mt V H70Ci -V H75

TDS,TH , SO 02-V

浅H78TDS,TH , Ci , SO 02- , Fo 川

层

H79TDS,TH , SO 02- , Fo

潜

H82F -V 水

H34TDS,TH , Na * , Ci - , SO 02- , Fo V H85

TDS,TH , Na * , Ci - , SO 42-

V H86TH , Na * , Ci - , SO 02- , Fo V H87TDS,TH , Na * , Ci - , SO 02- , F -

V H88

TH , Ci - , SO 02- , Fo,BAP V H89TH , Fc,Mc,BAP

H90

TDS,TH , Na * , Ci - , SO 42- , F - , Fo V H91TDS,TH , Na * , Ci , SO 02- , F - , Fo

V H95

F -V H96Fo

V H99TDS,TH , Na * , Ci - , SO 02- , F -V H101TDSF -N

H102TH

V H144

TDS,TH ,Na * , Ci - , SO 02- , F - , NO 3-

V H105TH , F - , Fc,Mc N

H106

V H63

Ci -V

H64TDSNO 2-

川

H65

中H66TDSTH F -川

层

H70

pH , Ci -

V H76TH , SO 02-V 潜

H77TDS,TH , Ci -

N 水

H83

TDS,TH , Ci - , SO 42- , Fo

N H97NH *

H98F -

川

H103

F -

%、

#籬限晅糾哥絲日覆

由表2可见,2210年45组潜水样中，无I 类和

n 类水，皿类、W 类和V 类水占总水样的8.9%、

22.3%和68. 9% ，其中W 类和V 类水共占90.0%,

表明2210年绿

下水很差。

2210年和田河流域绿超皿类水指标贡献

率的统计见图3，图3表明“超皿类水指标贡献

率”的大小顺序为 TDS(62.7%) > TH (64. 4%) >

Ct -(62. 2%) > Fe(27. 8%) > SO 96- (55.6%) >

Na* (53. 3%) >Mn(42.2%) > F - (42. 2%) > BaP (13.3%) >pH 值(8. 9%) =As(8.9%) > NH 0 *

(6.7% ) = NO 7" (6. 7%) > NO 0" (4. 4%) > Zn (2.2%)，可知2210年绿

下水的关

键指标较多，有 TDS 、TH 、Ct -、Fe 、SO 46 -、Na *、Mn 、

F 、 BaP 。

39组浅层潜水样中,1组为皿类水、6组为W 类

水、27组为V 类水，分别占所层水样的2.9%、

07.6% 和 79. 5% ；TDS 、TH 、Cn 、Na*、SO 96-、F -和 Fe ：

和田河流域绿

层潜水的关键

指标。、组中深层潜水中，有3组皿类水、有4组

W 类水、有4组V 类水，在所有中深层潜水样所占比

例

25.2%、36.4%、36.4%；决定中深层潜水

质量类别的关键指标主要为TDS 、TH 、CV 、F -等。层潜水的水

普于中深层潜水，且

层潜水中现了 BaP 、Mn 、As 和pH 值超皿类

水标准值的

。

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