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河流作为水文循环中重要的组成部分,其水化学特征可以在一定程度上指示河水环境质量状况、区域环境化学特征、不同水体迁移转化规律。伊犁河位于我国新疆西部,是极其少见的由低纬度流向高纬度的折返型河流,独特的地理位置使其异于其他河流。分析伊犁河水化学特征,能更好的评价水资源状况,了解区域的水文循环过程。
本文以新疆伊犁河春季和夏季河水为研究对象,在分析流域气象、水文、地质等资料的基础上,采集伊犁河河流干流及其支流水样并分析测试,重点对伊犁河河水水化学特征和影响因素进行分析和讨论。得到以下结论和认识:
(1)伊犁河河水氢氧同位素夏季较春季富集,在高温作用下河水蒸发分馏程度显著。氢氧同位素均表现出由南向北逐渐贫化,由东向西逐渐富集的特征。夏季和春季特克斯河与伊犁河均表现出“反高程效应”,特克斯河受纬度效应和蒸发作用共同影响,伊犁河受纬度效应和支流补给共同影响,沿河水径流方向氢氧同位素逐渐贫化。通过分析伊犁河河水δD和δ18O关系以及氘盈余特征,发现春季伊犁河主要接受大气降水和冰雪融水补给;夏季主要接受大气降水补给。
(2)伊犁河河水水质较好,pH总体上呈弱碱性,主要离子平均浓度春季高于夏季,由于夏季降水量较大,对河水中的主要离子产生稀释作用;另外春季降雨量较少,水体径流过程中与周围环境接触时间增大,溶解的离子更多。伊犁河河水中NO3-的平均浓度夏季大于春季,因为夏季降雨增多,地表径流增加,带入了更多人为活动产生的含硝酸根物质。
(3)通过Gibbs图和Piper图分析可知伊犁河夏季和春季的水化学组成主要受碳酸盐岩风化作用影响。Ca2+和Mg2+主要来源于碳酸盐岩,其次为蒸发岩矿物的溶解,Na+和K+主要来源于蒸发岩,其次为碳酸盐岩和硅酸盐岩矿物溶解,Cl-和SO42-主要来源于蒸发岩风化溶解。
(4)伊犁河水化学组成特征受补给来源和人为活动的影响,通过对比特克斯河河水和地下水的TDS和主要离子变化,得出夏季特克斯河主要为河水补给地下水,地下水对河水水化学组成的影响较小。通过SO42-与Ca2+的摩尔比值和NO3-与Ca2+的摩尔比值的变化来分析人类活动对河流水化学组成的影响,得出夏季特克斯河、巩乃斯河和喀什河主要受农业活动和生活污水影响;伊犁河主要受工矿活动影响;春季特克斯河、巩乃斯河、喀什河和伊犁河主要受工矿活动影响。
(5)运用相关性分析方法,分析土地利用类型与河水水化学组成的相关性,发现在伊犁地区土地利用类型中,夏季伊犁地区水域和未利用地对河水环境产生正效应,农田和建设用地对河水环境产生负效应;春季草地对河水环境产生正效应,春季也是农田和建设用地对河水环境产生负效应。
本文以新疆伊犁河春季和夏季河水为研究对象,在分析流域气象、水文、地质等资料的基础上,采集伊犁河河流干流及其支流水样并分析测试,重点对伊犁河河水水化学特征和影响因素进行分析和讨论。得到以下结论和认识:
(1)伊犁河河水氢氧同位素夏季较春季富集,在高温作用下河水蒸发分馏程度显著。氢氧同位素均表现出由南向北逐渐贫化,由东向西逐渐富集的特征。夏季和春季特克斯河与伊犁河均表现出“反高程效应”,特克斯河受纬度效应和蒸发作用共同影响,伊犁河受纬度效应和支流补给共同影响,沿河水径流方向氢氧同位素逐渐贫化。通过分析伊犁河河水δD和δ18O关系以及氘盈余特征,发现春季伊犁河主要接受大气降水和冰雪融水补给;夏季主要接受大气降水补给。
(2)伊犁河河水水质较好,pH总体上呈弱碱性,主要离子平均浓度春季高于夏季,由于夏季降水量较大,对河水中的主要离子产生稀释作用;另外春季降雨量较少,水体径流过程中与周围环境接触时间增大,溶解的离子更多。伊犁河河水中NO3-的平均浓度夏季大于春季,因为夏季降雨增多,地表径流增加,带入了更多人为活动产生的含硝酸根物质。
(3)通过Gibbs图和Piper图分析可知伊犁河夏季和春季的水化学组成主要受碳酸盐岩风化作用影响。Ca2+和Mg2+主要来源于碳酸盐岩,其次为蒸发岩矿物的溶解,Na+和K+主要来源于蒸发岩,其次为碳酸盐岩和硅酸盐岩矿物溶解,Cl-和SO42-主要来源于蒸发岩风化溶解。
(4)伊犁河水化学组成特征受补给来源和人为活动的影响,通过对比特克斯河河水和地下水的TDS和主要离子变化,得出夏季特克斯河主要为河水补给地下水,地下水对河水水化学组成的影响较小。通过SO42-与Ca2+的摩尔比值和NO3-与Ca2+的摩尔比值的变化来分析人类活动对河流水化学组成的影响,得出夏季特克斯河、巩乃斯河和喀什河主要受农业活动和生活污水影响;伊犁河主要受工矿活动影响;春季特克斯河、巩乃斯河、喀什河和伊犁河主要受工矿活动影响。
(5)运用相关性分析方法,分析土地利用类型与河水水化学组成的相关性,发现在伊犁地区土地利用类型中,夏季伊犁地区水域和未利用地对河水环境产生正效应,农田和建设用地对河水环境产生负效应;春季草地对河水环境产生正效应,春季也是农田和建设用地对河水环境产生负效应。