奎屯河流域地下水水化学特征及成因分析

了解地下水水化学特征及其成因,有助于评估地下水水质、识别污染源、制定水资源管理策略,保障人类健康和环境。基于2017年和2023年在新疆奎屯河流域相同点位采集的共78组地下水水样,采用Piper三线图、Gibbs图、饱和指数(SI)和离子比值法分析该区域地下水特征及成因。结果表明:(1)奎屯河流域2023年地下水水化学特征类型相较于2017年趋于集中,阳离子和阴离子分别向Na型和Cl型转化。(2)山前洪积倾斜砾质平原和冲洪积细土平原主要受岩石风化作用控制,冲湖积细土平原主要受蒸发浓缩作用控制且有增强的趋势。中下游细土平原的离子组分主要来源于蒸发岩溶解且有增强的趋势,山前洪积倾斜砾质平原的离子组分主要源于碳酸盐和硅酸盐矿物溶解。下游冲湖积细土平原受阳离子交替吸附作用较强,导致Na~+浓度上升。奎屯河流域地下水离子在冲洪积细土平原北部和冲湖积细土平原出现富集,部分指标已超过中国饮用水标准,且已有10%的水样不适合灌溉。研究成果可为奎屯河流域地下水合理利用以及防治提供参考。

奎屯河流域地下水及沉积物化学组分特征对氟释放的影响

新疆奎屯河流域是典型的原生高氟区。运用数理统计、定性与定量分析结合的研究方法,研究奎屯河流域沉积物化学组分相关性、地下水及沉积物化学组分特征及水-土系统中氟的释放机理。结果表明:奎屯河流域沉积物F含量与沉积物Mg、Ca、Mn、Fe、Cu、As含量呈正相关关系;水-土系统中氟离子经过矿物溶解-沉淀、络合-解离等水文地球化学作用,不断改变赋存状态;相同深度下,氟含量受到水文地球化学作用、土壤腐殖质等的影响,改变赋存环境,地下水氟含量随沉积物氟含量的增大呈先增大后减小趋势。

奎屯河流域高氟地下水对微生物多样性的影响

高氟地下水不仅对人体有害而且影响微生物群落结构,为探究高氟地下水环境对微生物多样性的影响,作者在奎屯河流域采集了15组地下水样本进行高通量16S rDNA基因测序,分析高氟和低氟地下水化学特征、微生物的群落结构以及微生物群落与环境的关系。结果表明,研究区地下水偏弱碱性,溶解性总固体(TDS)相对偏高,F-平均含量为1.5 mg/L,地下水类型主要为HCO_(3)·SO_(4)-Na型。低氟组样品在物种丰度与多样性方面占优势且微生物群落相似,而高氟组样品微生物群落存在显著差异。变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)是研究区地下水的优势细菌门。科水平上,优势菌科均属于变形菌门。化学需氧量(COD)、TDS和F-浓度与地下水中微生物群落结构存在显著关联,TDS、COD和F^(-)浓度与大部分细菌门丰度呈负相关。研究发现高氟地下水环境对微生物丰度和多样性起抑制作用,微生物群落能通过代谢途径减轻高氟地下水的毒性,形成独特的微生物群落结构,表明微生物群落的自身调节作用可为高氟地下水污染防治提供重要保障。

奎屯河流域水土中氟的分布规律

通过对奎屯河流域包气带土壤和地下潜水取样分析,发现从山前洪积砾质倾斜平原到冲洪积平原,氟质量浓度的迁移分布明显具有淋溶-径流、径流-淋溶蒸发、溶滤-强烈蒸发浓缩3个水文地球化学分带。氟质量浓度在细粒粘土粉土层中相对较高,而在砂层中相对较低,无论属于哪种岩性结构在地下潜水位附近氟含量都相对较高。该流域内3条河流氟质量浓度均为上游低下游高,且在流域上游增幅相对较小而在下游增幅相对较大。环河道由近河岸到远河岸水土中氟质量浓度也逐渐增加。初步分析认为,该内陆平原地区氟的富集是以蒸发浓缩作用为主。运用热力学理论进行了验证,水土中氟的水平分布规律是一致的,并可相互转化。

新疆奎屯河流域平原区生态需水研究

新疆奎屯河流域地处我国西北干旱区,随着人口增加和经济发展,国民经济需水与生态需水已成为流域水资源开发利用和生态环境保护的主要矛盾。因此,为了实现奎屯河流域水资源的可持续利用及国民经济的可持续发展,急需对生态需水进行研究。本文以流域社会经济与生态环境协调发展为目标,分析了奎屯河流域存在的主要生态环境问题,在干旱区生态需水概念与分类的基础上,给出了奎屯河流域生态需水的界定范围。在此前提下,从流域生态环境现状及未来需求出发,采用不同的计算方法,对流域生态需水进行了计算,可为流域水资源优化配置及生态环境建设提供科学的依据。结果表明:奎屯河流域生态需水达5.65×108m3,占流域水资源总量16.98×108m3的33.3%,占径流总量15.41×108m3的36.7%。其中天然绿洲生态需水为2.41×108m3,占生态需水的43%;人工绿洲生态需水达3.24×108m3,占生态需水的57%。

奎屯河流域春季融雪期SCS-CN模型参数取值方法

水资源是保障我国西北干旱半干旱地区生态环境安全的关键因素。以新疆奎屯河流域为例,通过修正SCS模型土壤持水量及初损率参数计算方法,寻找适用于干旱半干旱地区山区典型流域春季融雪期径流模拟模型,为流域掌握水资源量及生态用水提供决策依据。与以往研究不同之处在于:首先,引入度-日模型修正降水量参数,以满足流域降雨-融雪混合补给径流特征。其次,利用多期MODIS数据驱动的TS/VI特征空间理论结合土壤水分吸收平衡原理计算土壤持水量参数(S);再运用聚类分析法对初损率(λ)取值方法进行改进。通过参数算法改进后的SCS模型,参数率定期和验证期纳什效率系数和相对误差系数分别为0.92和0.64,0.7%和-1.5%。结果表明:1)参数算法改进后SCS模型能实现奎屯河流域春季融雪期日径流模拟。2)利用遥感大尺度地表信息参数化技术反演SCS模型参数,实现了遥感数据为SCS模型提供大尺度空间数据的同时,间接实现了模型参数由点状数据向面状数据转化的可能;3)初损率(λ)多组取值法可有效提高干旱半干旱地区大尺度流域径流模拟精度。

新疆天山北麓奎屯河流域径流变化特征研究

奎屯河流域水资源总量为17.83×108m3,其中地表径流量为16.21×108m3,占水资源总量的90%以上。因此,研究径流补给来源及变化特征有助于掌握水资源的变化趋势,为水资源的开发利用提供可靠的依据。本文采用奎屯河流域各水文站径流系列资料,选取变差系数、年际极值比、集中度、集中期等参数,分析了奎屯河流域径流补给特性、来源、年内分配规律及年际变化特征。分析结果表明:奎屯河流域径流补给具有地带性和多样性特点,补给来源主要以冰川融水和雨水补给为主;年内分配极不均匀,集中程度高;年际变化相对稳定,变幅小,多年呈微弱增加趋势。

奎屯河流域南洼地地下水补给特征分析

独山子石油化工基地第二水源地(简称二水源)位于新疆奎屯河流域南洼地,认识和掌握南洼地地下水补给特征是研究和评价独山子石化基地用水保障程度的重要基础。通过南洼地地下水和主要河流的水化学、环境同位素特征分析,对南洼地地下水的补给得到如下认识:二水源西北缘和中部主要接受奎屯河、小巴音沟水的补给,其东南缘主要接受乌兰布拉克沟和乔路特沟地表水的补给;就整个二水源来讲,奎屯河与小巴音沟的补给是主要的。

利用地下水位监测资料分析水文地质条件的实例研究--新疆奎屯河流域南洼地

地下水动态长期监测资料不仅是地下水资源评价和开发利用管理的基础依据,而且可为分析和认识水文地质条件提供重要信息。本文以新疆奎屯河流域南洼地为例,通过对地下水长期监测资料的分析,对地下水径流特征有了更进一步的认识,即:奎屯河入渗补给地下水后向西侧的径流量大于向东侧的径流量;奎屯河东侧地下水向下游径流的三个通道中,沿乌兰布拉克沟构造豁口的径流是主要的。这一认识对论证评价独山子石化第二水源地的地下水资源保证程度具有重要意义。

奎屯河流域土地利用/覆被及生态系统服务功能变化

【目的】分析25年来奎屯河流域土地利用／覆被与生态系统服务功能的变化，以期为该区域资源管理和生态经济协调发展提供理论基础。【方法】在3S技术的支持下，以1975年和2000年的TM图像解译数据为基础，采用谢高地的评价方法分析了25年来奎屯河流域土地利用／覆被与生态系统服务功能的变化特征。【结果】1975～2000年，奎屯河流域耕地、城乡建设用地、盐碱地和沙地有所增加，其他林地、草地、水域和沼泽的面积均减少；区域生态系统服务功能从1975年的3108．68×10^6元减少到2000年的2953．91×10^6元，减少量为154．77×10^6元，减少率为4．98％；【结论】生态系统服务价值降低说明该区域生态环境趋于恶化，将来区域发展必须加强生态环境保护力度。

奎屯河及玛纳斯河流域平原区地下水中氮素对砷迁移富集的影响

研究奎屯河及玛纳斯河流域氮素对地下水中As浓度的影响,可以深入了解研究区高砷地下水的迁移富集机理.通过对奎屯河和玛纳斯河流域的34个地下水样品的采集和测试,分析了研究区地下水的水化学成分以及地下水中硝酸盐、氨氮与砷浓度之间的关系,并探讨了地下水系统中氧化还原环境对砷迁移富集的影响.结果表明,奎屯河和玛纳斯河流域高砷地下水水化学类型分别主要为SO_4·HCO_3-Na和HCO_3·SO_4-Na型.研究区高砷地下水赋存于低Eh和NO_3^-,高NH_4^+/NT、Fe、Mn的还原性环境中,在水平上主要分布于流域的地下水排泄区、湖积平原处,奎屯河流域地下水样中砷浓度都超标且明显高于玛纳斯河流域;在垂直方向上,主要集中在80—200 m.地下水中砷浓度和NO_3^-浓度呈负相关关系,这是因为在由NO_3^-指示的处于氧化环境的地下水系统中,铁锰化合物未被还原,因此其吸附的砷的化合物也没有释放.地下水中砷浓度随着NH_4^+/NT增大而增大,NH_4^+/NT可以指示地下水系统的还原环境的强弱程度,NH_4^+/N_T越大,地下水系统还原环境越强,含砷化合物越容易产生还原性溶解,将其吸附的砷释放到地下水中,且五价砷被还原成三价砷.

奎屯河流域地下水砷、氟空间分布及成因

新疆奎屯河流域是典型的原生高砷、高氟地下水区。运用地下水水化学组分测试、Piper三线图、Gibbs图、离子比和灰色关联度等方法对奎屯河流域地下水砷、氟空间分布特征及影响因素进行了研究。结果表明,奎屯河流域水平方向上砷、氟含量由南向北呈增大趋势;垂直方向上,高砷、高氟地下水主要分别集中在75~200 m、和50~200 m井深处。石膏和萤石的风化溶解、强烈的蒸发浓缩、重碳酸氢根对砷、氟的吸附、以及Ca^(2+)置换出Na^(+)的过程都增大了研究区地下水中砷、氟的含量;pH、HCO_(3)^(-)是与砷、氟含量变化影响最密切的两种因素。

新疆奎屯河流域地下水砷富集因素

通过对奎屯河流域49组地下水样中常量元素(K、Ca、Na、Mg、S、Cl)、微量元素分析(As、Fe、Mn、F、P),研究了奎屯河流域高砷地下水的水化学特性,探讨了地下水中砷富集的影响因素.结果表明,奎屯河流域地下水pH平均值为8.16,地下水处于还原环境,且研究区沉积层深厚,地下径流更替缓慢,蒸发量大,年降雨量少.较高pH值、无机物、还原环境、干旱-半干旱的气候条件、封闭的地球化学环境及交替缓慢的水文地质条件为奎屯河流域地下水中砷的富集提供了有利条件.

奎屯河流域地下水地球化学特征及其对砷运移的影响

通过对奎屯河流域61组地下水水样、2个钻孔中44组不同深度沉积物样品中化学组分的分析,研究了该区水文地球化学特征及其对砷运移的影响.结果表明,研究区地下水中As浓度为未检出−444.40μg·L^(−1).高砷地下水主要分布在研究区下游还原环境的冲积细土平原区,水化学类型主要为SO_(4)·HCO_(3-)Na型和Cl·HCO_(3-)Na型.在还原环境的地下水中,无机As(Ⅲ)占总溶解性砷的22.7%.研究区C1、C2钻孔沉积物As含量为8.36-28.41 mg·kg^(−1)、8.69-21.01 mg·kg^(−1)(均值分别为15.26 mg·kg^(−1)、12.54 mg·kg^(−1)).黏土层As含量较高,砂层中As含量较低,表明沉积物中As含量与岩性关系密切.As通常在Fe、Mn含量高的沉积物中富集,但在强还原环境下,As与Fe、Mn含量呈现负相关.地下水中As的运移不仅受Fe/Mn的氢氧化物的还原溶解影响,还受PO_(4)^(3-)和HCO_(3)^(-)竞争吸附的控制.As(Ⅴ)是地下水中As的主要存在形式,大量的As(Ⅴ)可以减弱地下水中As在空间上的迁移能力.本研究为深入揭示研究区高砷地下水成因机理与地下水砷污染的防控提供科学依据.

奎屯河流域健康评价

以新疆典型的干旱内陆河流域--奎屯河流域为研究对象,在确定流域健康评价时空尺度的基础上,提出涵盖流域水资源健康、涉水生态环境健康、社会经济健康的评价指标体系,构建基于组合赋权与协调发展度的流域健康评价模型。结果表明:现状年(2015年)处于亚健康状态的分区有:子区1、子区2、子区3、子区6,综合评价指数分别为:0.419、0.404、0.408、0.401,协调发展类型为临界协调发展;处于不健康状态的分区有:子区4和子区5,综合评价指数为0.358和0.343,协调发展类型属于中度不协调衰退型。

新疆奎屯河流域高砷、高氟地下水的分布特征

以中国大陆第一个砷中毒病区新疆奎屯地区为研究区域,测定了该地区95个水样中砷、氟的含量和主要水化学因子。结果表明:奎屯河地表水为低砷低氟水,地下水中高砷水占61.36%,高氟水占28.41%。该地区高砷高氟地下水主要分布在奎屯河流域下游的西北部和中北部。高砷、高氟岩石是奎屯河流域地下水中砷、氟的原生来源,水文地质环境和强烈的蒸发使地下水中砷和氟逐渐富集,地下水的碱性和还原环境有利于含水层中砷和氟的释放。

气候变化下奎屯河流域径流特征分析

近年来,人类经济活动加快以及气候的变化,导致径流特征发生一定的变化,这为径流预报、水资源的合理规划及利用增加了难度。目前,随着气候的变化,奎屯河流域的径流特征也发生了极大的变化。根据1972—2017年奎屯河流域月径流量以及气温、降水实测数据,通过基本统计方法、累计距平法、MK检验等方法,分析了奎屯河流域两条主要河流在气候变化影响下的年内变化、年际变化和周期变化趋势等特性。结果表明:奎屯河与古尔图河年径流序列分布规律较为相似,主要体现在年径流分布较为集中,离散程度小,分布呈正偏,极值数据集中度较好;奎屯河、古尔图河,相对变化幅度均呈现减小的趋势且河流年内分配逐渐趋向均匀,其中奎屯河径流量46 a间平均上升速率为0.38×10^8m^3/10 a;古尔图河平均上升速率为0.214×10^8m^3/10 a;奎屯河、古尔图河年径流序列演化过程分别存在着4~8 a、10~15 a、20~25 a以及5~15 a、20~30 a尺度的周期变化规律,第1主周期分别为23 a和22 a;奎屯河径流量与气温Pearson相关性系数为0.703**,呈极显著相关的关系;古尔图河径流量与气温、降水Pearson相关性系数分别为0.698**、0.225**,呈极显著相关的关系。

准噶尔盆地奎屯河剖面安集海河组枝角类冬卵化石的发现及其地质意义

本文记述和图示了产于准噶尔盆地奎屯河剖面安集海河组中上段地层中的枝角类冬卵化石１新属、新种。该类化石的发现丰富了准噶尔盆地早第三纪非海相生物资料，为地层划分对比，特别是对其沉积环境的探讨提供了较可靠的依据。

奎—玛两河流域冰雹灾害时空分布规律及特征分析

利用奎—玛两河流域7个气象站和33个农业点(兵团团场,农场)1970—2005年4—9月的成灾冰雹资料,对其发生的天气气候规律、时空分布特征,本区域内分布情况及差异、移动路径、冰雹直径、强度等方面进行分析,旨在为该区域成灾降雹天气的分析预报提供背景依据。

新疆奎屯河流域平原区地下水硝酸盐氮空间分布特征及成因分析

硝酸盐氮是反映地下水面源污染的主要指标,研究地下水硝酸盐氮空间分布特征及成因,对防治地下水污染具有重要意义。本文通过对奎屯河流域平原区154组地下水样品测试数据的处理,分析了地下水中硝酸盐氮的空间分布特征,探讨了其成因。结果表明:(1)浓度变化空间分布特征显著,在水平方向上,从南北两侧砾质平原至研究区中部细土平原先增加后减少,在砾质平原的冲洪积扇前缘达到最大,中部细土平原最低;在垂直方向上,单一结构潜水含水层深层大于浅层,多层结构潜水-承压含水层潜水大于承压水。(2)此分布特征是包气带及含水层岩性、潜水埋深、酸碱环境,以及土地利用等因素综合作用的结果。