基于GIS的卫宁平原水化学类型分布规律及地下水径流条件＊

贾 丹，李洪波，徐兆祥

（宁夏回族自治区水文环境地质调查院，宁夏 银川 750021）

地下水既是不可或缺的供水水源，也是重要的生态与环境要素[1]。60多年以来，宁夏回族自治区水文地质工作者先后开展了全区1∶20万水文地质普查、1∶10万卫宁平原农业生产基地地下水资源及环境地质综合勘察评价、1∶2.5万重要城镇供水水文地质勘探等项目，利用不同地质手段探明了地下水情况，伴随着这些项目的开展，利用软件编制水文地质图被应用到水文地质工作中，水文地质图可以深入研究历史成果资料，提取其精华，以简明直观的形式，将水文地质成果资料表现出来。随着“513”协议签订以来，不同区域1∶5万水文地质调查等项目先后开展，区域水文地质调查精度整体有所提升，对水文地质条件的认识也不断深化。宁夏回族自治区水文环境地质调查院原有的1∶10万水文地质图件逐渐不能满足技术人员和有关政府部门的需求，所以宁夏回族自治区水文环境地质调查院组织实施了“卫宁平原1∶5万水文地质编图”项目。以下就卫宁平原水化学图和等水位线图进行分析。

1 数据来源

为掌握卫宁平原地下水水文地质条件现状，于2021年3月到2021年4月对卫宁平原进行了采样，共采集地下水样品95组，测量高程点110组，采样过程经过严格的质量控制，所采取的水样由宁夏回族自治区地矿局实验室进行分析。

2 编图方法与结果分析

2.1 编图方法

水化学图利用舒卡列夫分类法[2]，根据地下水中6种主要离子（K+合并于Na+中）及矿化度划分。摩尔分数大于25%的阴离子和阳离子对水化学阴阳离子进行分类，结合卫宁平原地质地貌、地层岩性、水文地质条件进行水化学类型分区，另附矿化度等值线，绘制出的水化学图符合区域的地下水运移规律。水位埋深图和等水位线图根据已测水位数据和高程数据，利用Surfer软件绘制卫宁平原潜水水位埋深图和卫宁平原潜水等水位线图。

2.2 水化学类型分布规律

卫宁平原区水质较好，溶解性总固体质量浓度小于3 g/L，东西向黄河两侧溶解性总固体质量浓度均小于1 g/L，迎水桥镇溶解性总固体质量浓度在1～3 g/L。由黄河向南北两侧溶解性总固体逐渐增高，多在1～3 g/L，仅在靠近山边小部分区域溶解性总固体质量浓度为3～5 g/L，南北向溶解性总固体质量浓度由西向东逐渐增高，仅在黄河西岸渠口农场溶解性总固体质量浓度小于1 g/L，整个平原区溶解性总固体质量浓度受岩性及黄河影响，呈一定规律性分布。卫宁平原溶解性总固体质量浓度分区具体表现如图1所示。

图1 卫宁平原溶解性总固体质量浓度分区图

宣和以西水化学阴离子类型从山区向黄河呈规律分布，黄河北岸从山区到黄河，阴离子类型依次为SO4-Cl型、HCO3-SO4-Cl型、HCO3-SO4型、HCO3型[3]。黄河南岸阴离子类型主要为SO4-Cl型。宣和以东阴离子类型主要以HCO3-SO4-Cl型为主，仅在余丁乡以北靠近山区分布HCO3-Cl型水，在舟塔乡以南靠近山区分布SO4-Cl型水。平原区南北向水化学阴离子类型由东向西呈规律分布，依次为HCO3-SO4型、HCO3-SO4-Cl型、HCO3-Cl型。整个平原区阴离子类型主要为HCO3-SO4-Cl型和HCO3-SO4型水。卫宁平原阴离子分区具体表现如图2所示。

图2 卫宁平原阴离子类型分区图

中宁县以西黄河北岸水化学阳离子类型从山区向黄河分布较复杂，从山区分为2个逆向规律分布区域后再汇合成条带状向黄河规律分布。靠近西边水化学阳离子类型依次为Na型、Na·Ca·Mg型、Ca·Mg、Ca型，靠近东边水化学阳离子类型依次为Na·Ca型、Na·Ca·Mg型、Ca·Mg型、Ca型，2个区域在Na·Ca·Mg型汇合。其中迎水桥镇局部区域分布Ca·Mg型水，镇罗镇局部区域分布Na·Ca·Mg型水，余丁乡一带局部区域分布Ca·Mg型水，黄河北岸阳离子类型主要以Ca型水为主。黄河南岸常乐镇局部区域分布Ca·Mg型水，舟塔乡以南部分区域分布Na·Mg型水，黄河南岸阳离子类型主要以Ca型水为主。南北向黄河阳离子类型呈条带状规律分布，从东向西依次为Na·Ca型、Ca·Mg型、Na·Ca·Mg型，黄河东岸靠近山边部分区域阳离子分布Na型水，白马乡黄河西边局部区域分布Ca型水。平原区东西向阳离子类型主要以Na·Ca型和Ca·Mg型水为主。整个平原区阳离子类型主要以Ca型水为主，卫宁平原阳离子分区具体表现如图3所示。

图3 卫宁平原阳离子类型分区图

2.3 地下水径流条件

根据2021年3月水位统测资料显示（如图4所示），地下水埋深最大处位于渠口农场与白马乡附近，此处平均水位埋深6～8 m，埋深最大的为SY15号井，埋深21.08 m。地下水埋深最浅处位于中卫沙坡头西北部临近沙漠边缘地带，该处存在2处自流水井W04与SY09，水位分别高出地面0.35 m与0.60 m。其余地区地下水位埋深相差不大，多为3～5 m。地下水位标高为1 160.518～1 247.726 m，水位标高最大处位于卫宁平原西北部的W04自流井，标高为1 247.726 m；水位标高最小处位于平原东北端的SY01水井，标高为1 160.518 m。

图4 卫宁平原水位埋深等直线图

卫宁平原等水位线图如图5所示，由图5可判断出，地下水在接受周边山区、台地与沙漠地下水补给后，向黄河排泄。总体上中宁平原等水位线相对密集，水力梯度大于中卫平原，即地下水径流速度相对较大。地下水流向总是由源（补给区）到汇（排泄区），所以卫宁平原地下水流向与补给区到排泄区的展布方向密切相关，由于黄河在中宁县恩和、鸣沙镇一带，径流方向开始由东西向转为南北向，所以地下水的径流方向也发生了改变。中宁县以西黄河南岸，地下水自西南向东北向流动，黄河北岸地下水自西北向东南向流动。中宁县鸣沙镇以东黄河东岸，地下水自东南向西北向流动，黄河西岸地下水自西北向东南向流动。

图5 卫宁平原等水位线图

地下水补给径流排泄总体特征为：地下水接受台地及山区的侧向补给，流经黄河冲积平原区后，最终向黄河排泄。

3 结语

整个平原区水质较好，东西向黄河两岸水质受黄河水影响较大，水质最好，溶解性总固体质量浓度均小于1 g/L，往南北靠近山区处水质受到岩性影响，溶解性总固体质量浓度逐渐增高，迎水桥镇溶解性总固体质量浓度在1～3 g/L，推测可能受到人类活动影响。南北向靠近山区，受岩性影响较大，溶解性总固体质量浓度比东西向稍差，在1～3 g/L。整个平原区水化学类型相对简单，靠近黄河阴离子类型主要以HCO3-SO4-Cl型和HCO3-SO4型水为主，东西向靠近山区部分和南北向受岩性影响，阴离子分区较复杂。阳离子类型主要以Ca型水为主，东西向大部分地区分布Ca型水，南北向地区受到岩性影响，大部分地区分布Na·Ca和Ca·Mg型水，卫宁平原水化学类型的分布规律和溶解性总固体质量浓度的分布规律相近似。地下水主要接受大气降水、农田灌溉水和台地及山区的侧向补给水作为补给源，流经黄河冲积平原区后，最终向黄河排泄。