新疆乌伦古河流域地下水化学特征及保护措施探讨

2022-05-19冯林娜

地下水 2022年2期

冯林娜

(新疆阿勒泰水文勘测局，新疆阿勒泰 836500)

乌伦古河流域位于典型的干旱少雨区，区域径流主要来自于山区降水补给，且具有相对较为充沛的地下水资源[1]。近些年来，随着气候变化和人类活动的综合影响，区域地下水水质状况有所降低，尤其是地下水矿化度有明显增加的变化趋势[2-5]。通过对区域地下水化学特征进行综合分析，可以分析其水化学演变特征，从而制定相对应的保护措施，加大对区域地下水环境的保护力度[6]。当前，对于新疆乌伦古河流域水环境特征研究取得一定成果[7-12]，但对其地下水环境特征的研究还较少，为此本文结合新疆乌伦古河流域小青河、大青河、二台、福海四个站点地下水质监测数据，对乌伦古河流域地下水化学化特征进行分析并对其保护措施进行探讨，研究成果对于乌伦古河流域地下水环境保护规划的制定具有重要的参考价值。

1 乌伦古河流域概况

乌伦古河位于新疆北部，乌伦古河流域干流长度达到573 km，整个流域集水面积为37 882 km2，流域内主要分布有小青河、大清河、二台、福海四个水文站点[13]。上游二台水文站以上集水区域主要位于山区，二台站以上河段流域主要位于平原区，从上游到下游具有较为明显的垂直地形带分布。乌伦古河流域年降水具有较明显的积极变化，中高山区和中低山区降水量分别在100～800 mm以及400～500 mm之间，年降水变化差异较大，流域多年平均降水量总体在130 mm左右，70%降水主要集中在汛期的6-9月份。乌伦古河流域多年平均蒸发量为850 mm左右，下游水面蒸发明显高于上游水面蒸发，夏季蒸发占全年蒸发量的比重高达50%，冬季的2月份和1月份蒸发量最低。区域径流主要来自于山区降水补给，多年平均径流量和径流深分别为12.57×108m3及109.2 mm，山区植被覆盖率较高，属于典型的蓄满产流区，下游平原区径流相对较为分散。乌伦古河流域年径流最大值为22.68×108m3，汛期径流量占径流总量的比值达到76.5%。流域具有时间较长的封冻期，水温变幅较大的月份主要集中在4-10月份，多年气温均值为10.9℃。裂隙水、承压水以及潜水是乌伦古河流域三种主要地下水类型。乌伦古河流域以南区域地下水单井出水量可以达到3～10 L/s，流域分布较为充沛的潜层地下水，其地下水埋深介于3～10 m之间。3 m以下的地下水可以用来进行开发和利用，区域地下水补给主要来源于河流渗漏补给，每年补给地下水资源量约为5.5×108m3，按照30%计算地下水可开采量，其每年的可开采水量约为1.65×108m3。

2 乌伦古河流域地下水化学均值变化

2.1 主要指标年均值变化

结合乌伦古河流域小青河、大青河、二台、福海四个站点地下水质监测数据，对其矿化度、总硬度、SO42、CODMn以及氟化物多年平均水质进行分析，结果如表1所示。

表1 乌伦古河流域主要地下水化学特征均值 mg/L

从乌伦古河流域主要地下水水化学特征均值变化可看出，乌伦古河流域水化学特征呈现较为明显的垂向分布，二台站以上主要为山丘区，从二台站主要地下水化学特征可看出，其矿化度低于200 mg/L，矿化度较小属于典型的软水区，山区地下水主要以Ca+阳离子为主，而HCO3-阴离子相对较小。福海站主要位于乌伦古河流域的平原区，其矿化度多年均值达到725 mg/L，属于典型的硬水区域，地下水化学主要以HCO3-阴离子为主，且由于蒸发和砂砾冲刷的综合影响，地下水的HCO3-阴离子较多。近些年来，由于乌伦古河流域支流水库取水影响了流域的水量平衡，使得流域内地下水矿化度呈现递增变化。

2.2 地下水综合评价

按照水环境等级评定标准，结合结合乌伦古河流域小青河、大青河、二台、福海四个站点地下水质监测数据，对其主要指标进行等级评定，并对其综合等级进行评定，结果如表2所示。

表2 乌伦古河流域地下水综合评定结果

首先按照水环境等级评定标准对小青河、大清河、二台、福海四个站各地下水监测指标进行等级评定，再按照等级最大进行评定，选择pH、氯化物等9种水质监测指标进行综合评定从乌伦古河流域地下水综合评定结果可看出，福海站的地下水综合评价等级为3级，其他各站点地下水综合评价等级为2级，福海站主要位于乌伦古河流域的平原区，其矿化度和氯化物指标浓度要高于其他三个站点。从综合评定结果也可看出，流域地下水质除了存在地形垂向分布规律外，有机污染上下游的差异程度较低，这主要是因为乌伦古河流域没有大规模的居民生活区和工况企业，区域主要分布有农牧业，但农牧业使用的化肥用量一般较低，因此乌伦古河流域尤其是山区其地下水质状况一般较好。

2.3 地下水有机污染物指标分析

结合乌伦古河流域小青河、大青河、二台、福海四个站点2011-2018年地下水质监测数据，对其各年份有机污染物指标进行分析，结果分别如表3～表6所示。

表3 小青河站2011-2018年地下水有机污染物浓度

表4 大青河站2011-2018年地下水有机污染物浓度

从乌伦古河流域小青河、大青河、二台、福海四个站点2011-2018年高锰酸钾指数、生化需氧量、化学需要量指标浓度分析可看出，乌伦古河流域地下水有机污染物指标浓度相对较低，这主要和区域居民生活和工况企业较少有关，从各站点有机物污染物指标浓度变化可看出，存在较为明显的地形垂直分布规律，山区有机污染物浓度要低于平原区有机污染物浓度，且存在明显的丰枯变化规律，通过调查分析，枯水年份其指标浓度相对较低，枯水年份其各站点有机污染物指标浓度较高，这主要是因为乌伦古河流域地下水补给主要来源于河流的渗漏补给，因此其有机物污染指标和丰枯年份水量补给具有较大关联度。

表5 二台站2011-2018年地下水有机污染物浓度

表6 福海站2011-2018年地下水有机污染物浓度

3 乌伦古河流域地下水环境保护措施探讨

结合对乌伦古河流域小青河、大青河、二台、福海四个站点地下水化学特征进行分析，乌伦古河流域地下水矿化度和氟化物是区域地下水污染的两个主要因子，流域有机污染物指标浓度相对较低，因此乌伦古河流域地下水保护主要降低矿化度和氟化物浓度，尤其是对平原区矿化度和氟化物进行指标浓度的控制，提高地下水软水度，而平原地区矿化度和氟化物产生的主因是因为流域支流其他水库取水，影响了流域内的水量平衡，使得区域地下水补给量有所减少，而对于平原区地下水而言，地下水中HCO3-阴离子相对较多，使得流域地下水矿化度和氟化物浓度增加，因此需要降低支流水库引水，增加对乌伦古河流域地下水补给量，降低平原区矿化度和氟化物浓度，此外流域内居民生活区和工况企业相对较少，主要以农牧业为主，因此要对区域农业化肥用量进行合理控制，降低排入河道内的农业面源污染，从而间接降低河道入渗补给地下水的污染物浓度。