吐鲁番盆地区域地下水质量评价分析

韩 鹏，李晓平

吐鲁番盆地区域地下水质量评价分析

韩 鹏，李晓平

（新疆地矿局第一水文工程地质大队，乌鲁木齐 830091）

在对吐鲁番盆地区域地形地貌、气象特征、水文特征等条件分析的基础上，对研究区区域地下水质量进行了评价和分区，并对影响指标和影响因素进行了分析。研究结果表明：研究区50组样品中优良的有0组，良好的有18组，较好的有0组，较差的有24组，极差的有8组。根据分析指标，将该区域地下水质量划分为水质优良区、水质良好区、水质较好区、水质较差区、水质极差区。根据研究，影响盆地内地下水质量的主要因素为自然条件。

地下水；地下水质量评价；影响因素；吐鲁番盆地

吐鲁番盆地南北高，中部低，是典型的封闭式盆地。以新疆吐鲁番盆地区域地下水为研究对象，在野外调查和室内资料整理分析的基础上，结合研究区区域地形地貌、气象特征、水文特征等条件，并参考相关研究成果[1-10]，对新疆吐鲁番盆地的区域地下水质量进行了评价和分区，并对影响指标和影响因素进行了分析。通过对吐鲁番盆地区域地下水质量的评价和分区，可以为该地区地下水的污染防治、地下水资源保护以及保障饮水安全提供科学依据。

图1 吐鲁番盆地南北向地形特征图

1 区域地质概况

1.1 地形地貌

1）地形：吐鲁番盆地南北高中部低，是典型的封闭式盆地。博格达山山势高大，冰川发育，海拔最高点5 445m。天格尔山，山势高大，冰川发育，工作区内海拔最高点为4 448m。觉罗塔格山，山势较缓，地形西部高东部低，平均海拔1 500～2 000m。盐山-火焰山山势较缓，最高海拔851m，呈近东西向条带状分布，东西向延伸216km，在吐鲁番市附近，盐山与火焰山不连续，之间的缺口宽度约为10km，在鄯善县附近，火焰山被宽度约为16km的缺口所分开。

吐鲁番北盆地平原区海拔高度在100～1 200m之间，地势北部高南部低，地形坡度在0.8%～3％之间，北盆地南北宽度约15～30km，东西长约170km，呈东西走向的狭长带状盆地，面积约4 900km2。吐鲁番南盆地平原区海拔高度在-154.31～1 500m之间，地势南北高中部低，地形坡度在0.3%～2%之间，南盆地南北宽度约40km，最大宽度约50km，东西长约180km，南盆地总面积约7 100km2，海拔0m以下的低地面积约为3 450km2。此外，库木塔格沙漠也包含在南盆地中，是具有独特地形特征的沙漠。吐鲁番盆地南北向地形特征见图1所示。

2）地貌：吐鲁番盆地地貌按形态类型可分为山地、平原和沙漠，按成因类型可分为侵蚀构造作用、构造剥蚀作用和堆积作用（洪积、冲洪积、湖积、化学沉积、沼泽沉积、风积和冲-风积）。

1.2 气象特征

1）气温：吐鲁番盆地及哈密盆地均地处亚欧大陆腹地，远离海洋，属于典型的大陆性暖温带干旱沙漠气候。其特点是：冬季寒冷，夏季酷热，降水稀少，蒸发强烈，春秋短暂且多风沙，昼夜温差大。吐鲁番盆地平原区多年平均气温在11～17℃之间变化；吐鲁番市多年平均气温最高，托克逊县居次，鄯善县最低。多年气温变化幅度都较小，在3℃以内，但气温都呈逐年上升的趋势。气温上升，冰雪融水量增加，对平原区地下水的补给将产生正向影响。

2）降水：吐鲁番盆地降水量分析选用了山区和平原区共12个站点，实测资料最长的从1952～2010年，最短的1992～2000年。吐鲁番北盆地的山区，由北向南，年降水量从600mm减少到150mm；平原区，由北向南，年降水量从150mm减少到10mm。吐鲁番南盆地的天格尔山区，由西向东，年降水量从400mm减少到50mm；托克逊县城以西平原区，由西向东，年降水量从50mm减少到10mm，托克逊县城以东平原区年降水量均小于10mm。

3)蒸发：吐鲁番盆地蒸发量随高程的变化规律与降水量随高程的变化规律相反，一般山区小于平原，随高程的降低，水面蒸发量逐渐增大。盆地北部山区，由北向南，年蒸发量从800mm增加到1 200mm，平原区，由北向南，年蒸发量从1 200mm增加到1 600mm。南盆地的天格尔山区，由西向东，年蒸发从800mm增加到1 600mm，南盆地平原区西部，由西向东，年蒸发量从1 600mm增加到1 800mm，在中部和东部，由北向南，年蒸发量从1 600mm增加到1 800mm。

1.3 水文特征

1）河流：吐鲁番盆地水系均发源于西、北部中高山区，共有大小河流14条，分别属于博格达山水系和天格尔山水系。吐鲁番盆地内除了14条主要河流外，在水文站控制点以下的非控制区内，分布有数条洪沟，也是地区地表水和地下水产流量的一部分，一般分布于海拔1 000～1 200m浅山区和平原地带，部分洪沟分布在2 000～3 000m之间荒漠的干旱浅山区。研究统计的山洪沟有89条，总面积6 502.7km2，产流面积为4 265.9km2，地表水资源量为0.466 3×108m3（径流深为7.04mm），降水总量为5.292×108m3（降水深为80.4mm）。

2）冰川：吐鲁番盆地阿拉沟山北坡天格尔山南坡（阿拉沟河上游、艾维尔沟上游）、博格达山南坡（白杨河上游、大河沿、塔尔朗、煤窑沟、黑沟、二塘沟和柯柯亚上游）均分布有少量冰川，其他河流上游无冰川分布。

3）湖泊：吐鲁番盆地内历史上天然湖泊较多，由于人类活动影响，来自上游的入湖水系被人为截流，加剧了湖泊的萎缩和消亡，如乌尊布拉克湖和沙尔得兰布拉克湖区早已消亡，艾丁湖也只留下的是一片盐漠。由于艾丁湖受地质构造活动、气候及人类活动的共同作用的影响，由淡水湖逐渐变成盐水湖，湖水面也不断缩小。

2 区域地下水质量评价

2.1 评价方法

主要参照《地下水质量标准》（DZ/T0290-2015）中单项组分评价和综合评价两种方法，具体要求与步骤如下：

1）进行各单项组分评价，依据地下水分类指标（表1）划分组分所属地下水质量类别。

2）类别按综合评价分值划分标准（公式1），分别确定单项组分评价值Fi。

3）按以下公式计算综合评价分值F，按表2划分质量级别。

2.2 评价指标和数据筛选

1）评价指标：参照地下水质标准（DZ/T0290-2015），将地下水质划分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅳ类、Ⅴ类等五类水。

2）数据筛选：将2014年7～8两个月取的50组野外样品作为本次统计数据分析的基础。采样点类型主要包括水源地、民井、河流渠道（地表水）、工业园区、坎儿井（地表水）、机井等。依据前评价方法，打分评价出50组样品中优良的0组，良好的18组，较好的0组，较差的24组，极差的8组。

表1 综合评价分值F划分标准

2.3 检出率和超标率统计分析

检出率是指化验报告中有具体数值的项占取样总数的百分比，超标率是指检出指标减去三类水标准值的差除以三类水标准值的商的百分比。通过对比分析超标项的分布与土地利用及污染源分布无明显关系，超标原因为地下水背景值高。

表2 地下水质量分级标准

通过试验数据统计，吐鲁番地区的50组样品中有检出的单项指标为11个（图2），其中百分之百检出的有7个，分别为氟化物、硝酸盐、氯化物、硫酸盐、溶解性总固体、总硬度、pH。其余4个检出率分别为六价铬26%、碘化物46%、氨氮32%、亚硝酸盐70%。超标的单项共有8个（图3），超标率分别为硫酸盐38%、亚硝酸盐36%、溶解性总固体32%、总硬度30%、硝酸盐22%、氯化物22%、氟化物4%、氨氮4%。

2.4 区域地下水质量评价分区

1）水质优良区:主要分布在阿拉沟-白杨河山区地带、大河沿-柯柯亚河北盆地带、坎儿其河地下水亚地带、西盐池盆地。区内地下水类型主要为冻结层水、基岩裂隙水、碎屑岩类裂隙孔隙水及第四系松散岩类孔隙水等几种。其中①冻结层水在喀拉乌成山西端分水岭的东侧呈小面积分布，在北部博格达山区分布于阿克苏沟至煤窑沟之间的北部高山区；②基岩裂隙水在喀拉乌成山区主要分布于白杨河流域及克尔碱沟流域的范围内，地下水单项组分评价基本为Ⅰ-Ⅱ类，但个别点硫酸盐、总硬度超标；在北部博格达山区分布于阿拉沟-白杨河、大河沿-柯柯亚河及坎儿其河系统内，多数地下水单项组分评价为Ⅰ-Ⅱ类；③碎屑岩类裂隙孔隙水零星分布于阿拉沟～白杨河山区地带、坎儿其河山区地带；④第四系松散岩类孔隙水主要分布于煤窑沟-黑沟冲洪积扇两扇之间的扇间地带，在白杨河-大河沿河之间的前山带也有小面积分布。

图2 吐鲁番地区单项检出率统计表

图3 吐鲁番地区单项超标率统计表

2）良好水质区:主要分布在阿拉沟-白杨河地带、大河沿-柯柯亚河北盆地、南盆地亚系统的平原区、坎儿其河地带、西盐池盆地。区内地下水类型主要为冻结层水、基岩裂隙水、碎屑岩类裂隙孔隙水及第四系松散岩类孔隙水等几种。其中①冻结层水主要分布于在西部喀拉乌成山及北部博格达山的高山区，合计面积约120.46km2，占良好水质区总面积的3.06%，为良好水质区分布面积最小的地下水类型；②基岩裂隙水仅分布于西部喀拉乌成山区的阿拉沟流域范围内，多数地下水单项组分评价为Ⅰ-Ⅱ类，但少数控制点的硫酸盐、总硬度及镉评价为Ⅲ类；③碎屑岩类裂隙孔隙水在西部喀拉乌成山区及北部博格达山区仅零星分布；④第四系松散岩类孔隙水分布于前述第四系松散岩类裂隙孔隙水优良水质区的下游周边地带，同时在二塘沟-柯柯亚河之间的扇间地带、盐山-火焰山构造缺口的西端下游及东端也有一定面积的分布，为良好水质区分布面积最广的地下水类型。

3）水质较好区:主要分布在阿拉沟-白杨河地带、大河沿-柯柯亚河地地带、坎儿其河地带。

区内地下水类型主要为冻结层水、基岩裂隙水、碎屑岩类裂隙孔隙水及第四系松散岩类孔隙水4种。其中①冻结层水仅在西部喀拉乌成山区呈小面积分布，为较好水质区分布面积最小的地下水类型；②基岩裂隙水仅在南部的却勒塔格山区零星分布；③碎屑岩类裂隙孔隙水的的较好水质区在西部喀拉乌成山区和北部博格达山区分布面积较广；④第四系松散岩类孔隙水的较好水质区在西部喀拉乌成山区及北部博格达山区主要的沟谷、山间洼地之中和南北盆地的平原区均广泛分布，为较好水分布面积最大的地下水类型。

4）水质较差区:主要分布在阿拉沟-白杨河地带、大河沿-柯柯亚河北盆、南盆地、坎儿其河地带。

区内地下水类型主要为基岩裂隙水、碎屑岩类裂隙孔隙水及第四系松散岩类孔隙水。其中①基岩裂隙水分布于西部喀拉乌成山区的鱼儿沟上游的夏尔格达坂、铁克达坂一带，呈条带状展布；②碎屑岩类裂隙孔隙水在西部喀拉乌成山区和北部博格达山区均有分布。在西部喀拉乌成山区分布于鱼儿沟南坡及克尔碱洼地一带。除物理指标评价为Ⅰ类外，其它各单项组分评价基本为Ⅱ-Ⅲ类，个别点的氯化物、硫酸盐、溶解性总固体等项目为Ⅳ类或Ⅴ类；③第四系松散岩类孔隙水，主要位于城镇化程度较高、人口集中的区域以及各河流中下游细土带的集中农田灌溉区，地下水的水化学成份受人类社会经济活动影响较明显，单项组分指标无规律性特征，但一般溶解性总固体评价为Ⅴ类，多数控制点上阴离子中的硫酸盐或（及）氯盐、阳离子中的钙离子或（及）镁离子评价类别较高。

5）水质极差区:主要分布在阿拉沟-白杨河地带、大河沿-柯柯亚河北盆地的平原区、南盆地、坎儿其河平原区、坎儿其河的下巴哥-七克台山地带、库姆塔格东。该区涉及的地下水类型主要为基岩裂隙水、碎屑岩类裂隙孔隙水及第四系松散岩类孔隙水等几种。其中①基岩裂隙水的的极差水质区主要分布于南部的却勒塔格山区，由于其主要依靠暴雨洪流入渗补给，蒸发排泄是主要的排泄方式，总硬度、溶解性总固体、硫酸盐、氯化物均评价为Ⅴ类；②碎屑岩类裂隙孔隙水在南部的却勒塔格山区局部分布；③第四系松散岩类孔隙水主要分布于艾丁湖湖区及其周边地带，多数控制点主要单项组分指标均达Ⅴ类。

3 区域地下水质量影响指标和影响因素分析

3.1 影响指标分析

根据层级阶梯评价法对新疆吐鲁番地区区域地下水水质进行评价，评价结果可以看出：吐鲁番地区地下水无I类水和II类水，III类水、IV类水及V类水分别占56％、8％和36％。影响地下水IV类水的指标主要有硫酸根、氯离子、TDS、钠、耗氧量等5项，其中硫酸根是最主要的影响指标。导致地下水位V类的影响指标有硫酸根、氯离子、TDS、总硬度、镁、钠、耗氧量等7项，其中硫酸根、总硬度、氯离子是最主要的影响指标，对V类水的贡献率分别为38%、24%、19%。

3.2 影响因素分析

吐鲁番盆地为内陆盆地，海拔地势较低，气候干燥、炎热，蒸发作用强烈，年平均蒸发量远大于降水量，地下水的补给完全依靠上游侧向径流补给。吐鲁番盆地地下水质量为IV类及V类的基本分布在盆地之中及南部区域，根据以往资料对比分析，地下水化学类型及地下水质量在近30年内并无明显变化。

地下水质量差的原因主要是在地下水自山前径流至盆地内部及南部的过程中经过不断的溶滤作用，致使地下水含盐量不断升高，造成中下游地下水水质较差。调查过程中并未发现明显造成地下水质量差的人为因素，因此影响盆地内地下水质量较差的主要因素为自然条件因素。

4 结论

1）研究区内地下水水质分布具有明显的分带规律。吐鲁番地区由北向南水质逐渐变差，各类水大体呈东西向条带状分布。

2）依据层级阶梯评价法对吐鲁番地区地下水水质进行评价，评价结果为吐鲁番地区地下水无I类水和II类水，III类水、IV类水及V类水分别占56％、8％和36％。影响地下水IV类水的指标主要有硫酸根、氯离子、TDS、钠、耗氧量等5项，其中硫酸根是最主要的影响指标。

3）地下水质量差的原因主要是在地下水自山前径流至盆地内部及南部的过程中经过不断的溶滤作用，致使地下水含盐量不断升高，造成中下游地下水水质较差。因此，影响盆地内地下水质量较差的主要因素为自然条件因素。

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Evaluation of Regional Groundwater Quality in the Turpan Basin

HAN Peng LI Xiao-ping

(The First Hydrogeologic and Engineering Geologic Party, Xinjiang Bureau of Geology and Mineral Resources, Ürümqi 830091)

This paper evaluates regional groundwater quality in the Turpan basin based on regional landform, meteorology and hydrogeological data. The analyses for 50 sets of the groundwater samples indicate that 18 sets are good in quality, 24 sets—worse in quality and 8 sets—worst in quality. The Turpan basin may be divided into excellent water quality area, good water quality area, better water quality area, worse water quality area and worst water quality area. Natural landscape is main influence factor of groundwater quality.

groundwater; quality evaluation; influence factor; Turpan basin

2018-06-12

韩鹏（1985-），男，河南省商丘市，工程师，主要从事水文地质、工程地质和环境地质方面的工作

P641.8

A

1006-0995（2019）02-0272-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2019.02.019