恰拉水庫下游水質(zhì)監(jiān)測與分析

恰拉水庫下游水質(zhì)監(jiān)測與分析

0新疆蒸發(fā)作用中國大陸干旱地區(qū)降水稀疏，蒸發(fā)強(qiáng)烈，地表徑流受到季節(jié)變化的影響。為了充分利用天然水資源，許多水庫已經(jīng)建成。新疆屬于典型的溫帶大陸性氣候,全疆平均年降水量僅為147.4mm,蒸發(fā)強(qiáng)烈,平均蒸發(fā)強(qiáng)度高達(dá)1512.1mm,蒸降比為10,南疆地區(qū)可達(dá)30~40。新疆由建國初的兩座水庫(庫容2000萬m3),增加到現(xiàn)在各類水庫564座(以小型水庫和平原水庫為主),總庫容134.7億m。這些水庫為調(diào)洪蓄水、農(nóng)業(yè)灌溉、改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境和提高人民群眾生活水平發(fā)揮了重要的作用,有效的緩解了水資源短缺的問題。同時(shí),受平原水庫滲漏的影響,水庫周邊的地下水位上升,導(dǎo)致了土壤次生鹽漬化加劇,惡化了周邊的生態(tài)環(huán)境。本文以位于平原區(qū)的新疆巴音郭楞蒙古自治州尉犁縣境內(nèi)的恰拉水庫為例,依據(jù)定點(diǎn)監(jiān)測的結(jié)果,分析研究平原水庫對下游地下水位、地下水礦化度和土壤含鹽量的影響。1監(jiān)測方法1.1水庫水質(zhì)、鹽堿化剖面位置監(jiān)測恰拉水庫距尉犁縣城50km,距庫爾勒市120km。地理位置在86°36′~86°57′E,49°59′~40°04′N。恰拉水庫于1958年動(dòng)工興建,1967年基本建成,以后逐年配套。水庫設(shè)計(jì)水位875.00m,對應(yīng)水面面積46km2,庫容1.38億m3,庫盤面積54.80km2,死水位869.75m,死庫容0.08億m3。于2003年8月開始擴(kuò)建,2005年底完工,改擴(kuò)建工程完成后,水庫設(shè)計(jì)庫容1.61億m3,相應(yīng)水位875.00m,相應(yīng)水面面積47.80km2,死水位870.20m,死庫容950萬m3,興利庫容1.52億m3,按照《SL252-2000水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》,屬大(2)型水庫。在恰拉水庫大壩下游開展荒地土壤次生鹽堿化監(jiān)測工作,布設(shè)監(jiān)測線1條(地下水水位、水質(zhì)監(jiān)測井5眼,分層土壤含鹽量監(jiān)測剖面5個(gè)),地下水監(jiān)測井(土壤水鹽監(jiān)測剖面)分別距大壩50、100、300、500、1000m,編號(hào)分別為QL1、QL2、QL3、QL4、QL5。各監(jiān)測點(diǎn)土壤質(zhì)地以黏質(zhì)壤土為主。1.2地下水礦化度和土壤含鹽量現(xiàn)場測試結(jié)果在2011年7月-2012年11月的非凍結(jié)期內(nèi),每月監(jiān)測地下水位埋深、采集地下水水樣及監(jiān)測點(diǎn)剖面土樣樣品1次,由新疆地礦局第二水文工程地質(zhì)大隊(duì)實(shí)驗(yàn)室分別測試地下水礦化度(g/L)和土樣含鹽量(%),共得到55個(gè)地下水樣品和181個(gè)土壤樣品測試結(jié)果。2結(jié)果分析2.1高度統(tǒng)計(jì)特征分析恰拉水庫建設(shè)前,其地下水位埋深在2~3m,目前水庫的地下水位埋深在0.25~1.54m(見表1),水庫的滲漏水直接造成了下游地下水位埋深的減小。由表1可見,地下水埋深的大小順序基本為QL5>QL2>QL3>QL4>QL1。距水庫最近的QL1點(diǎn)水位埋深基本保持在0.37m左右;QL2、QL3和QL4點(diǎn)與水庫距離不斷增大,地下水位埋深呈逐漸增大的趨勢,并且在同一天的監(jiān)測中和2011年7月-2012年11月時(shí)間段內(nèi)始終保持這種順序;QL5點(diǎn)的地下水位埋深受季節(jié)變化的影響較大,由野外實(shí)地調(diào)查,在QL5點(diǎn)附近有一條排水溝(匯集水庫的滲漏水),從2011年10月至次年3月,氣溫逐漸降低,蒸發(fā)量減小,排水溝中的水流逐漸減緩直至凍結(jié),由此造成QL5點(diǎn)地下水位持續(xù)增高,4月以后,氣溫開始升高,土表面蒸發(fā)量增大,排水溝中的水流開始活躍,造成地下水位開始回落,并保持在1.5m左右。恰拉水庫下游地下水位埋深最小值多出現(xiàn)在5-6月,最大值多出現(xiàn)在7-9月。2.2各點(diǎn)之間的礦化度恰拉水庫建設(shè)前,其地下水礦化度為1.43~13.1g/L,現(xiàn)狀地下水礦化度為2.10~80.47g/L(見表2),地下水礦化度明顯增高。由表2可見,地下水礦化度的高低順序?yàn)镼L4>QL3>QL5>QL2>QL1,并且在2011年7月~2012年11月非凍結(jié)時(shí)段內(nèi)的監(jiān)測中始終保持著這種順序。各點(diǎn)之間的礦化度差別與各點(diǎn)所處的水文地質(zhì)條件有關(guān)。QL1點(diǎn)、QL2點(diǎn)因距水庫距離短(分別為50m、100m),受水庫滲漏水(為淡水)的影響較大,地下水徑流的結(jié)果使得這兩點(diǎn)的地下水礦化度降低,但是未影響到QL3點(diǎn)(距大壩300m)。QL3、QL4兩點(diǎn)地勢低平,地下水水平徑流滯緩,地下水中的鹽分不能隨水排走,在地下水蒸發(fā)作用下,地下水中的鹽分越積越多,致使形成高礦化度地下水。QL5點(diǎn)距大壩較遠(yuǎn),受地下水徑流的影響不明顯,加上在其附近存在排水溝,排水與地下水的交換頻繁,使地下水中的鹽分能夠隨水流的運(yùn)動(dòng)而排走(QL5地下水埋深較大,其余各點(diǎn)地下水埋深較小)。2.3點(diǎn)地下水位恰拉水庫建設(shè)前,其1m土層平均總鹽量為0.3%~0.8%,現(xiàn)狀1m土層平均總鹽量為0.27%~1.80%,含鹽量呈增高趨勢(見表3)。在5個(gè)監(jiān)測點(diǎn)中,QL5點(diǎn)地下水位深埋較大,其余4個(gè)點(diǎn)的埋深較小。土壤中鹽分的年內(nèi)變化,主要取決于蒸發(fā)強(qiáng)度、地下水位埋深和地下水中的礦化度,其次是土壤質(zhì)地。在氣候和土壤質(zhì)地相同的條件下,地下水位埋深愈淺、地下水中的礦化度愈高,土壤積鹽速度愈快、積鹽強(qiáng)度愈大、土壤含鹽量也愈高(如QL4點(diǎn))。另外,土壤中的積鹽量還與地下水徑流條件的好壞程度有關(guān)(如QL3、QL4點(diǎn))。由表3可見,各監(jiān)測點(diǎn)土壤表層0~30cm的積鹽明顯,這是由于在潛水蒸發(fā)的過程中,鹽分隨水分遷移上升至表土層,水分蒸發(fā)后,鹽分便積聚在表土層。2.4土壤含鹽量與地下水礦化度的關(guān)系為進(jìn)一步探究表層0~30cm土壤含鹽量(S)與地下水位埋深(H)、地下水礦化度(TDS)的關(guān)系,計(jì)算土壤含鹽量與地下水位埋深、土壤含鹽量與地下水礦化度和地下水位埋深與地下水礦化度之間的相關(guān)系數(shù)(見表4)。相關(guān)方程為:S-H相關(guān)方程為:y=0.6164x+1.083R2=0.0292(1)式中:x為地下水位埋深,m;y為表層土壤含鹽量,%。S-TDS相關(guān)方程為:y=0.0263x+1.0339R2=0.2169(2)式中:x為地下水礦化度,g/L;y為表層土壤含鹽量,%。TDS-H相關(guān)方程為:y=-0.08306x+23.072R2=0.0002(3)式中:x為地下水位埋深,m;y為地下水礦化度,g/L;R2為擬合優(yōu)度。從表4中可以看出,表層土壤含鹽量與地下水礦化度存在極顯著相關(guān)性,地下水中的礦化度是土壤中鹽分的來源,其值高低影響著土壤中含鹽量的大小。根據(jù)監(jiān)測資料分析,恰拉水庫下游的地下水位埋深有逐年減小、地下水中的礦化度有逐年升高的趨勢,土壤中的含鹽量主要分布在表層0~30cm范圍內(nèi),與地下水中的礦化度高低有著密切的聯(lián)系,并隨土壤深度的增加而逐漸降低。土壤鹽分的變化與地下水埋深的動(dòng)態(tài)變化密切相關(guān),土壤因蒸發(fā)而積鹽的過程發(fā)生在地下水位從高到低的回落過程中,水位回落越慢,土壤積鹽越多,導(dǎo)致土壤鹽漬化的發(fā)生。3監(jiān)測結(jié)果的評(píng)價(jià)(1)平原水庫對干旱區(qū)的水資源的調(diào)蓄起到了非常重要的作用,但對周邊的生態(tài)環(huán)境也產(chǎn)生了很大的影響。在沒有防滲措施或防滲措施不良的情況下,水庫的滲漏加速了下游土地的鹽漬化,從該監(jiān)測結(jié)果可以看到其影響范圍至少在1000m以外,擴(kuò)大了水庫下游土地鹽漬化的面積。(2)在強(qiáng)烈的蒸發(fā)和無排水溝的情況下,水庫下游地下水位埋深不斷減小,地下水的礦化度不斷升高,導(dǎo)致了土