关中盆地浅层地下水水文地球化学分布规律研究

　　地下水化学成分的时空分布、演变规律、形成作用和控制因素的研究，是水文地球化学的基本研究任务[1]。通常采用的研究方法有野外调查取样分析、数理统计、水文地球化学模拟等三大类[210]。而对于大量数据的区域性规律总结，数理统计方法具有独特的优势。本文针对关中盆地区域，遵循突出重点区域原则，采取水样162个，运用描述性分析、相关性分析、主成分分析等数理统计方法，对浅层地下水水化学成分特征及其形成作用进行了研究。

　　1研究区概况

　　关中盆地位于陕西省中部，西起宝鸡，东至潼关，南依秦岭，北靠北山，是一个三面环山、东西敞开的盆地。盆地东西长约360km，南北宽窄不等，面积约1.9×104km2。地形自山区向盆地中心呈阶梯状降落，西部海拔700～800m，东部最低为325m。降水量由南向北递减，年降雨量530～1000mm，蒸发量1000～1200mm。

　　关中盆地为新生代断陷盆地，南侧以秦岭褶皱带为界，北侧以北山为界，东端受黄河排泄，使地下水与汾河流域切断联系，成为一个独立的水文地质单元[11]。盆地内潜水主要受控于3个含水岩组：冲积砂、砂砾卵石层孔隙含水岩组；洪积砂、砂卵石、亚黏土孔隙含水岩组；风积黄土孔隙裂隙含水岩组。由于地下水赋存、补给、径流、排泄条件的差异，关中盆地可划分为三个天然的水文地质分区：渭河以南山前洪积扇与黄土台塬水文地质区、渭河冲积平原水文地质区和渭河以北山前洪积扇与黄土台塬水文地质区[1112]。

　　2样品采集与测试

　　2011年10月3日至11月27日在研究区进行了野外取样，共采取162组浅层地下水水样，取样位置见图1。对全部水样进行现场测试水温、pH和电导率，并在建筑材料工业地质勘查中心陕西测试研究所进行水质全分析。其中：Na+、K+采用火焰原子吸收分光光度法测试；Ca2+、Mg2+采用EDTA滴定法测试；SO42-、Cl-采用离子色谱法测定；HCO3-、CO32-采用酸碱滴定法测定。

　　3研究方法与结果分析

　　面对大量的水化学分析数据，数理统计方法相对其他方法具有更为快捷地认识地下水水化学成分特征及演化规律的优势。因此本文选择数理统计方法中的描述性分析、相关

　　图1关中盆地地下水取样位置分布

　　Fig.1DistributionofgroundwatersamplesintheGuanzhongBasin

　　性分析、主成分分析，利用SPSS软件，对地下水中的常量离子进行统计分析。

　　3.1描述性分析

　　对研究区162件水样的水化学成分进行统计特征值分析（表1）。表1关中盆地地下水水化学成分统计特征值

　　3.2相关性分析

　　相关分析是研究随机变量之间相关关系的一种统计方法，用于判断变量之间是否存在依存关系，并探讨具有依存关系变量的相关方向以及相关程度，揭示各个变量相似相异度及来源的一致性、差异性。当相关系数r>0时，呈正相关；r<0时，呈负相关；当|r|=1时，称为完全相关；当0.7<|r|<1时，称为高度线性相关或强线性相关；当0.4<|r|<0.7时，称为显著线性相关；0<|r|<0.4时，称为低度线性相关；当r=0时，完全不相关。各个变量相关性显著，说明具有相似的形成机制或相同的来源方式[13]。

　　本文利用SPSS统计软件，计算关中盆地浅层地下水的Person相关系数，相关系数均通过显著性双尾检验，结果见表2。

　　从表2可以看出，渭河以南地区Mg2+和HCO3-有很好的相关性，Na+、Ca2+和Cl-、SO42-，Mg2+和Cl-有显著的相关性；渭河以北地区Na+、Mg2+和Cl-、SO42-具有很好的相关性，Ca2+和HCO3-呈负相关关系。整个研究区地下水中总溶解性固体TDS与Mg2+、Cl-、SO42-之间相关性较高，而在渭河以南TDS与Ca2+，渭河以北TDS与Na+高度线性相关。表明在渭河以南地区主要以风化-溶滤的物理化学作用为主，渭河以北地区主要是以蒸发浓缩作用为主。

　　3.3主成分分析

　　主成分分析是将大量的彼此之间可能存在相关关系的变量，转换成比较少的彼此之间不相关的综合指标的多元统计方法[10]。基本原理为利用降维的思想，将多个变量转化表2关中盆地地下水水化学成分相关系数矩阵