摘要：2014年，为解决理塘县包虫病区人民生活用水问题，同时遏制包虫病在这一地区的蔓延，四川省政府启动了甘孜州理塘县包虫病区地下水调查与打井供水工程。同年，四川省冶金地质勘查局水文工程大队完成了对理塘县县域范围内地下水调查工作，采集地下水水样261件。本文对理塘县地下水类型进行化学类型分类，利用主成分分析综合评分法对地下水质量进行分析评价，探寻水样采集处地形地貌、地层岩性、地下水化学类型、地下水质量之间的联系，为四川甘孜地区日后进一步解决人民生活用水提供依据，提高成井率，避免因水质不达标而造成废井的情况发生。
关键词：水质评价；地下水质量；水文地质
1研究区概况
理塘县位于四川盆地西部甘孜藏族自治州西南部，东邻雅江县，南接乡城县、稻城县及凉山州的木里县，西靠巴塘县、白玉县，北接新龙县。地理坐标：北纬28°59′～30°43′、东经99°42′～100°56′。
县内地下水类型有以下三种：第四系松散岩类孔隙水、基岩裂隙水和岩溶裂隙水。
松散岩类孔隙水主要分布于理塘县城、禾尼乡毛垭坝片区、上木拉乡、中木拉乡及下木拉乡等无量河沿岸山间断陷河谷盆地中。该类型含水层富水性变化较大，涌水量的大小，主要取决于含水层岩性、厚度及分布范围，经调查可分为单井涌水量大于1000m3/d和100-500m3/d。
基岩裂隙水主要分布于冰蚀地区、极高山和丘状高原地区，主要赋存于砂板岩和岩浆岩的风化带裂隙之中。大部分地区泉流量0.1-1L/S，地下径流模数1-3L/S•km2，部分地区富水性较好，泉流量大于1L/S，地下径流模数3-6L/S•km2。
岩溶裂隙水主要分布于县域西侧的喇嘛垭乡、章纳乡及理塘-木拉一带的麦洼乡、德巫乡和下木拉乡，含水层多呈南北展布的条带，以碳酸盐岩为主。
2 地下水取样与水化学分析
2.1地下水取样位置及取样时间
此次采集地下水样261件，全县均有采样，其中沿318国道、217省道附近等人口较集中的重点调查区取样点相对密集。为探寻地层岩性对地下水化学类型的影响，出露位置与水中矿化度的高低的关联。因此，此次取样时详细记录了取样点的，取样位置、地层岩性，见表2.1-1 。
表2.1-1 各地层水样数量统计表
2.2样品测试
各水样检测项目有：pH值、总矿化度、总硬度、色度、浑浊度、氯盐、硫酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、氨氮、耗氧量及腐殖酸总量等。[1][2]
2.3 地下水化学特征与地层岩性、地形地貌关联分析
根据分析结果，地下水主要划分为三种化学类型：重碳酸钙型水，重碳酸钙镁型水，重碳酸、硫酸－钠、钙、镁型水。
（１）重碳酸钙型水：地域上分布较为零散，含水层组为上三叠统图姆沟组上段、曲嘎寺组及下二叠统夹层碳酸盐岩。根据区域资料，岩石质
井时，应选择合适的位置，使得水的硬度过高或TDS过低。
表3.2-1 各水质指标相关系数矩阵
在对水质各指标进行相关性分析后得到表3.2-1的各指标间的相关系数矩阵，两指标之间的相关系数绝对值越大，则该两指标之间的相关性越大。从表3.2-1中可以看出：NO3-和NH4-之间的相关系数绝对值为0.573，说明二者存在着较大的相关性；而TDS和NH4-相关系数接近0，说明二者间相关性最差，其它各指标间相关性可以此类推。
表3.2-2 水质指标方差分解主成分提取分析表
主成分提取个数以其对应的特征值大于1的前若干个主成分为原则，特征值表征该主成分影响力度的大小，特征值小于1的成分解释力度不够，不能作为主成分。表3.2-2表明，前两个主成分累积方差达61.214%，对应特征值均大于2，能够解释大部分数据，因此选择这2个主成分进行提取分析。
图3.2-1 碎石图图 3.2-2 各水质指标在主成分空间上的投影
图3.2-1直观地将各个指标特征值表示在图中：指标1、2特征值均大于2，特征值大于1的指标共3个，由于指标3特征值略大于1，因此指标3不能作为主成分进行解释。
图3.2-2为各指标在主成分空间上的投影，各指标离中心越远，说明该指标与主成分之间的相关系数越大，而距离越近的指标，说明这些指标关系较紧密。从图中可以看出：NH4+与NO3－和Cl－关系较为密切；SO42－与TDS和总硬度3个指标关系较为密切，该图直观地表明了各指标间的亲疏关系。
表3.2-4 各水样主成分得分及综合得分
综合得分由主成分得分与方差贡献率之积得出。由表3.2-4可以看出：水样J0098水质情况最好，而水样J0042水质情况最差，所有261个样品水质优劣情况一目了然。
通过水质指标主成分分析综合评分，对于从大样本数据中发现主要指标并用若干少数指标代替后，便于对复杂问题进行快速分析，综合反应水质优劣情况。
4 结语
（1）地下水的化学类型与所在含水岩组关系密切。通过3.2节分析可知：碳酸盐岩分布地区地下水中重碳酸根含量占主导作用，对于硫酸镁含量较高的岩层中，地下水中镁离子含量相比其它地区含量较高。因此，不同含水岩组，组成岩石不同，则其矿物，化学成分及可溶盐岩的含量和溶解度也不同。
（2）地形地貌对地下水化学特征的影响主要反映在对地下水径流时间的影响上，而地下水径流时间又控制着含水层中矿物质在不中溶解度的大小。通过分析，地下水径流时间与水中TDS及总硬度呈较大相关性，而对NH4+和NO3－以及pH值影响较小。取样点所在位置地下水循环路径越长，循环深度越深则水中TDS越大。另外，在高山、极高山地区，随着海拔升高，TDS呈负相关性。
（3）通过对水样水质与取样位置进行统计分析，以正长岩及二长岩为主的花岗岩地区，地下水化学类型以重碳酸镁型为主，水质一般；以砂岩、板岩、片岩为主的地区，地下水化学类型以重碳酸、硫酸－钠、钙、镁型为主，水质较好；对于碳酸盐岩地区，地下水化学类型以重碳酸钙型为主，水质较好。
（4）在该类地区开展打井工作时，应首先明确拟设井位地层岩性，这基本确定了井水化学类型，其次选择合适的位置，使得井水的硬度不过高或TDS不过低。不可仅考虑一个影响因素，需综合考虑井位所处位置地层岩性、径流循环速度、位置高程以及裂隙发育程度等因素，以提高成井率，避免因水质不达标而造成废井的情况发生。
参考文献
[1]国家技术监督局.GB/T14848-93 地下水质量标准[S].北京:中国标准出版社,1993.
[2]杨竞,童祯恭等. SPSS软件对饮用水水质进行主成分分析评价的运用[J].环境科学与技术,2011,34(7).
[3]王文强.地下水水质评价方法浅析[J].地下水,2007,29(6):37～39.
[4]刘汉臣.鸡西市区地下水水质评价分析[J].黑龙江水利科技,2011,39(6).
论文作者:江忠荣
论文发表刊物:《基层建设》2018年第19期
论文发表时间:2018/9/10
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