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“三江”河源地区主要河流的水资源特征_地理论文

作者:佚名  来源:不详  发布时间:2006-12-14 12:21:15  发布人:yujklj68kfg

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摘要:该文在长江、黄河、澜沧江河源地区水资源特征分析研究的基础上,重点对河源地区主要河流的水化学特征进行了较为全面的研究。分析了各干、支流河水的主要离子成分、水化学类型、河水的矿化度、总硬度、总碱度以及河水的主要微量元素组成。并根据中国生活饮用水水质标准和工农业生产用水标准的要求,对“三江”河源地区主要河流的水质状况进行了评价。

关键词:“三江”河源地区;河流水化学;水质评价

中图分类号:TV211

文献标识码:A

文章编号:1000-3037(2001)06-0493-06

  “三江”河源地区是我国长江、黄河和著名的国际河流澜沧江—湄公河的发源地,位于青海省南部,它南邻西藏,西连新疆,东接四川,北以海西蒙古族藏族自治州、海南藏族自治州的共和、贵南、贵德三县及黄南藏族自治州同仁为界。地理位置介于东经 89°24′~102°23′,北纬 31°39′~36°16′之间。行政区域辖青海省的玉树、果洛两个藏族自治州全境以及黄南、海南、海西 3 个藏族自治州所辖的泽库、河南、兴海、同德 4 县和被称为“生命禁区”的唐古拉乡,总面积达 31.8×104km2,占青海省土地总面积的 44.1%。三江河源地区被誉为“中华水塔”,是我国长江、黄河中下游地区和东南亚国家生态环境安全和持续发展的生态屏障,因此,对水资源的质量、数量及其特征的研究便十分必要。

1“三江”河源地区的主要河流及其径流特征

1.1 主要河流

  长江、黄河和澜沧江三大河流均发源于青海省玉树藏族自治州,由唐古拉山的余脉格群尕牙—格拉山以及巴颜喀拉山构成的骨干地形,形成三大流域的分水岭,河流自西向东或向东南方向而去,属长江、黄河、澜沧江三大水系的大小河流共有 180 多条,且河道深长、水量充足,特别是“三江”的源头地区,地面平缓,不易排水,故常形成众多的高原湖泊和沼泽地;加上独特的高原冰川构成的庞大的固体水库,所以,这里有“中华水塔”的美称。

  境内主要分外流河和内流河两大类。外流河主要是通天河、黄河、澜沧江(上游称扎曲)三大水系,支流有雅砻江、当曲、卡日曲、孜曲、结曲等大小河川并列组成。流域总面积为 237957km2,多年平均总流量为 1022.3m3/s,年总径流量 324.17×108m3,水能理论蕴藏量为 542.7×104kW。

  内流河主要分布在西北一带,为向心水系,流向内陆湖泊,积水面积 45230km2,注入湖泊的河流大部为流程较短的季节河。主要河流有兽松曲、巴日根曲、兰丽河等 50 余条,年总径流量大于 0.5×108m3 的有 10 余条;以融冰雪补给为主,其流量随融冰雪、降水的变化而变化;多年平均流量为 35.32m3/s,年总径流量为 11.2×108m3;水能理论蕴藏量为 1.15×104kW。

1.2 主要特征

  由于“三江”河源地区地域辽阔,又处于青藏高原的腹地,具有独特的气候条件和地域特征,因而地表水和地下水在补给来源、分布规律、年际年内变化等各方面都具有独特的性质;①“三江”河源地区地形起伏较大,气候差异明显,降水时空分布不均匀,东南部与西北部由于降水量的差别,径流变化亦较大;②因径流以融冰雪补给为主,并与降水混合补给,故年内变化较稳定,多年平均径流量趋于常数,年内分配具有周期性;③山区河流、湖泊、地表水体是地下水排泄的场所,尤其是通天河和澜沧江河源地区下段的河谷深切,地下水几乎全部转化为地表水。

2 森林集水区研究

  “三江”河源地区的河川径流在其形成和汇流过程中,因自然条件的不同,各种补给水源和流水溶蚀岩石、地表风化物和土壤中的组成物质,使得河水富集各种离子的情况也存有差异,分析河流水化学特征及其变化规律,是评价水质优劣的重要内容之一。

  为深入研究和调查原始自然状态下的水环境背景值,对“三江”河源地区的干流及主要支流的河水共 22 个点采集了水样,采样位置见图 1。水样经中国科学院地理科学与资源研究所检测,共测定了 Ca2+、Mg2+、Na 、K 四种阳离子和 CO32-、HCO3 、Cl 、SO42-4 种阴离子以及 30 多种微量元素的含量。

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图 1“三江”河源地区水样点位置图
Fig.1 Locations of water sampling sites in the Sanjiang Sources

2.1 河水的化学类型及矿化度

  根据所取水样的化学分析数据,按照水文地质学的常用方法[1],根据每一升水中主要阴、阳离子的毫克当量数 (me/l),将河水分为三类,即重碳酸盐类、硫酸盐类和氯化物类。此次检测水样的化学类型主要为重碳酸盐类和氯化物类,水化学类型及分析数据见表 1。

表 1 澜沧江、长江、黄河河源地区河水水化学分析表
Table.Analytical data of water chemistry of the major rivers in the Sanjiang Sources

水样
代号
采样地点采样时间
2000 年
(月-日)
水温
(℃)
pH
主要阴离子含量 (mg/l)主要阳离子含量 (mg/l)主要微量元素含量 (mg/l)水化学
类型
总矿化度
(mg/l)
总硬度
(mg/l)
总碱度
(mg/l)
CO32-HCO3-Cl-SO42-Ca2+Mg2+K+Na+FeMnCuZnCrPbBa
Q1扎那曲河口07-0813.06.5-136.34461.15559.20176.8035.716.36335.500.00050.010.0090.00040.0030.00070.06Cl-Na1642.911.762.23
Q2扎阿曲河口07-0810.06.5-71.25130.3013.4974.3012.962.3317.970.00050.010.0090.00040.020.00070.05Cl-Ca286.974.781.17
Q3尕纳松多汇合口07-0810.56.5-136.30263.05131.23101.9019.993.31128.000.00050.0020.0060.0050.00050.00070.05Cl-Na715.636.732.23
Q4杂多县城07-027.06.5-212.60102.30352.40153.9024.883.7789.393.180.270.030.030.00050.00070.09SO4-Ca832.949.733.48
Q5囊谦06-26116.03.48453.9765.23165.71147.3024.554.9151.914.4640.5660.0020.0540.03270.02760.42HCO3-Ca461.419.377.56
Q6君乃沟06-265.86.03.87161.701.9991.7473.469.651.912.710.9520.3240.00090.7240.00640.02800.23HCO3-Ca178.454.462.78
Q7沱沱河桥下07-1212.06.06.39207.09471.17161.8698.0522.5516.60316.305.1530.7960.00370.11470.04870.04920.469Cl-Na1201.626.743.61
Q8通天河桥下 107-1211.06.01.80312.4047.6894.62105.3014.294.9643.793.410.7920.00420.09710.050.04720.234HCO3-Ca472.056.435.18
Q9江根河07-117.06.20.60125.0822.1931.2247.787.672.237.390.690.2310.0020.030.050.04280.467HCO3-Ca182.303.012.07
Q10布曲燕石坪07-0912.07.0-269.0826.9875.84103.6012.642.4111.183.4040.7920.00290.05810.04410.04060.463HCO3-Ca370.596.214.41
Q11楚玛尔河07-0612.57.20.45242.05618.6586.9480.9036.866.60368.001.8020.4670.00120.04360.00710.03630.464Cl-Na1321.237.073.98
Q12通天河七渡口07-0613.06.56.36107.88371.999.42133.5022.055.93136.102.4080.7860.00200.06820.03960.03560.036Cl-Na831.618.471.98
Q13色吾河桥下07-0413.06.73.63211.1891.4319.6089.0020.882.2417.672.4110.6080.00190.04020.03330.03100.465HCO3-Ca352.456.153.58
Q14聂恰河交汇处07-0212.07.32.46150.22137.8134.63112.1014.472.247.511.8730.4700.00180.0450.03330.02960.466HCO3-Ca388.26.772.54
Q15通天河桥下 207-0215.07.06.54241.87208.71132.6194.7522.746.04140.501.8650.4710.00110.05510.03580.03030.467HCO3-Ca734.696.64.18
Q16聂恰河(县城)07-029.06.52.25180.2424.2128.2458.7811.082.249.180.6930.2550.00180.0390.03960.03480.254HCO3-Ca226.793.843.03
Q17通天河曲麻莱南06-2814.56.03.03296.79194.7197.0795.5829.754.97117.501.5670.4730.00140.06140.03850.03300.469HCO3-Ca692.577.224.97
Q18通天河(玉树)06-2313.57.011.46541.1647.3339.0582.0222.825.15122.401.3090.4730.00130.05360.00720.03470.469HCO3-Ca602.125.979.25
Q19源头06-2976.74.35168.44.9982.1375.686.131.9199.3520.35780.2380.0010.02970.00540.02580.280HCO3-Ca352.964.282.90
Q20扎陵湖06-25137.85.99205.4653.0736.7334.6422.933.4253.540.00050.0120.00020.01210.00460.00090.057HCO3-Na313.053.623.57
Q21第一桥下06-2613.56.54.11198.311346.5113.849.7631.74.88688.240.94060.2520.0010.02920.03170.0270.299Cl-Na1838.295.093.39

  河水矿化度的地区分布规律与地质条件、河水的补给方式等关系密切。“三江”河源地区河水矿化度有 3 种类型:低矿化度水 (100~300mg/l)、中等矿化度水 (300~500mg/l)、较高矿化度水 (500~1000mg/l)[2]。“三江”河源地区河水大部属中等矿化度水,只有澜沧江河源地区的扎那曲河口采样点、青藏公路沱沱河桥下采样点、与通天河汇合处的一级支流楚玛尔河采样点和黄河第一桥下采样点的河水属较高矿化度水。扎曲上游的扎阿曲、扎曲的支流君乃沟、通天河上游的江根河及通天河的支流聂恰河等,年降水量在 500mm 以下,甚至不足 300mm 左右,由于高山湿度大,土壤被强烈淋溶,易溶盐贫乏,加之雪下土壤冻结,融水仅从近地表土壤中淋溶少量盐类,故矿化度较低,一般在 300mg/l 以下。2000 年 7 月在江根河测得其矿化度为 182.3mg/l,在君乃沟测得河水矿化度为 178.5mg/l,在扎阿曲河口测得河水矿化度为 286.97mg/l。在长江上源沱沱河、支流楚玛尔河、可可西里盆地、澜沧江上源扎那曲、黄河第一桥所采水样,矿化度都在 1000mg/l 以上。由于以上河流流经地段冬寒夏凉,干燥多风,地表寒冻风化强烈及地质断裂构造,有利于水流溶蚀和下渗过程,使得部分河流以地下水补给为主,在蒸发作用下,潜水和土壤水分沿毛细管上升,将部分淋溶盐类带到地表产生积盐现象,沱沱河、楚玛尔河、扎那曲等河地表有明显的聚集盐层,盐分随水流汇入河中,使河水矿化度升高。这些地区河水化学类型均过渡为氯化物盐类。“三江”河源地区河水矿化度总的趋势是以降水补给为主的河流较低,融雪补给为主的略高,地下水补给为主的最高,尤其是层间地下水补给的则更甚。河水矿化度的大小除与河水补给来源及流域下垫面之土壤、岩石有关外,雨量稀少、气候干燥、蒸发剧烈、气温日差大也是其重要因素之一。“三江”河源河水矿化度情况见图 2。

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图 2 河水矿化度情况
Fig.2 The mineralization of the river water in the Sanjiang Sources

2.2 河水的主要离子

  “三江”河源地区河水的化学离子组成虽各具特色,但大部分河流阴离子中以 HCO3 占优势,阳离子中以 Ca2+为主,以毫克当量为单位,阴离子 HCO3 >Cl >SO42-,阳离子 Ca2+>Na +K >Mg2+。在长江上源沱沱河、支流楚玛尔河、澜沧江上源扎那曲、黄河第一桥所采河水水样在离子组成上是 Cl >HCO3 >SO42-,Na +K >Ca2++Mg2+

  HCO3 及 Ca2+离子主要来源于碳酸盐的溶解,其溶解过程与水中 CO2 含量有关,“三江”河源地区大部分河流阴离子以 HCO3 占优势,阳离子以 Ca2+为主,其原因可能在于境内分布有大理岩、白云岩、石灰岩等富含碳酸盐矿物的岩石,同时水热条件充分,为碳酸盐溶解创造了有利条件,致使水中聚集了足够的 HCO3 及 Ca2+离子,在水化学中占绝对优势。引人注目的是沱沱河、楚玛尔河、扎那曲等河水中的 Cl 及 Na 离子均较高。Cl 、Na 离子主要来源于地表富集的盐分,随着矿化度增高而增高,氯化物存在于干旱区内陆湖沉积物中,干旱区的岩盐是天然水中 Na 的重要来源。

2.3“三江”河源地区河水的总硬度和总碱度

  河水的总硬度主要是由水中含有钙和镁的碳酸盐、重碳酸盐,其次是硫酸盐、氯化物以及其它矿物质溶解而形成。通常以 Ca2++Mg2+的 me/l 之和表示。如前所述,“三江”河源地区河水是以中等矿化度为主,所以,大部分河流的阳离子以 Ca2+含量占优势,其次是 Mg2+,并在一定范围内随矿化度增高而增大,当矿化度达到 500mg/l 以上时,Na +K 含量占有一定的优势。各河流总硬度与矿化度之间的变化关系见图 3。

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图 3 河水总硬度与矿化度关系图
Fig.3 Relationship between the total hardness and mineralization of the river water

  从图 3 可看出,河水总硬度与矿化度关系密切,一般随着矿化度增加,总硬度也增大。“三江”河源地区河水总硬度变化在 3.01~11.76me/l 之间,比相邻地区柴达木盆地河水的总硬度 2.47~7.45me/l 偏大[3],但绝大部分河水总硬度在 4~6me/l 之间,属中等硬水;只有江根河、聂恰河和扎陵湖入口处采样点属软水,它们的总硬度分别是 3.01、3.84 和 3.62me/l;扎那曲河口采样点、杂多县城、囊谦、楚玛尔河及通天河七渡口段河水的总硬度在 7.07~11.76me/l,属硬水。

  天然水中总碱度通常情况下以 CO32-与 HCO3 的 me/l 之和表示,其中分为碳酸盐碱度和重碳酸盐碱度。室内分析只有杂多县以上的澜沧江河源地区无检出 CO32-离子外,其余各河的 CO32-离子含量在 0.45~11.46mg/l 之间,河水碱度主要是重碳酸盐碱度。“三江”河源地区河水碱度值在 1.17~9.25me/l,多数河流河水碱度值为 2.0~4.0me/l。河水总碱度与矿化度的关系为:当矿化度在 600mg/l 以下时,总碱度随矿化度增高而增高,当河水中硫酸盐、氯化物含量增高引起水化学类型变化时,河水碱度增高速度大为减缓,这种现象与前人所报导的情况类似[4]。如扎那曲河口河水的总矿化度在 1642.90mg/l,SO42-离子为 559.20mg/l,Cl 的含量 461.15mg/l,其总碱度值只有 2.23mg/l。因此,河水总碱度随矿化度增高而增高的关系还受水化学组成物质分配关系的制约(图 4)。

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图 4 河水总碱度与矿化度关系图
Fig.4 Relationship between the total alkalinity and mineralization of the river water

2.4“三江”河源地区主要河流的水质评价

  河流水化学成分与人类生存和社会发展关系密切,因而受到人们的普遍关注。这些河流的水是本地区农牧业生产和人们生活所需要的主要地表水来源。它们的水质情况如何?对农牧业或人畜饮水是否适宜?现将实测河水的 pH 值、矿化度、河水的总硬度及微量元素分析如下。

  根据中国生活饮用水水质标准要求,pH 值在 6.5~8.5 之间,矿化度不超过 1000mg/l,总硬度(以 CaCO3 计)不超过 450mg/l(1me/l 的硬度等于 50mg/l 的 CaCO3)。氯化物 250mg/l,硫酸盐 250mg/l。因水样的 pH 值为野外用试纸所测,精度不高,仅作参考,在此不作评述。在“三江”河源地区 2000 年 6~7 月所采集的 21 个水样中,澜沧江的支流扎那曲河口段(水样号 Q1),无论是矿化度还是总硬度均不符合我国生活饮用水水质标准;在青藏公路所经过的沱沱河桥下所采水样(水样号 Q7)、通天河支流楚玛尔河(水样号 Q11)、黄河第一桥下(水样号 Q21)总矿化度较高,均不符合我国生活饮用水水质标准;在澜沧江的支流扎曲河杂多县城段(水样号 Q4)和囊谦段(水样号 Q5)总硬度较高,不符合生活饮用水水质标准。

  工农业生产一般都要求用矿化度低的水。农业用水矿化度过高,不仅不利于作物生长,而且会使土壤盐渍化,一般灌溉用水的矿化度小于 1000mg/l,本次所采水样作为灌溉用水只有澜沧江的支流扎那曲河口段,河水总矿化度为 1642.9mg/l(水样号 Q1);通天河支流沱沱河河水总矿化度为 1201.6mg/l(水样号 Q7);通天河支流楚玛尔河 1321.2mg/l(水样号 Q11);黄河第一桥下河水总矿化度为 1838.3mg/l(水样号 Q21),属于高矿化度水,不适合直接作为工农业生产用水。

  微量元素在河水中含量很少,仅占元素总量的 2% 左右,虽然不能决定河水的化学类型,但它们对生命过程却起着很大的作用。很多元素积极参加生命过程,在天然水中含量不足或过量都会引起某种特殊的地方病,在水和土壤中缺少或没有微量元素也会引起植物和蔬菜中微量元素的缺乏。

  根据我国《生活饮用水卫生标准 GB5749~85》对微量元素的要求,铁 (Fe) 含量标准为 0.3mg/l、锰 (Mn) 含量为 0.1mg/l,铜 (Cu) 含量为 1.0mg/l,铅 (Pb) 含量为 0.05mg/l,锌 (Zn) 含量为 1.0mg/l。此次采集的大部分水样微量元素 Fe、Mn 含量超标,其余的微量元素均符合生活饮用水水质标准。

参考文献

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