焉耆盆地绿洲区近50年地下水文时空变异及水盐演变.doc

焉耆盆地绿洲区近 50 年地下水文3时空变异及水盐演变王水献1 , 董新光2 , 刘延峰3( 1 . 兰州大学资源环境学院 , 兰州 730000 ; 2 . 新疆农业大学 , 新疆乌鲁木齐 830052 ; 3 . 中国地质大学环境学院 , 武汉 430074)摘要 :以地统计学理论和焉耆盆地绿洲区浅层地下水矿化度不同时期( 1960 年和 2005 年) 的实测数据为基础 ,对取得的实测数据进行了半方差函数分析 ,结果表明 :焉耆盆地绿洲区地下水矿化度和埋深在时间和空间上都存在明显的时空变异性。在空间 尺度上 ,地下水矿化度在开都河中下游地区及其两岸灌区有增大的趋势 ;在时间尺度上 ,地下水随时间推移向盐化加重方向发展。近 50 年水盐动态表明焉耆盆地一直处于积盐过程 ,而绿洲区则处于脱盐过程 ,盐分都积累在博斯腾湖区 ,在 1982 年后转移至孔雀河流域。焉耆盆地地下水盐化态势表明 ,近年来地下水各项离子质量浓度都在积聚。绿洲区水土资源开发不仅改变了水盐分 布 ,而且也深刻影响了地下水水体。关键词 :地统计学 ; 水盐演变 ; 时空变异 ; 焉耆盆地中图分类号 : P641 . 74文献标识码 :A文章编号 :100027849 (2009) 0520101208绿洲是干旱区独有的自然人文景观 ,绿洲既是干旱区的精华所在 1 ,亦是区域尺度上人类活动对 生物多样性干扰的策源地 2 。然而 ,由于人类活动 和气候变化的共同影响 ,引发了天然绿洲萎缩、土地盐碱化以及水资源供需矛盾和地下水水质盐化、湖 泊水位下降及咸化等一系列生态环境问题 3212 。而水文过程及其分布状况是控制土地盐碱化进程和绿 洲化进程的主导因子 ,是干旱区最为活跃的自然因素 ,对土地开发利用起着决定性作用 。对干旱区进 行水土资源开发后的水文效应及盐分动态研究 ,不 仅有助于深入了解干旱区内陆河流域自然 、生态过程和人类社会活动之间的关系 ,而且也有利于确定 人类的各种干扰活动导致该地区绿洲土地利用改变的强度和方向及其有效性 ,从而为该区可持续发展 提供重要的科学依据 。笔者拟以焉耆盆地绿洲区为例 ,研究其近 50 年 水土资源开发与水盐动态的响应关系 ,并基于地统计学理论定量研究地下水埋深和矿化度的空间变异 特征 ,确定其空间变异的尺度 ,进一步分析引起变异 的生态过程 ,以揭示经典统计方法难以发现的规律 ,更深刻、更全面地理解绿洲地下水埋深变化、水质恶 化的空间特征 ,同时为地统计学理论在地下水文动态变化研究中的应用提供有益的参考。1 研究区概况与研究方法1 . 1 研究区概况研究区主要是焉耆盆地绿洲平原区 ( 图 1) , 位 于东径 86°3988°20,北纬 41°2343°31。焉耆盆地东西长约 160 k m ,南北宽 6090 k m ,绿洲区 面积约 5 . 6 ×103 k m2 。在行政区划上焉耆盆地包括巴音郭楞蒙古自治州的焉耆、和静 、和硕与博湖 4县的平原部分以及兵团农二师 2127 和 223 团 8个团场。地面海拔一般在 1 0501 200 m ,地势西 高东低、北高南低 ,总体呈现为四周向盆地倾斜的地 貌形态。盆地内流水地貌、风沙地貌、湖泊地貌类型十分发育 。焉耆盆地的气候特征表现为热量充足 ,日照长 ,温差较大 ,且凉爽湿润。平均年降水量50 . 779 . 9 mm , 相对湿度为 50 %60 % , 年蒸发量为2 000 . 52 449 . 7 mm ,属于南北疆过渡的大陆荒漠 性气候。盆地潜水系统是一个比较复杂的开放系统。根据含水介质性质 、空间分布以及埋藏特征 ,区域第四系含水系统可分为山前冲积扇单一潜水子含 水层系统和细土平原多层潜水 承压水子含水层系 统 13 。其中山前冲积扇单一潜水子含水层系统为补给、径流区 ,细土平原多层潜水 承压水子含水层收稿日期 : 2008212223编辑 :刘江霞3基金项目 : 国家 973 前期研究专项“干旱内陆盆地绿洲区水盐演化规律研究”( 2007 CB416604) ; 水利部科技创新项目“新疆地下水资源可持续利用及保护的技术开发与应用”( 200802050)作者简介 : 王水献( 1975 ) ,男 ,讲师 ,主要从事干旱区水资源利用与环境保护研究。图 1 研究区地理位置图Fig. 1 Locatio n of t he st udy area系统为径流、排泄区 ,博斯腾湖为盆地最低处 ,成为盆地最终汇流区。1 . 2 资料来源收集焉耆盆地从 1960 年至 2005 年的地下水埋 深和矿化度资料 ,通过 A rc GIS 形成点文件 ,并进行 投影与坐标转换 ,生成用于地统计分析的样点分布图 ;然后将相应样点的地下水埋深和矿化度数据输入到计算机 ,形成与样点地理数据匹配的属性数据 。1 . 3 研究方法区域地下水矿化度、埋深的分布是结构性因素 和随机性因素共同作用的结果 ,它既是空间函数 ,也是时间函数 14216 。结构性因素如含水层介质性质 、 土壤类型 、水文气象、水文化学等使其具有空间相关性。随机性因素如灌溉、排水、水利工程建设等各种 人为活动使地下水矿化度和埋深的空间自相关性减弱 ,朝均一化方向发展 。变异函数是地统计学中研究空间变异特征的有力工具 ,可采用变异函数来描 述区域性地下水矿化度和埋深变量的空间结构性(又称系统性或组织性) 和随机性 16 ,其通式为 :运行比较表明 ,焉耆绿洲区地下水埋深和矿化度的实际变异函数都与以下几个模型拟合较好。(1) 球状模型( h) 3=C+ C 1 . 5 h/ a -0 . 5 ( h/ a ,010< h <a( h)( 0)=C+ C,h > ah = 001= 0 ,(2) 指数模型( h) = C0 + C1 1 -( 0) = 0 ,(3) 线性模型e xp ( - h/ a) ,h > 0h = 0( h)( 0)= C0 + C1 h/ a ,= C0 ,h > 0h = 0式中 : C0 表示块金方差值 ; C1 表示基台值减去 C0的值; a 表示观测点之间的影响范围 , 对于球状和线 性模型 a 表示观测点之间的独立间距 , 而对于指数模型观测点之间的独立间距为 3 a 。N ( h)1( h) = z ( x i )z ( x i + h) 2实际变异函数值( h ) 和理论模型计算出的变-i2 N ( h)i = 1异函数值 ( hi ) 之差称为残差 , 残差平方和 R S S 为 :n式中 :( h) 为变异函数; h 为步长 , 即为了减少各样点组合对的空间距离个数而对其进行分类的样点空 间间隔距离; N ( h) 为间隔距离为 h 时的样点对数 ;z ( x i ) 和 z ( x i + h) 分别是变量 z 的空间位置 x i 和 x i+ h 上的取值。在本研究中步长以 4 k m 为间距 , 即 4 , 8 , 12 ,40 k m ,共 10 组组距 ; 40 k m 小于样点间最大间 距的一半 ,符合地统计分析要求。通过不同模型的( hi ) - ( hi ) 2RS S =i = 1R S S 是对回归模型进行显著性检验的重要参数 , 其取值愈小 , 说明实际观测值与回归线愈靠近 ,拟合曲线与实际配合愈好。决定系数 R2 , 即回归平方和占平方和的百分 比 , 同样可用于判断回归模型拟合的好坏; R2 越大 ,第 5 期王水献等 :焉耆盆地绿洲区近 50 年地下水文时空变异及水盐演变103该回归模型配合的理论曲线精度越高。其公式为 :性 ,且 1960 年比 2005 年变异大。由于经典统计学方法只能反映地下水变化的总 体 ,不能反映样本的独立性 ,解决这一问题的方法是进一步研究其空间变异的结构性 ,即应用地统计学的方法研究地下水空间变异结构 。2 . 2 地下水矿化度与埋深的时空变异特征2 . 2 . 1地下水埋深的空间结构地统计学理论认为 ,描述景观空间异质性的变 量 z 可分解成两部分 , 即自相关部分 ( S H A ) 和随机部分 ( S H R) , S H A 和 S H R 可通过变异函数分析而 定量化 。由空间自相关部分引起的空间异质性S H A 属于由变异函数( h) 定义的空间相关变程 a的范围之内 , 在尺度上对应于中尺度; 由随机部分引 起的空间异质性 S H R 出现在小尺度上 , 可以认为是小于分辨率尺度上的变异总和 , 因此 , 它可由块金n ( hi )- r ( h) 2 i = 1 =R2n r ( hi ) - r ( h) 2 i = 1式中 : r ( h) 为实际变异函数平均值; n 为回归模型中自变量的个数。对于决定系数R2 多大回归模型才有价值 , 则需要进行 R2 的 F 检验。F 检验决定系数的统计量为 :2R×N - nF =R21 -n - 1式中 : N 为样本总数。分维数 D 也是用于表示变异函数特性的一个 重要参数 , 可用斜率 k 来估算 :D = ( 4 - k) / 2通过不同变量分维数 D 值之间的比较 ,可以确 定空间异质性的程度。在 A RC GIS 的 Geo st atical A nal yst 地统计模块支持下 , 采用普通克里格查值法进行空间查值 ,得到不同时期地下水特征的空间 分布图。方差值 ( C 表示。此外 , S H A 和 S H R 对空间总异0 )质性 S H ( z) 的相对贡献是负相关的 。基台值 ( C0 + C 、块金方差值 C 和分数维1 )(0 )( D) 均可以描述空间异质性的程度。基台值 ( C0 +C1 ) 表示系统属性或区域化变量的最大变异 , 其值 越大表示总的空间异质性程度越高 。但当不同的区域化变量相比较时 , 基台值 ( C0 + C1 ) 并不有效 , 因 为基台值受自身因素和测量单位的影响较大 。块金方差值 ( C0 ) 表示随机部分的空间异质性 S H R , 较大 的块金方差值表明较小尺度上的某种过程不可忽2 地下水时空变异特征2 . 1 地下水水文时空变异特征焉耆盆地地下水矿化度和埋深的统计特征值见 表 1 ,从表 1 可以看出 ,焉耆盆地地下水矿化度实测数据的分布服从对数正态分布 ,地下水埋深数据服 从正态分布。表 1 焉耆盆地地下水矿化度和埋深统计特征值Ta ble 1 Stati sitical re sult s of mineralizatio n degree a nd dep t h of gro undwat e r i n Ya nqi Ba si n 视 , 但不能用于比较不同变量间随机部分的差异 。用块金方差值与基台值之比 C0 / ( C0 + C1 ) 来反映块金方差值占总空间异质性变异的大小非常有意 义 , 如果该比值较高 , 说明随机部分引起的空间异质 性( S H R) 起主要作用; 如果该比值接近于 1 , 则所研究的变量在整个尺度上具有恒定的变异。由于分数 维 D 表示变异函数( h) 曲线的曲率大小 , 因此 , D 值越大 ,由空间自相关部分引起的空间异质性 S H A 越高。D 值是一个无量纲的数值 , 因此 , 可以对不同 变量的 D 值之间进行比较 , 以确定空间异质性程度。从表 2 可以看出 ,焉耆盆地绿洲地下水埋深由 随机部分引起的空间异质性 S H R 在 1960 年为46 . 8 % ,2005 年降低到了 0 . 24 % , 说明在 4 k m 以 下 的小尺度上由随机部分引起的空间异质性1 960表 2 焉耆盆地地下水矿化度和埋深的时空变异参数Ta ble 2 Para meter s fo r t he spatio2tempo ral variatio n of gro undwater salt co ntent and dep t h in Ya nqi Ba sin地下水埋深地下水矿化度统计值1960 年2005 年1960 年2005 年样本个数分布类型 极 差最小值最大值 均 值标准差 方 差变异系数 cv / %162 . 00N36 . 270 . 3336 . 601 . 874 . 1917 . 55224 . 45151 . 00N78 . 600 . 5579 . 158 . 1012 . 45154 . 98153 . 60137 . 00 l gN64 . 890 . 2065 . 0911 . 1115 . 19230 . 69136 . 7480 . 00 l gN7 . 390 . 2317 . 621 . 441 . 903 . 62132 . 49注 : N 为正态分布 ;l gN 为对数正态分布。地下水埋深单位为 m ;地下水矿化度单位为 g/ L通常认为变异系数 cv 10 %时为弱变异 ; 10 %< cv 100 %为中等变异 ;当 cv > 100 %为强变异。 由此可见 ,由于受到地形地貌以及灌溉排水和盆地地下水水化学形成与分布等因素的影响 ,焉耆盆地浅层地下水矿化度和埋深都具有极强的变异块金方差 C0基台值C1 + C0变程/km分维值 DC0 /( C1 + C0 )项目 时期R2模型地下水 1960矿化度 20050 . 241 指数 1 . 9720 . 837 球状 1 . 80927 . 001 . 87249 . 9007 . 74910 . 8024 . 132 . 518 . 2地下水 1960埋深 20051 . 2371 . 0002 . 643412 . 90046 . 800 . 2469 . 3143 . 60 . 906 球状 1 . 8340 . 851 球状 1 . 580年较大 ,而 1960 年在 440 k m 的中尺度上由空间自相关引起的空间异质性 S H A 达 99 . 76 % ,空间异 质性完全由中尺度上自相关部分的 S H A 引起 ; 充分表明随着农业灌溉排水以及地下水开采量的不断增大 ,地下水埋深在小尺度上由随机部分引起的空 间异质性已完全被较大尺度上空间自相关部分引起 的空间异质性所取代 。变程是指变异函数达到基台值所对应的距离 ,反映属性因子空间自相关范围的大小 ,它与观测尺 度以及在取样尺度上影响地下水特征的各种生态过程的相互作用有关 。在变程之内 ,变量具有空间自相关性 ,反之则不存在。所以 ,变程提供了研究某种 属性相似范围的一种测度 。焉耆盆地绿洲地下水埋深的变程较大 ,说明其空间自相关范围较大 , 而且变化也很大 。这是由于地下水埋深的下降在绿 洲内普遍发生 , 主要受农业排水和开采强度的影 响 ,表现了显著的区域分异 。分维数 D 值在 1960年和 2005 年分别达到 1 . 834 和 1 . 580 , 说明地下 水埋深分布由空间自相关部分引起的空间异质性S H A 高 。2 . 2 . 2地下水矿化度的空间结构 焉耆盆地绿洲地下水矿化度随机部分引起的空间异质性 S H R 在 1960 年为 10 . 80 % ,2005 年增加到 24 . 13 % ,说明在 4 k m 以下小尺度上由随机部分 引起的空间异质性 1960 年较小 , 而 1960 年在 4 40 k m 的中尺度上由空间自相关引起的空间异质性S H A 达 89 . 2 % , 完全由中尺度上的自相关部分 S H A 引起 ;充分表明随着农业灌溉排水的影响不断 增大 ,地下水矿化度在小尺度上的空间异质性已完全被较大尺度上由随机部分引起的空间异质性所取 代。可以认为研究区域内地下水矿化度在整个尺度上具有恒定的变异 ,完全由中尺度上随机部分引起 的空间异质性 S H R 引起 ; 地下水矿化度的分布在 此研究尺度下具有极强的空间自相关性和格局。这种现象与研究区的实际情况完全符合 ,地下水的矿 化程度主要由地质构造和人类对水土资源的开发利用所决定 ,而这些都是中尺度或大尺度上的因素 。 地下水矿化度的空间自相关范围也较大 , 变程在1960 年为 2 . 5 k m ,在 2005 年增加到 18 . 2 k m ,表明人类活动对地下水矿化度的影响范围扩大 ,使其空 间自相关范围增大 ;而超过变程范围 ,则其空间自相关性消失 。变程的大小充分反映了绿洲农业水资源 利用对地下水水质的影响和矿化度的分布特征 ,绿 洲边缘地下水水质较好 ,矿化度低 ,而湖区周边矿化度最高。分维数 D 值在 1960 年和 2005 年都较高 ,分别达到 1 . 972 和 1 . 809 ,说明由空间自相关部分 引起的空间异质性 S H A 高 。2 . 3 地下水埋深和矿化度空间格局2 . 3 . 1地下水矿化度空间格局在空间尺度上 ,1960 年焉耆盆地绿洲区地下水 矿化度具有自然的分异规律 ,其地下水矿化度的分带性十分显著 , 具有明显内陆盆地绿洲分异特征 。博斯腾湖作为盆地的聚集地 ,从四周向盆地中心地下水矿化度呈环状分布 ,沿湖边及其湖滨湿地为高 矿化区 (图 22A) 。到 2005 年 ,盆地中下游两岸灌区地下水矿化度为 13 g/ L ,而高矿化区域沿湖滨周围也逐渐缩小 ( 图 22B ) 。在时间尺度上 , 经过几十 年的灌溉排水 ,焉耆盆地地下水矿化度 ( TD S) 较小 的面积逐渐扩大 ,高矿化度( TD S) > 10 g/ L 面积百分 比 已 由 原 来 的 41 . 12 % 减 小 到 2005 年 的16 . 03 % (表 3) ; 而低矿化度区在不同程度地扩大 ,意味着近 50 年的水土开发使盆地地下水矿化度发 生显著变化 ,其地下水矿化度的均匀性得到增强。表 3 焉耆盆地 1960 年和 2005 年地下水矿化度面积统计Ta ble 3 Stati stical result s ofin Ya nqi Ba si nTDS gro undwater di st ributed地下水矿化1960 年2005 年增减百分比/ %度分级/( g ·L - 1 )面积/ k m2百分比/ % 面积/ km2百分比/ %01122335510585 . 51445 . 94291 . 09436 . 41708 . 6713 . 9710 . 646 . 9510 . 4116 . 91955 . 82510 . 60542 . 70779 . 44730 . 6822 . 8112 . 1812 . 9518 . 6017 . 438 . 841 . 546 . 008 . 180 . 52 > 10 1 723 . 47 41 . 12 671 . 87 16 . 03 - 25 . 09 合计4 191 . 10100 . 00 4 191 . 10100 . 002 . 3 . 2 地下水埋深空间格局地下水埋深的空间分布规律如下 : 1960 年盆地 地下水埋深较浅 ,80 %的绿洲区域地下水埋深小于3 m 。地下水埋深小于 2 m 的地段多分布于博斯腾湖沿岸地带以及绿洲的大部分地区 ,地下水埋深为35 m 和大于 5 m 的区域则沿盆地山前倾斜平原 呈环状分布 ;由图 3 可以看出 ,1960 年和 2005 年绿洲地下水埋深的分布都是水质较好的绿洲边缘最 深 ,从四周到中心随着水质变差 , 地下水埋深也变 浅。同样 ,地下水埋深的下降也是绿洲边缘最显著 , 下降幅度从四周到中心逐渐减小。从时间上看 ,地 下水埋深变化较大的是在埋深 < 3 m 和 > 5 m 的区域 ,从表 4 中可以看出 ,地下水埋深为 13 m 的区 域从 1960 年以来呈减小趋势 ,而地下水埋深为 35 m 的区域则刚好相反 。由此可以看出 ,焉耆盆地 绿洲区近几十年来地下水埋深不断下降 ; 焉耆盆地 边缘地下水埋深的时空变化在很大程度上取决于人 类生产活动对地下水的开采 ,在人类活动最为集中 的绿洲中心地带 ,地下水埋深下降不显著 ,同时 ,水质越好的区域地下水埋深下降越严重。第 5 期王水献等 :焉耆盆地绿洲区近 50 年地下水文时空变异及水盐演变105416 . 0 ×10 t / a 。在开发初期的 19561965 年间 ,灌溉面积较小 ( 平均约 5 . 11 ×104 h m2 ) , 毛灌溉定额 约 2 . 22 ×104 m3 / h m2 ,大灌大排使灌区年脱盐量为表 4 焉耆盆地 1960 年和 2005 年地下水埋深面积统计Table 4 Stati stics of gro undwater dep t h in Yanqi Ba sin地下水埋 1960 年 2005 年增减百21 . 1 ×10 t / a 。19661980 年期间 ,灌溉面积平均为约 7 . 27 ×104 h m2 ,毛灌溉定额仍为约 1 . 98 ×104 m3 / h m2 。由于这一时期排水工程的建设滞后于灌 溉面积的增长速度 ,导致潜水蒸发量增大 ,排水排盐量减少 ,平均年脱盐量为 4 . 7 ×104 t / a 。自 20 世纪80 年代以来 ,由于盐渍化已严重制约着盆地绿洲区 的农业发展 ,加快了排水系统的建设 ,致使绿洲区年 脱盐量达 20 . 7 ×104 t / a 。已有的研究表明 17 ,19564深分级/ m面积/ km2百分比/ % 面积/ k m2百分比/ % 分比/ %< 223355101 699 . 281 644 . 60522 . 81215 . 3140 . 5539 . 2412 . 475 . 14487 . 29670 . 56867 . 501 323 . 0211 . 6316 . 0020 . 7031 . 57- 28 . 92- 23 . 248 . 2226 . 43 > 10 109 . 09 2 . 60 842 . 72 20 . 11 17 . 50 合计4 191 . 10 100 . 00 4 191 . 10100 . 003 焉耆盆地的水盐动态及地下水盐化态势3 . 1 焉耆盆地 50 年水盐动态随着近 50 年来的水土资源开发 ,焉耆盆地绿洲 由原来以荒漠植被、地表盐分含量较高的天然绿洲 ,通过开渠引水、洗盐排水 、植树造林 、水旱轮作和增施有机肥等 , 变成了林带成网、沟渠纵横的人工绿 洲。人工绿洲面积的增大改变了盆地的耗水方式和 盐分的再分布。在绿洲区内部 ,由于焉耆盆地总来 盐量小于总入湖盐量 , 绿洲区多年平均脱盐量为41981 年焉耆盆地年均积盐量为 52 . 3 ×10 t / a ,自1982 年博斯腾湖西泵站运行以后 ,盆地整体上从积 盐过渡到脱盐 ,年均脱盐量为 30 . 6 ×104 t / a 。但焉耆盆地多年 (19562003 年) 平均积盐量为 10 . 8 ×104 t / a ,盆地的脱盐量主要转移到孔雀河 。可见 ,整 个焉耆盆地处于一个积盐过程 ,而盐分的累积主要在博斯腾湖区内部 (图 4 ,5) 。3 . 2 浅层地下水盐化态势在焉耆盆地 ,其独特的水文地质条件及其地形 地貌特征造就了其明显的水文地球化学场的分带。地下水在含水层中的停留时间短 ,水交替迅速 ,含水层中易溶组分如 Cl - 、SO2 -4 、Na + 、K+ 等不断被淋滤并由地下径流带走 ,离子以 Ca 、H CO3 占绝对优势 。由径流区 排泄区地下水不断与外界环境进行各种物理化学作用 ,以蒸发浓缩作用为主 ,使得排泄区水 质变差 ,矿化度增大。如从开都河上游向下游 ,地下 水矿化度由 0 . 2 g/ L 增大到 10 g/ L ,水化学类型依 次为 H CO3 、H CO3 2SO4 、SO4 2Cl 、Cl2SO4 型 。因此 , 焉耆盆地内地下水明显的水质分带性和人类灌溉排 水的影响导致盆地内矿化度的空间变异性强烈 。体现地下水质量的指标有矿化度、盐类成分等 ,笔者增加了( Na + ) /( Ca2 + ) 、( Cl - ) /( H CO - ) 两3个离子组分比值 ,以反映水土间离子交换方向 。焉耆盆地不同时期浅层地下水化学参数的演化态势见 表 5 。从表 5 可以看出 ,局部地段的潜水矿化度和 6个组分 (除 H CO -3 以外) 质量浓度最大值 、值域范围随着时间推移均呈不同程度的积聚 ,其中以 SO2 -、4K+ Na + 、Cl - 积聚幅度最大 ;离子质量浓度整体呈积聚趋势 ,但其值域范围呈现衰减趋势 。由此可以得出焉耆盆地潜水矿化度和易溶、较易溶盐组分的 大幅度积聚和难溶性盐组分的衰减 ,标志着潜水水质朝着盐化方向演化 。“盐随水来 ,盐随水去 ,水去 盐留”, 盆地水资源的分布决定了盐分的分布特征 17218 。随着近 50 年水土资源的开发 ,纵然盆地绿 洲农业区内部一直处于脱盐趋势 ,但盆地整体处于积盐状态 17 。受农田施肥 、灌区排水排盐等其他人 类因素的影响以及近 50 年的水土开发 ,不但加剧了博斯腾湖的盐化 ,同时也深刻地影响了焉耆盆地地 下水水体 ,使研究区地下水朝盐化方向发展。总体上 ,在山前倾斜平原 (处于或靠近地下水系统的补给区) 地下水水质好 , 主要为 H CO3 2Ca ( M g ) 和H CO3 2Ca2Na 型 ,一般( TD S) < 0 . 5 g/ L 。地下水 水化学特征沿地下水流方向 ( 补给区 径流区 排泄区) ,潜水水化学类型变化十分复杂 , 主要从 Ca2Na2H CO3 、Ca2M g2H CO3 型向 Na2Ca2H CO3 和 Na2H CO3 2Cl 型演化 。在补给区 , 地下水径流条件好 ,表 5 焉耆盆地浅层地下水化学参数值对比Ta ble 5 Co mp ari so n of t he p ara meter of shallo w gro undwater chemi st r y in Ya nqi Ba sinSO2 -HCO - Cl -K + + Na + ( Na + ) /( Cl - ) /取样时间Ca2 + Mg2 +TDS 4 3 B / ( g ·L - 1 )B / ( mg ·L - 1 )( Ca2 + )( ( HCO - )3最小值最大值 均值0 . 5220 . 254 . 0027 . 147 714 . 931 395 . 96101 . 491 350 . 67562 . 7118 . 915 933 . 17808 . 1817 . 00597 . 50187 . 2925 . 80448 . 50171 . 9113 . 346 073 . 57889 . 470 . 1016 . 664 . 100 . 0429 . 231 . 742005 . 7最高/ 最低39 . 15284 . 2713 . 31313 . 8335 . 1517 . 38455 . 41168 . 00763 . 26最小值最大值 均值0 . 3564 . 7941 . 255 415 . 001 250 . 00388 . 7632 . 201 910 . 00420 . 6420 . 101 220 . 00218 . 86440 . 80489 . 00122 . 61215 . 50244 . 0065 . 9623 . 201 080 . 00240 . 7160 . 3067 . 5252 . 3040 . 0755 . 8830 . 9831999 . 8最高/ 最低13 . 4783 . 3359 . 3260 . 7011 . 9915 . 7446 . 5524 . 6178 . 44最小值最大值 均值2005 年与1999 年 相比增 降幅度0 . 1615 . 452 . 7512 . 146 464 . 931 007 . 2069 . 29- 559 . 33142 . 07- 1 . 194 713 . 17589 . 31- 23 . 80108 . 5064 . 6710 . 30204 . 50105 . 95- 9 . 864 993 . 57648 . 76- 0 . 2079 . 1341 . 794- 0 . 03723 . 3480 . 758最高/ 最低25 . 69200 . 94- 46 . 01253 . 1323 . 161 . 64408 . 86143 . 392684 . 817结论与讨论尺度上由空间自相关部分引起的空间异质性所取代。而地下水矿化度在小尺度上由空间自相关部分 引起的空间异质性已完全被较大尺度上由随机部分 引起的空间异质性所取代。地下水矿化度变异曲线在 1960 年符合指数模型 ,在其他时间都符合球状模4(1) 半方差函数分析结果表明 ,随着农业灌溉排水以及地下水开采量的不断增大 ,地下水埋深在小 尺度上由随机部分引起的空间异质性已完全被较大第 5 期王水献等 :焉耆盆地绿洲区近 50 年地下水文时空变异及水盐演变107变化分析J 生态学报 ,2001 ,21 ( 1) : 34 - 40 .黎明 ,陈崇希 ,张明江. 新疆渭干河流域地下水三维流数值模拟J 地质科技情报 ,2005 ,24 ( 1) :74 - 78Da r wi sh T , At alla h T , Mo ujabber M E , et al . 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