涇惠渠灌區(qū)地下水水質(zhì)特征及評(píng)價(jià)

譚浩 劉燕 趙志強(qiáng) 劉招

摘要：涇惠渠灌區(qū)位于關(guān)中平原中部，是陜西省糧食主要產(chǎn)區(qū)之一，地下水利用超過(guò)區(qū)域水資源利用總量的50%。為合理開(kāi)發(fā)利用涇惠渠灌區(qū)淺層地下水，保障灌區(qū)糧食供應(yīng)，以涇惠渠水和全區(qū)均勻分布的47個(gè)淺層地下水采樣點(diǎn)水質(zhì)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用模糊綜合優(yōu)化模型、Wilcox、USSL圖解法與單因子評(píng)價(jià)方法對(duì)灌區(qū)淺層地下水水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。結(jié)果表明：① 灌區(qū)地下水溶解性總固體值較高，陽(yáng)離子以Na+為主，Ca2+、Mg2+次之，陰離子中主要以SO42-為主，地下水化學(xué)組分主要受溶濾作用和濃縮作用的影響。② 涇惠渠灌區(qū)淺層地下水水樣均為Ⅲ級(jí)水，長(zhǎng)期灌溉會(huì)導(dǎo)致作物減產(chǎn)，農(nóng)田被破壞;渠水水樣為Ⅱ級(jí)水，優(yōu)于地下水，可用于灌溉。③ 通過(guò)Wilcox、USSL圖解法與單因子評(píng)價(jià)方法對(duì)模糊綜合優(yōu)化評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，表明模糊綜合優(yōu)化模型適用于研究區(qū)地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)分析且結(jié)論較為可靠。研究結(jié)果可為涇惠渠灌區(qū)地下水環(huán)境的治理與預(yù)防提供科學(xué)依據(jù)，對(duì)保證灌區(qū)糧食安全有著重要意義。

關(guān) 鍵 詞：

灌溉水; 水質(zhì)評(píng)價(jià); 地下水污染; 模糊綜合優(yōu)化模型; 涇惠渠灌區(qū)

中圖法分類(lèi)號(hào)： X824

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2021.05.004

地下水是地球上最豐富且分布最廣泛的淡水資源，對(duì)于人類(lèi)的生產(chǎn)生活、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的意義[1]。伴隨著人類(lèi)活動(dòng)的增強(qiáng)，地下水已不可避免地遭受到了污染。由于地下水深埋地下，其污染具有隱蔽性特點(diǎn)，且由于流動(dòng)緩慢，更新速度慢，一旦污染很難治理[2-5]。涇惠渠灌區(qū)位于關(guān)中平原中部，是陜西省糧食主要產(chǎn)區(qū)之一，地下水利用超過(guò)區(qū)域水資源利用總量的50%[6-7]。近年來(lái)灌區(qū)在發(fā)展高效農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的同時(shí)，以化肥、農(nóng)藥的殘留物為主的污染物對(duì)灌區(qū)土壤及淺層地下水造成了不同程度的污染[8-9]。因此，需要針對(duì)灌區(qū)地下水水質(zhì)進(jìn)行科學(xué)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)。當(dāng)今采用較多的灌溉水水質(zhì)評(píng)價(jià)方式有Wilcox分類(lèi)法、灌溉系數(shù)法、模糊綜合評(píng)價(jià)法和鈉吸附比法等，但由于其均存在指標(biāo)單一化的問(wèn)題，評(píng)價(jià)結(jié)果綜合性較差。而且實(shí)際水質(zhì)評(píng)價(jià)中符合模糊綜合評(píng)價(jià)模型要求的污染指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，一般是以點(diǎn)形式存在的標(biāo)準(zhǔn)值，這與模糊綜合評(píng)價(jià)模型存在不兼容問(wèn)題有關(guān)[10]。模糊綜合評(píng)價(jià)模型要求的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是分級(jí)值而不是分級(jí)范圍，這是由隸屬度的絕對(duì)化造成的[11]。實(shí)際上，水質(zhì)類(lèi)別的模糊概念往往具有可變性或相對(duì)性，因此表征客觀事物模糊性的隸屬度也應(yīng)是相對(duì)的[12]。

本文對(duì)涇惠渠灌區(qū)進(jìn)行采樣分析，并應(yīng)用模糊綜合優(yōu)化模型進(jìn)行灌溉水質(zhì)評(píng)價(jià)，通過(guò)USSL圖、Wilcox 圖解法、各單因子評(píng)價(jià)法驗(yàn)證評(píng)價(jià)結(jié)果，從而為灌區(qū)地下水開(kāi)發(fā)利用和污染防治提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

涇惠渠灌區(qū)處于關(guān)中平原中部，地勢(shì)自西北向東南傾斜，海拔350～450 m，全區(qū)地勢(shì)平坦，屬大陸性半干旱氣候，蒸發(fā)作用較強(qiáng)烈[1]。灌區(qū)農(nóng)作物以糧食、蔬菜為主，復(fù)種指數(shù)1.85以上。灌區(qū)總面積約為1 300 km2，有效灌溉面積839.3 km2，涵蓋涇陽(yáng)、三原、高陵、臨潼、閻良、富平等區(qū)縣。涇惠渠灌區(qū)屬于大型井渠雙灌灌區(qū)，是陜西省糧食、蔬菜主要產(chǎn)區(qū)之一，地下水利用超過(guò)區(qū)域水資源利用總量的50%[6-7]。灌區(qū)依據(jù)水文地質(zhì)劃分原理和其地貌特征以及地質(zhì)構(gòu)造特征，可以劃分為4個(gè)區(qū)、7個(gè)亞區(qū)，如表1所列。

2 材料與方法

2.1 樣品的采集與處理

涇惠渠灌區(qū)為井渠雙灌灌區(qū)，涇河河水和淺層地下水為灌區(qū)主要灌溉水源。故此，本次研究以涇惠渠水（48號(hào)樣品）和全區(qū)均勻分布的47個(gè)淺層地下水采樣點(diǎn)為基礎(chǔ)（見(jiàn)圖1），進(jìn)行采樣測(cè)試。采樣過(guò)程按HJ 493-2009《水質(zhì)采樣樣品的保存和管理技術(shù)規(guī)定》[13]和《環(huán)境水質(zhì)質(zhì)量保證手冊(cè)》[14]規(guī)定進(jìn)行。采樣時(shí)間為11月份冬季停灌期，所有樣品點(diǎn)均采集3個(gè)樣品，以消除偶然誤差。樣品分析項(xiàng)目主要包括常規(guī)離子、溶解性總固體、Mn2+、Cr6+、F-、硝酸鹽、氨氮及pH、色度、濁度。

從局部來(lái)看（以1號(hào)樣品為例）：可溶性鈉百分率（SSP）、鈉含量（%Na）屬于Ⅲ級(jí)，電導(dǎo)率（EC）屬于Ⅳ級(jí)，鈉吸附比（SAR）屬于Ⅱ級(jí)。因?yàn)槲挥冖蠹?jí)的水質(zhì)參數(shù)較多，模型判定1號(hào)水樣為Ⅲ類(lèi)灌溉水，評(píng)價(jià)結(jié)果合理。從總體來(lái)看：淺層地下水中SSP、%Na、EC指標(biāo)參數(shù)達(dá)到Ⅲ、Ⅳ等級(jí)的水樣占比為91.67%，81.25%和93.75%;評(píng)價(jià)結(jié)果中淺層地下水中Ⅲ、Ⅳ等級(jí)的水樣占97.92%，評(píng)價(jià)結(jié)果合理。

4 結(jié) 論

（1） 涇惠渠灌區(qū)地下水整體礦化度較大，主要陽(yáng)離子為Na+，主要陰離子為SO42-且Mn2+、硝酸鹽、氨氮在不同區(qū)域質(zhì)量濃度值相差較高。水化學(xué)組分的形成主要受溶濾作用和濃縮作用的控制，白云石及硫酸鈉蒸發(fā)沉積物的溶解也有貢獻(xiàn)。

（2） 利用電導(dǎo)率、鈉吸附比和鈉含量等參數(shù)，參照美國(guó)農(nóng)業(yè)部灌溉水分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)和Wilcox 圖解法對(duì)涇惠渠灌區(qū)地下水質(zhì)量進(jìn)行了評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)僅有6.25%的水樣可作為灌溉水，均位于灌區(qū)東南部。

（3） 采用模糊綜合優(yōu)化模型對(duì)涇惠渠灌區(qū)地下水水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果表明：灌區(qū)共48個(gè)采樣點(diǎn)除渠水外全部屬于Ⅲ級(jí)水，質(zhì)量較差不適宜灌溉;渠水為Ⅱ級(jí)水，相比全區(qū)地下水較好，適宜灌溉。

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（編輯：劉 媛）