林周县高原宽谷区地下水化学空间分布及主控因素分析_黄峻川.pdf

：林林周周县县高高原原宽宽谷谷区区地地下下水水化化学学空空间间分分布布及及主主控控因因素素分分析析黄峻川，袁新，刘沛（中国地质调查局应用地质研究中心，四川 成都）摘要研究林周县高原宽谷区水化学空间分布特征及水化学类型主控因素对于揭示区域水化学现状和发展趋势，保护高原生态环境、解决水生态环境问题具有重要意义。此次研究分别采集地下水样 件、地表水样 件运用数理统计、三线图、模型、离子比值等方法分析了地下水化学分布特征及主控因素。结果表明：地下水流场受周围山地地形地貌控制明显，总体由北向南，由西向东径流。地下水 变化区间为 之间，整体呈中性，含量范围区间在 整体属于淡水；地下水化学类型主要以 、为主；和优势离子自西向东部、南部向北部离子含量逐渐升高，与地下水流向、水力坡度和径流路径长度等密切相关；地下水化学类型在形成过程中主要受到碳酸盐岩风化形成控制。关键词空间分布特征；水化学；控制因素中图分类号 文献标识码文章编号 （）收稿日期 基金项目拉萨河流域自然资源综合调查（）作者简介黄峻川（），男，四川成都人，工程师，主要从事水文地质与水资源调查研究工作。通讯作者袁新（），男，四川成都人，工程师，主要从事水文地质与水资源调查研究工作。，（o oo o oo，）：o o o o o oo o o o o o o o o o o o o，o oo o o o o oo o ，o o o o oo o o o ，o，o，o o o o o o o oo oo oooo o o o，o o o o o o o o o ，o ，o ，o o o o ，o o o o o o o，o o o o o，o o oo o o oo o oo：o；o；oo o引言水体在补给、运移和排泄过程中往往会与周围环境发生着一系列的水岩作用 。其水化学特征常被用来研究区域内各种水化学的类型、控制因素、反应环境等 。近年来国内外学者对地下水化学相关研究较多，闵维康等利用统计学、三线图和动态分析等方法对德阳市平原区地下水化学时空分布特征进行研究，陈盟等利用矿物风化系统分析、离子相关性分析及因子分析等方法分析德阳市旌阳区浅层地下水水化学演化规律及影响因素。但对于林周县地下水相关研究较少，林光鑫根据物探、水文地质钻探及水文地质试验，对林周县水源地水文地质特征进行了研究分析，周晨霓以西藏林周县江夏湿地为研究区域，对其水体全年主要离子进行季节监测，分析了该湿地水体水化学特征和主要离子时空变化规律，探讨了主要离子的初步来源。林周县隶属拉萨市，位于拉萨中部拉萨河澎波曲流域，距离拉萨市区，被称为“拉萨后花园”，研究区地下水开发利用程度高，水系、湿地发育，同时还是黑颈鹤国家自然保 年 月第 卷 第 期 地下水o ，o.护区。随着近年来援藏工作的深入，县城的城镇化建设快速推进，生态环境问题日渐突出。但国内外对阿里地区开展的水文地质研究工作较少，仅对林周县部分单独地区的地下水或湿地进行研究，有关区域水化学分布特征与成因机制等方面的研究尚未系统开展。鉴于此，本文以“拉萨河流域自然资源综合调查”项目为依托，系统研究林周县宽谷平原区水化学空间分布特征及水化学类型主控因素，对于揭示区域水化学现状和发展趋势，保护高原生态环境、解决水生态环境问题具有重要意义。研究区概况林周县地处拉萨河中游河谷地带，属高原季风气候区，年均降水 ，夏季雨水集中。南北狭长，念青唐古拉山支脉卡拉山横贯林周县，将林周县分为南北两部分。其中北部多为高山峡谷区，人烟稀少，南部县城为宽谷区，也是人类活动密集区。区内河流主要有北部的拉萨河以及南部澎波曲，此外大大小小支沟几十余条。研究区区地下水类型以松散岩类孔隙水为主，基岩裂隙水为辅。松散岩类孔隙水广泛赋存于河谷平原与支沟谷地，含水介质主要为卵石、漂卵石、砾石、含泥质卵石等冲积物与冲洪积物，含水层厚达数十米至百余米不等，地势相对低洼平坦，沉积物结构松散、孔隙发育，具备良好的地下水赋存条件，汇集了流域内绝大部分地下水（图）。林周县城附近宽谷区浅层地下水位埋深总体小于 ，除强嘎乡、松盘乡北和春堆乡西普遍大于 外，其余地区多小于 ，其中林周县和班觉林乡附近地下水位普遍小于（图）。地下水流场受周围山地地形地貌控制明显。冲积扇顶的丰水期水位标高大致在 左右，从春堆乡、强嘎乡、松盘乡向卡孜乡林周县城径流，县城周边水位标高在 左右，经林州县城后向东径流，此处开始水力坡度变缓，向东径流至边角林乡后排泄至干流拉萨河，此外地下水多以井的形式排泄，少数以下降泉的形式排泄而出。下游江热夏乡至边角林乡水位标高在 左右。图 林周县宽谷平原区水文地质简图图 林周县宽谷平原区地下水位埋深图样品采集以及分析本次研究共采集地下水样 组、地表水样 组，见图。样品采集严格按照水质采样技术规程（）进行：采取地下水样品时，用 全球定位系统定位，待水温、等水化学指标稳定后，开始取样；样品保存时，需采用干净的聚乙烯塑料容器密封，并送至实验室 冷藏，直至分析测试。所有样品均委托西藏晟源环境工程有限公司室内分析测试完成，计算结果误差均小于 ，说明数据测定结果可靠。水样阳离子通过电感耦合等离子体光谱仪（：）进行测试，测试精度为 ，阴离子通过离子色谱仪测定，测试精度为 ，重碳酸根为酸碱滴定法测定。图 取样位置图结果与讨论研究区在、月份采集地下水样品 件，值变化区间在 ，平均值为 呈中性水，在研究区北部以及林周县 附 近 呈 弱 碱 性，其 余 地 方 偏 弱 酸 性。、间方差、标准差值较大，表明指标在空间上具有分散性，局部地区富集程度较高。通过地下水、地表水样数值对比，两者数值差异变化不大，这与林周河谷平原区雨季地表水补给地下水有关。图 地下水 图 地下水化学化学类型及分布特征根据离子毫克当量浓度关系，绘制 三线图（图），可以 看 出 区 内 优 势 阳 离 子 为 ，阴 离 子 为 和，其中碱土金属离子超过碱金属离子，弱酸跟离子超过强酸根，碳酸硬度超过 。同时，根据舒卡列夫分类，林周县宽谷平原地下水化学类型主要以 、为主，根据矿化度小于 ，又属于 组。区内 型地下水占总采样数的 主要分布在林周县城、班觉林乡、春堆乡、松盘乡东北、松昌乡南部等研究区大部分等地，型地下水占总采样数的 主要 分 布 在 江 热 下 乡 东 部、卡 孜 乡、春 堆 乡 东 南 部，型地下水占采样总数的 主要分布在松昌乡东部。第 卷第 期地下水 年 月表 水化学成分分析结果采样点点性质 地下水地表水最小值 最大值 平均值 方差 标准差 最小值 最大值 平均值 方差 标准差 备注：值无量纲，其他单位为 图 研究区主要离子等值线图 地下水主要组分空间分布特征通过采集水样数据，利用 绘制林周地区浅层地下水主要离子浓度等值线图，分析其空间分布规律以及变化规律。含量变化为 ，大部分水样浓度集中在 之间。空间由东向西，由北向南逐渐减小，其中松盘乡格桑塘农牧产业园东园受到农牧粪便渗透污染，导致其 离子含量较高。为林周县宽谷平原区主要阳离子浓度变化为 ，浓度空间变化趋势为冲洪积扇上游浓度普遍小于 ，随径流路径增长、水力坡度变缓，水岩作用增强，至县城东部，离子浓度逐渐增 加 至 。含 量 变 化 为 ，整体空间变化趋势为自东向西，自北向南浓度逐渐降低。为研究区优势阴离子，含量变化区间为 ，变化幅度较大，与优势阳离子变化呈正相关，空间变化趋势为自西向东逐渐增大。含量变化为 ，主要变化范围为 ，空间变化没有明显规律，高值区主要分布在春堆乡南部以及江热夏乡东部，为县城主要农业种植区，推测与农药化肥渗透有关。含量变化为 ，主要含量变化在 之间，其他高值点均分布在蔬菜种植园区内。由图 等值线图可以看出，其空间变化自西向东，自北向南逐渐减少，与地下水流向基本一致，随径流路径增长、水力坡度变缓而逐渐增加，含量变化范围为 ，主要变化范围为 ，人类活动影响，如下游农业蔬菜基地（）高值区达到 ，均属于淡水（）。由图 硝酸岩等值线图可以看出，研究区硝酸盐空间分布无明显规律，浓度普遍小于 ，仅江热夏乡蔬菜基地内一处井点（）浓度达 ，施用化肥对地下水硝酸岩浓度造成了一定影响，但影响范围十分有限。图 等值线图图 硝酸盐等值线图图 水化学 图 地下水化学控制因素分析研究区地下水 浓度在 之间，（）毫克当量浓度比值 在 之间，且大部分大采样点比值小于 ，（）比值为 之间，比值过小主要由于 不是研究区优势阴离子，结合图 可以看出，采样区大（下转第 页）第 卷第 期地下水 年 月数据的采集，利用 软件对开采区地下水迁移过程中的水化学特征演进进行模拟，得到了如下结论：（）随着矿区地下水的迁移，该矿区地下水水样中的浓度较高成分为 、（）、及 （），且未见配合物浓度出现大幅度提升；（）对矿区地下水水样的化学成分饱和指数模拟结果表明，在地下水迁移过程中，水化学组成中的部分成分为过饱和状态，且随着迁移过程出现浓度的提升。参考文献邵爱军 煤矿地下水 煤矿地下水 马雷，钱家忠，赵卫东，等 多元对应分析法在潘一煤矿地下水化学特征分析中的应用 煤炭学报 （）：贾明涛，金家聪，陈梅芳，等 基于 的砂岩型铀矿浸出性能模拟分析技术 铀矿地质 （）：刘峰 地球化学反应模型用于水岩相互作用的研究 中国地质大学（北京）徐衍兰，高宗军，李佳佳 在济南泉水来源判别中的应用与效果 地下水（）：耿新新，王福刚，高振凯，等 灵武引黄灌区地下水化学演化特征模拟 节水灌溉（）：马骏 反向模拟在 程序中的实现 中国科技信息（）：，o o o o o o o o，o，o o o，o o oo o （）：王凌芬 宁南固原岩盐矿区域地下水化学环境研究 北京：中国地质大学（上接第 页）部分点都是落在岩石风化控制区域，表明地下水水化学离子组分受岩石风化控制为主，极个别点受人类活动影响较大。结合区域地质资料分析，这也与研究区含有砂岩、碳酸盐岩类等矿物溶解有关。、毫克当量浓度比值关系可以进一步分析不同岩石类别和地下水之间的相互作用关系 。研究区地下水采样点主要分布在碳酸盐岩溶解离子端元区，个别分布在硅酸盐岩溶解端元区这与农牧施放化肥有关（见图）。图 离子比值端元图结语（）林周县地下水类型以松散岩类孔隙水为主，浅层地下水位埋深总体小于 ，除强嘎乡、松盘乡北和春堆乡西普遍大于 外，其余地区多小于 ，其中林周县和班觉林乡附近地下水位普遍小于 。地下水流场受周围山地地形地貌控制明显，总体由北向南，由西向东径流。地下水 变化区间为 之间，整体呈中性，含量范围区间在 整体属于淡水。水化学类型以、为主。（）水化学空间分布特征具有明显的空间分布特征，总体表现为 和优势离子自西向东部、南部向北部离子含量逐渐升高，与地下水流向、水力坡度和径流路径长度等密切相关。此外，部分点位离子浓度受到农牧业活动的影响，但影响范围有限。（）地下水 （）毫克当量浓度比值在 之间，且大部分大采样点比值小于 ，（）比值在 之间，主要受岩石风化控制，通过离子端元比值图进一步分析，地下水化学组成受碳酸盐岩风化控制。参考文献陈松，桂和荣 淮北煤田太原组灰岩水年龄及同位素地球化学特征 中国地质 （）：叶阳，常园 鄂尔多斯盆地盐池 定边地区水化学场分布特征及形成机理 地质与资源 （）：张涛，蔡五田，李颖智，等 尼洋河流域水化学特征及其控制因素 环境科学 （）：郭小娇，等 白洋淀湿地地下水系统水化学变化特征及演化模式 地质学报 （）：黄荷 复杂岩溶矿区地下水化学组分演化研究及充水条件辨识 中国地质大学 严宇鹏，等 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