基于GIS的衛(wèi)寧平原水化學(xué)類型分布規(guī)律及地下水徑流條件＊

賈 丹，李洪波，徐兆祥

（寧夏回族自治區(qū)水文環(huán)境地質(zhì)調(diào)查院，寧夏 銀川 750021）

地下水既是不可或缺的供水水源，也是重要的生態(tài)與環(huán)境要素[1]。60多年以來(lái)，寧夏回族自治區(qū)水文地質(zhì)工作者先后開(kāi)展了全區(qū)1∶20萬(wàn)水文地質(zhì)普查、1∶10萬(wàn)衛(wèi)寧平原農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地地下水資源及環(huán)境地質(zhì)綜合勘察評(píng)價(jià)、1∶2.5萬(wàn)重要城鎮(zhèn)供水水文地質(zhì)勘探等項(xiàng)目，利用不同地質(zhì)手段探明了地下水情況，伴隨著這些項(xiàng)目的開(kāi)展，利用軟件編制水文地質(zhì)圖被應(yīng)用到水文地質(zhì)工作中，水文地質(zhì)圖可以深入研究歷史成果資料，提取其精華，以簡(jiǎn)明直觀的形式，將水文地質(zhì)成果資料表現(xiàn)出來(lái)。隨著“513”協(xié)議簽訂以來(lái)，不同區(qū)域1∶5萬(wàn)水文地質(zhì)調(diào)查等項(xiàng)目先后開(kāi)展，區(qū)域水文地質(zhì)調(diào)查精度整體有所提升，對(duì)水文地質(zhì)條件的認(rèn)識(shí)也不斷深化。寧夏回族自治區(qū)水文環(huán)境地質(zhì)調(diào)查院原有的1∶10萬(wàn)水文地質(zhì)圖件逐漸不能滿足技術(shù)人員和有關(guān)政府部門的需求，所以寧夏回族自治區(qū)水文環(huán)境地質(zhì)調(diào)查院組織實(shí)施了“衛(wèi)寧平原1∶5萬(wàn)水文地質(zhì)編圖”項(xiàng)目。以下就衛(wèi)寧平原水化學(xué)圖和等水位線圖進(jìn)行分析。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源

為掌握衛(wèi)寧平原地下水水文地質(zhì)條件現(xiàn)狀，于2021年3月到2021年4月對(duì)衛(wèi)寧平原進(jìn)行了采樣，共采集地下水樣品95組，測(cè)量高程點(diǎn)110組，采樣過(guò)程經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的質(zhì)量控制，所采取的水樣由寧夏回族自治區(qū)地礦局實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析。

2 編圖方法與結(jié)果分析

2.1 編圖方法

水化學(xué)圖利用舒卡列夫分類法[2]，根據(jù)地下水中6種主要離子（K+合并于Na+中）及礦化度劃分。摩爾分?jǐn)?shù)大于25%的陰離子和陽(yáng)離子對(duì)水化學(xué)陰陽(yáng)離子進(jìn)行分類，結(jié)合衛(wèi)寧平原地質(zhì)地貌、地層巖性、水文地質(zhì)條件進(jìn)行水化學(xué)類型分區(qū)，另附礦化度等值線，繪制出的水化學(xué)圖符合區(qū)域的地下水運(yùn)移規(guī)律。水位埋深圖和等水位線圖根據(jù)已測(cè)水位數(shù)據(jù)和高程數(shù)據(jù)，利用Surfer軟件繪制衛(wèi)寧平原潛水水位埋深圖和衛(wèi)寧平原潛水等水位線圖。

2.2 水化學(xué)類型分布規(guī)律

衛(wèi)寧平原區(qū)水質(zhì)較好，溶解性總固體質(zhì)量濃度小于3 g/L，東西向黃河兩側(cè)溶解性總固體質(zhì)量濃度均小于1 g/L，迎水橋鎮(zhèn)溶解性總固體質(zhì)量濃度在1～3 g/L。由黃河向南北兩側(cè)溶解性總固體逐漸增高，多在1～3 g/L，僅在靠近山邊小部分區(qū)域溶解性總固體質(zhì)量濃度為3～5 g/L，南北向溶解性總固體質(zhì)量濃度由西向東逐漸增高，僅在黃河西岸渠口農(nóng)場(chǎng)溶解性總固體質(zhì)量濃度小于1 g/L，整個(gè)平原區(qū)溶解性總固體質(zhì)量濃度受巖性及黃河影響，呈一定規(guī)律性分布。衛(wèi)寧平原溶解性總固體質(zhì)量濃度分區(qū)具體表現(xiàn)如圖1所示。

圖1 衛(wèi)寧平原溶解性總固體質(zhì)量濃度分區(qū)圖

宣和以西水化學(xué)陰離子類型從山區(qū)向黃河呈規(guī)律分布，黃河北岸從山區(qū)到黃河，陰離子類型依次為SO4-Cl型、HCO3-SO4-Cl型、HCO3-SO4型、HCO3型[3]。黃河南岸陰離子類型主要為SO4-Cl型。宣和以東陰離子類型主要以HCO3-SO4-Cl型為主，僅在余丁鄉(xiāng)以北靠近山區(qū)分布HCO3-Cl型水，在舟塔鄉(xiāng)以南靠近山區(qū)分布SO4-Cl型水。平原區(qū)南北向水化學(xué)陰離子類型由東向西呈規(guī)律分布，依次為HCO3-SO4型、HCO3-SO4-Cl型、HCO3-Cl型。整個(gè)平原區(qū)陰離子類型主要為HCO3-SO4-Cl型和HCO3-SO4型水。衛(wèi)寧平原陰離子分區(qū)具體表現(xiàn)如圖2所示。

圖2 衛(wèi)寧平原陰離子類型分區(qū)圖

中寧縣以西黃河北岸水化學(xué)陽(yáng)離子類型從山區(qū)向黃河分布較復(fù)雜，從山區(qū)分為2個(gè)逆向規(guī)律分布區(qū)域后再匯合成條帶狀向黃河規(guī)律分布?？拷鬟吽瘜W(xué)陽(yáng)離子類型依次為Na型、Na·Ca·Mg型、Ca·Mg、Ca型，靠近東邊水化學(xué)陽(yáng)離子類型依次為Na·Ca型、Na·Ca·Mg型、Ca·Mg型、Ca型，2個(gè)區(qū)域在Na·Ca·Mg型匯合。其中迎水橋鎮(zhèn)局部區(qū)域分布Ca·Mg型水，鎮(zhèn)羅鎮(zhèn)局部區(qū)域分布Na·Ca·Mg型水，余丁鄉(xiāng)一帶局部區(qū)域分布Ca·Mg型水，黃河北岸陽(yáng)離子類型主要以Ca型水為主。黃河南岸常樂(lè)鎮(zhèn)局部區(qū)域分布Ca·Mg型水，舟塔鄉(xiāng)以南部分區(qū)域分布Na·Mg型水，黃河南岸陽(yáng)離子類型主要以Ca型水為主。南北向黃河陽(yáng)離子類型呈條帶狀規(guī)律分布，從東向西依次為Na·Ca型、Ca·Mg型、Na·Ca·Mg型，黃河?xùn)|岸靠近山邊部分區(qū)域陽(yáng)離子分布Na型水，白馬鄉(xiāng)黃河西邊局部區(qū)域分布Ca型水。平原區(qū)東西向陽(yáng)離子類型主要以Na·Ca型和Ca·Mg型水為主。整個(gè)平原區(qū)陽(yáng)離子類型主要以Ca型水為主，衛(wèi)寧平原陽(yáng)離子分區(qū)具體表現(xiàn)如圖3所示。

圖3 衛(wèi)寧平原陽(yáng)離子類型分區(qū)圖

2.3 地下水徑流條件

根據(jù)2021年3月水位統(tǒng)測(cè)資料顯示（如圖4所示），地下水埋深最大處位于渠口農(nóng)場(chǎng)與白馬鄉(xiāng)附近，此處平均水位埋深6～8 m，埋深最大的為SY15號(hào)井，埋深21.08 m。地下水埋深最淺處位于中衛(wèi)沙坡頭西北部臨近沙漠邊緣地帶，該處存在2處自流水井W04與SY09，水位分別高出地面0.35 m與0.60 m。其余地區(qū)地下水位埋深相差不大，多為3～5 m。地下水位標(biāo)高為1 160.518～1 247.726 m，水位標(biāo)高最大處位于衛(wèi)寧平原西北部的W04自流井，標(biāo)高為1 247.726 m；水位標(biāo)高最小處位于平原東北端的SY01水井，標(biāo)高為1 160.518 m。

圖4 衛(wèi)寧平原水位埋深等直線圖

衛(wèi)寧平原等水位線圖如圖5所示，由圖5可判斷出，地下水在接受周邊山區(qū)、臺(tái)地與沙漠地下水補(bǔ)給后，向黃河排泄。總體上中寧平原等水位線相對(duì)密集，水力梯度大于中衛(wèi)平原，即地下水徑流速度相對(duì)較大。地下水流向總是由源（補(bǔ)給區(qū)）到匯（排泄區(qū)），所以衛(wèi)寧平原地下水流向與補(bǔ)給區(qū)到排泄區(qū)的展布方向密切相關(guān)，由于黃河在中寧縣恩和、鳴沙鎮(zhèn)一帶，徑流方向開(kāi)始由東西向轉(zhuǎn)為南北向，所以地下水的徑流方向也發(fā)生了改變。中寧縣以西黃河南岸，地下水自西南向東北向流動(dòng)，黃河北岸地下水自西北向東南向流動(dòng)。中寧縣鳴沙鎮(zhèn)以東黃河?xùn)|岸，地下水自東南向西北向流動(dòng)，黃河西岸地下水自西北向東南向流動(dòng)。

圖5 衛(wèi)寧平原等水位線圖

地下水補(bǔ)給徑流排泄總體特征為：地下水接受臺(tái)地及山區(qū)的側(cè)向補(bǔ)給，流經(jīng)黃河沖積平原區(qū)后，最終向黃河排泄。

3 結(jié)語(yǔ)

整個(gè)平原區(qū)水質(zhì)較好，東西向黃河兩岸水質(zhì)受黃河水影響較大，水質(zhì)最好，溶解性總固體質(zhì)量濃度均小于1 g/L，往南北靠近山區(qū)處水質(zhì)受到巖性影響，溶解性總固體質(zhì)量濃度逐漸增高，迎水橋鎮(zhèn)溶解性總固體質(zhì)量濃度在1～3 g/L，推測(cè)可能受到人類活動(dòng)影響。南北向靠近山區(qū)，受巖性影響較大，溶解性總固體質(zhì)量濃度比東西向稍差，在1～3 g/L。整個(gè)平原區(qū)水化學(xué)類型相對(duì)簡(jiǎn)單，靠近黃河陰離子類型主要以HCO3-SO4-Cl型和HCO3-SO4型水為主，東西向靠近山區(qū)部分和南北向受巖性影響，陰離子分區(qū)較復(fù)雜。陽(yáng)離子類型主要以Ca型水為主，東西向大部分地區(qū)分布Ca型水，南北向地區(qū)受到巖性影響，大部分地區(qū)分布Na·Ca和Ca·Mg型水，衛(wèi)寧平原水化學(xué)類型的分布規(guī)律和溶解性總固體質(zhì)量濃度的分布規(guī)律相近似。地下水主要接受大氣降水、農(nóng)田灌溉水和臺(tái)地及山區(qū)的側(cè)向補(bǔ)給水作為補(bǔ)給源，流經(jīng)黃河沖積平原區(qū)后，最終向黃河排泄。