（阜康市水利局，新疆 阜康 831500）

1 項(xiàng)目區(qū)概況

新疆自治區(qū)深處西北內(nèi)陸，第一產(chǎn)業(yè)所占比重很大（約45%），對(duì)耕地和灌溉用水需求較大。但隨著灌區(qū)內(nèi)耕地、人口、牲畜數(shù)量的不斷增多，對(duì)水資源需求量越來越大，而地表水面臨的污染問題愈發(fā)嚴(yán)重，所以對(duì)地下水資源開采量也逐漸增大，地下水水位和水質(zhì)問題逐步顯現(xiàn)，嚴(yán)重威脅了當(dāng)?shù)厝藗兊纳?cái)產(chǎn)安全。

MNSH灌區(qū)總灌溉面積21.09萬hm2，年灌溉用水量16億m3（其中地下水占30%），是全國特大型灌區(qū)之一。灌區(qū)屬中溫帶大陸性干旱荒漠半荒漠氣候，其基本特征為：四季分明，夏季炎熱、冬季寒冷，蒸發(fā)大于降水，溫差較懸殊，災(zāi)害性氣候時(shí)常發(fā)生。

2 灌區(qū)地下水水位動(dòng)態(tài)變化分析

2.1 灌區(qū)地下水埋藏、賦存及分布規(guī)律

2.1.1 潛水情況

經(jīng)地質(zhì)勘查，MNSH灌區(qū)潛水賦存于地表以下5～20m的粉細(xì)砂、細(xì)砂地層中，補(bǔ)給來源主要來自地表水的轉(zhuǎn)化。潛水賦存的總體規(guī)律是西部、南部埋藏淺，一般1.5～3m，往北部埋深逐漸增大至2.5～5m，沙漠地帶由于地表水補(bǔ)給來源少，潛水埋深一般大于5m。灌區(qū)潛水埋深面積如表1。

表1 灌區(qū)潛水埋深分布面積

2.1.2 承壓水情況

MNSH灌區(qū)承壓水賦存于潛水含水層之下，含水層巖性在南部主要為含土礫石、粗砂，向北漸變?yōu)楹良?xì)砂和粉砂互層。其中南部地形高于北部，含水層顆粒相對(duì)較粗，富水性較好，水頭埋深在地表以下5～20m，向北逐步降至地表以下20～30m，部分地區(qū)由于開采量較大，降至35m以下。

2.2 主成分分析法在地下水動(dòng)態(tài)變化中的應(yīng)用

2.2.1 主成分分析法原理

主成分分析法其本質(zhì)是在較多變量中選取較少代表性變量來簡化計(jì)算，而變量所包含的信息量可由貢獻(xiàn)率反應(yīng)。一般認(rèn)為當(dāng)其累計(jì)貢獻(xiàn)率大于85%，則該變量選取合理。 累計(jì)貢獻(xiàn)率Q計(jì)算如式（1）［1］。

式中 Q為累計(jì)貢獻(xiàn)率；λk為特征值。

MNSH灌區(qū)地下水動(dòng)態(tài)受多方面影響，因此采用主成分分析法對(duì)區(qū)域內(nèi)影響地下水水位因素進(jìn)行探討，包括降水量（x1）、蒸發(fā)量（x2）、開采量（x3）、月平均氣溫（x4）、平均風(fēng)速（x5）、最大凍土埋深（x6）共6個(gè)指標(biāo)［2］從中確定影響地下水動(dòng)態(tài)變化的主要影響因素。

2.2.2 主成分分析法的應(yīng)用

本次選取項(xiàng)目區(qū)中4眼觀測(cè)井2006～2016年的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分析影響因素和地下水水位變化之間關(guān)系，具體如表2（1#井部分?jǐn)?shù)據(jù)）［3］。

表2 地下水水位動(dòng)態(tài)變化及影響因子數(shù)據(jù)

本項(xiàng)目以監(jiān)測(cè)井的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過利用相關(guān)系數(shù)矩陣計(jì)算各因素的特征值和貢獻(xiàn)率，并根據(jù)相關(guān)模型得到主成分載荷矩陣（如表3）。通過分析表3數(shù)據(jù)可知：在第1主成分中，x1，x2，x3，x4對(duì)地下水水位有較大影響［4］；在第2主成分中，x3，x5影響較大；在第3主成分中，x6影響最大。綜合來看，影響瑪納斯河灌區(qū)地下水水位的主要因素為降水量、蒸發(fā)量、人為開采3大因素。

表3 主成分載荷矩陣

3 單因子指數(shù)法在灌區(qū)地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

3.1 單因子指數(shù)法原理

單因子指數(shù)法是將某種污染物實(shí)測(cè)濃度與該污染物評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，選取水質(zhì)最差的類別即為最終的水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果，以此確定水體中的主要污染源，簡化了其他因子的影響［5］。

水質(zhì)單因子污染指數(shù)Fi計(jì)算如式（2），當(dāng)Fi＞1時(shí)，表明水體受到污染，F(xiàn)i數(shù)值越大，則污染越嚴(yán)重。

式中 Ci為水體中某組分實(shí)測(cè)濃度（mg/L）；Co為水體中某組分評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（mg/L）。

3.2 單因子指數(shù)法的具體應(yīng)用

本項(xiàng)目從眾多水質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)中選取pH值、大腸桿菌數(shù)、氨氮含量、揮發(fā)性酚類、氯化物、總硬度等6個(gè)指標(biāo)對(duì)MNSH灌區(qū)地下水水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

各指標(biāo)的具體標(biāo)準(zhǔn)如表4［6］。

表4 本項(xiàng)目指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

本項(xiàng)目分別從20個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)取水樣進(jìn)行化驗(yàn)，得出圖1結(jié)果：

（1）測(cè)點(diǎn)6，7，8，16水樣中大腸桿菌數(shù)量較多（分別為13，12，14，49）， 說明這些區(qū)域水中含有較多細(xì)菌，這與當(dāng)?shù)剞r(nóng)民養(yǎng)殖污水亂排亂放直接相關(guān)。

（2）部分監(jiān)測(cè)點(diǎn)水體硬度較大，和水體賦存巖層有關(guān)。

（3）大部分測(cè)點(diǎn)水質(zhì)較好，完全滿足日常飲用要求。

圖1 灌區(qū)內(nèi)20個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)單因子評(píng)價(jià)

4 結(jié)語

地下水水位變化及水質(zhì)分析，MNSH灌區(qū)地下水水位受降水、蒸發(fā)、人為開采3方面影響較大，建立合理的開采制度勢(shì)在必行；灌區(qū)內(nèi)很多地區(qū)地下水大腸桿菌超標(biāo)，發(fā)展清潔環(huán)保型畜牧業(yè)也是灌區(qū)生態(tài)建設(shè)的重要內(nèi)容之一。

參考文獻(xiàn)：

［1］劉志國，王恩德，付建飛，等.河北平原地下水水位的時(shí)空變異［J］.東北大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2007，28（5）：717-720.

［2］李小龍，楊廣，何新林，等.瑪納斯河流域地下水水位變化及水量平衡研究［J］.水文，2016，36（4）：85-92.

［3］唐曾，韓興勇.基于主成份分析法的中國水產(chǎn)苗種產(chǎn)業(yè)區(qū)域劃分及影響因素研究［J］.中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2014（2）：89-94.

［4］羅芳，伍國榮，王沖，等.內(nèi)梅羅污染指數(shù)法和單因子評(píng)價(jià)法在水質(zhì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用［J］.環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2016，41（5）：87-89.

［5］朱靈峰，王燕，王陽陽，等.基于單因子指數(shù)法的海浪河水質(zhì)評(píng)價(jià)［J］.江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40（3）：326-327.

［6］羅孝芹，張強(qiáng)，陳麗影，等.基于單因子指數(shù)法的貴陽市南明河上游區(qū)綜合水質(zhì)評(píng)價(jià)［J］.地下水，2016，38（1）：80-82.