地下水是全球和区域水文循环的重要组成部分, 对于维持水圈生态系统正常运转、工农业发展及人类生存具有重要意义^[1~4].过去几十年, 极度脆弱的生态环境和日益增加的人类活动, 使得干旱半干旱的黄土高原地区地下水面临水量减少和水质恶化的双重威胁^[5].渭河和泾河流域位于黄土高原中西部, 处于干、湿两区过渡带上^[6], 是黄河流域的重要支流.然而两流域均面临矛盾极为突出的水资源供需和水质恶化问题^[7], 对其生态环境及社会发展造成了重要影响.因此, 弄清渭河和泾河流域地下水水化学组成及控制因素是该地区地下水资源管理的关键, 也是流域科学治理开发、水资源可持续利用的核心^[8].

地下水补给是非常复杂的生态水文过程, 受大气沉降、蒸发浓缩及岩石风化等多因素的影响^[9].水化学组成可以反映气候变化^[10]、土地利用类型^[11]、人类活动^[12]和岩石风化^[13]对水文循环的影响, 利用Piper图、Gibbs模型、Na端元图和离子相关关系可以表征流域地下水水化学组成特征及其控制因素^[5].例如, 张宏鑫等^[14]利用地下水水化学和氢氧稳定同位素特征探究雷州半岛岭北地区水化学演化过程及控制因素.李军等^[15]利用地下水水化学组成研究会仙岩溶湿地主要离子特征及成因分析.因此, 分析研究区地下水水化学组成以探究流域水化学特征及控制因素, 对于流域水资源管理具有重要指示意义.此外, 由于渭河和泾河流域气候干旱少雨, 且地表水水质不断恶化, 因而该地区的生活用水和农业灌溉极大地依靠地下水水资源, 其水质状况如何直接影响着当地的人类生存和社会发展^[16].众所周知, 地下水中的离子对于植物生长具有重要作用^[17], 然而当利用水质较差的地下水进行灌溉时, 反而会造成抑制植物生长、破坏土壤结构或通透性的恶果^[18].例如, Naser等^[19]在孟加拉国评估了各地区地下水水化学组成与其饮用者的收缩压和舒张压之间的关系.Wu等^[20]的研究发现中国西南喀斯特地区中Ca²⁺含量过高会影响当地的植物群落的分布, 尤其是在石灰性的土壤环境中.Munns等^[21]的研究发现Na⁺对植物生长具有重要作用, 如C₄植物, 但含量过高会抑制甚至对植物产生毒害作用.Xu等^[16]的研究发现长期使用富含Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺和HCO₃^-的地下水灌溉, 会改变土壤的渗透性, 进而影响作物生长.因此, 评价地下水水质的饮用和灌溉适宜性对于人类生存和农业灌溉具有重要意义.

对于黄土高原地区地下水而言, 诸多研究主要关注于其水化学特征演化及其地下水补给来源与方式的研究, 而对流域浅层地下水水化学组成及其控制因素和水质评价还缺乏相关的研究^{[22, 23]}.本研究通过对渭河和泾河流域浅层地下水水化学组成进行分析, 揭示了两流域的地球化学变化演化过程及形成机制, 并评价其饮用和灌溉的适宜性, 以期为渭河和泾河流域地下水水资源可持续利用及科学开发治理提供依据, 并为黄土高原主要流域和其他类似地区水质管理及评价提供借鉴.

渭河流域位于东经103°55′~110°20′, 北纬33°40′~37°25′(图 1), 是黄河流域最大的支流, 干流全长818 km, 面积达3.0×10⁴ km², 流域岩系主要包括古生界以来的碳酸盐、长石和铝硅酸盐等组成^[24].该流域属于典型的大陆性季风气候, 多年平均气温介于6~13℃, 年降水量介于304~816 mm, 多年平均降水量为501.9 mm, 年潜在蒸散量为1 015 mm^[25].地貌以黄土阶地区、黄土丘陵沟壑区、土石山区和河谷冲击平原为主, 景观以农田, 草地和林地为主^[5].泾河流域位于东经106°20′~108°42′, 北纬34°46′~37°19′, 是渭河流域最大的支流, 干流全长455 km, 面积达4.3×10⁴ km².也属于典型的大陆季风性气候, 年平均气温为8℃, 年降水介于350~600 mm, 主要集中在5~9月(占全年总降水的80%), 年平均降水为527.2 mm, 年潜在蒸发量为999.9 mm^[26].流域地貌属于典型的黄土高塬沟壑区, 景观以农地、草地和林地为主^[27].

图 1

Fig. 1

图 1 研究区地理位置及采样点分布示意 Fig. 1 Geographical location of the study area and the distribution of sampling sites

2019年6~7月, 在渭河和泾河流域各收集20和40个浅层地下水水样(主要为泉水和井水, 井深大多小于30 m), 具体采样点分布状况如图 1所示.取样时, 首先经过仔细调查确定所取样品为浅层地下水, 其次排除工业废水和生活污水等污染物的影响.此外, 泉水是直接在泉眼处取样, 而井水取样排除前期滞留的水, 确保是新抽取的水.取样前先将性质稳定、耐酸碱腐蚀的250 mL聚乙烯样品瓶充分涮洗, 取样后立即密封瓶口, 避免水样泄漏或被污染, 并尽快将样品带回室内4℃冷藏.

地下水pH测定使用梅特勒-托莱德pH计; 地下水总固体溶解量(TDS)和电导率(EC)使用梅特勒-托莱德TDS计测定; 地下水K⁺、Ca²⁺、Na⁺和Mg²⁺的测定采用电感耦合等离子体发射光谱仪(USA, ThermoFisher Scientific, ICAP6300), 精度为20 μg·L^-1; 地下水SO₄^2-、NO₃^-和Cl^-测定采用离子色谱仪(USA, ThermoFisher Scientific, ICS-1100), 精度为20 μg·L^-1; 地下水HCO₃^-和CO₃^2-采用酸碱平衡法测定.以上所有实验分析均在西北农林科技大学中国旱区节水农业研究院进行.

首先利用Piper图分析地下水的水化学类型^[28].其次, 利用Gibbs模型定性判断地下水水化学组成的来源, 包括蒸发浓缩、岩石风化和大气输入^[9], 并利用Na端元图分析地下水中Ca²⁺/Na⁺与HCO₃^-/Na⁺、Mg²⁺/Na⁺元素比值差异以判断不同岩性岩石对地下水化学特征的影响, 如硅酸盐岩、碳酸盐岩及蒸发盐岩^[5].此外, 利用SO₄^2-/Ca²⁺与NO₃^-/Ca²⁺相对关系可以分析人类活动对地下水中离子的影响^[29], 并利用Cl^-与NO₃^-的相对关系可以提供硝酸根来源的证据^[30].最后, 利用指标A(指标A=Ca²⁺+Mg²⁺-HCO₃^--SO₄^2-)与指标B(指标B=Na⁺-Cl^-)的相关比值判断是否发生阳离子交替吸附作用^[31].

首先, 本研究根据《地下水质量标准》GB/T 14848-2017, 采用WQI法对两流域浅层地下水进行饮用适宜性评价:

(1)

式中, i表示样品编号; W_i=w_i/∑w_i表示各参数权重的相对比例; w_i表示参数的权重, 其依据各参数对人体健康影响程度进行取值^[32], 本研究所选取参数及其取值如表 1所示; c_i表示各参数的测定值^[33]; S_i表示世界卫生组织WHO的离子浓度标准^{[33, 34]}.根据各样品的WQI值将地下水分为5类^{[34, 35]}: Ⅰ类(WQI < 50)、Ⅱ类(50≤WQI < 100)、Ⅲ类(100≤WQI < 200)、Ⅳ类(200≤WQI < 300), 和Ⅴ类(WQI≥300), 其中Ⅰ~Ⅲ类地下水可直接饮用.

表 1 (Table 1)

表 1 WQI法中不同指标的wi、Wi和Si参数 Table 1 Parameter values of wi, Wi, and Si for different indicators in the WQI method 参数 pH TDS EC Ca2+ K++Na+ Mg2+ Cl- SO42- NO3- HCO3- wi 3 5 4 3 2 3 4 3 5 3 Wi 0.085 7 0.142 9 0.114 3 0.085 7 0.057 1 0.085 7 0.114 3 0.085 7 0.142 9 0.085 7 Si 8.5 1 000 1 500 200 200 150 250 250 20 500

表 1 WQI法中不同指标的wi、Wi和Si参数 Table 1 Parameter values of wi, Wi, and Si for different indicators in the WQI method

其次, 利用Wilcox图(钠百分比和EC)分析地下水水质对土壤和作物的影响, 进行灌溉水水质分类^[36].另外, 利用USSL图中钠吸附比与EC的相关关系, 综合考虑地下水碱害与盐害对土壤的影响^[16].最后, 利用Doneen图(总盐浓度和渗透率)评估地下水中的矿物离子对土壤的渗透性的影响, 以反映灌溉的适宜性^[37].

(2)

(3)

(4)

式中, SSP表示钠百分比, SAR表示钠吸附比, PI表示渗透率, 离子单位为meq·L^-1.

在空间分布上, 渭河流域浅层地下水pH明显小于泾河流域, 而TDS整体上大于泾河流域[图 2(a)~2(b)].两流域浅层地下水均呈弱碱性, 以泾河流域西部pH最大, 南部其次, 而渭河流域中部地区最小[图 2(a)], 渭河流域地下水pH介于7.36~8.02, 平均值为7.63; 泾河流域地下水pH介于7.43~8.53, 平均值为7.82(表 2).由图 2(b)可知, 渭河流域TDS整体上大于泾河流域, 其中以渭河流域中部及泾河流域北部最大, 而泾河流域南部最小; 渭河流域地下水以淡水(TDS < 1 000 mg·L^-1)为主, 占60%, 同时微咸水(1 000 < TDS < 3 000 mg·L^-1)和咸水(3 000 mg·L^-1 < TDS)各占35%和5%, 该流域TDS介于232~5 320 mg·L^-1, 平均值为1 234 mg·L^-1, 远大于该流域地表径流的664 mg·L^-1[5]; 泾河流域地下水淡水占比更高, 达87.5%, 此外, 微咸水和咸水各占10%和2.5%, 该地区流域TDS介于2 227~5 460 mg·L^-1, 平均值为712 mg·L^-1, 也明显高于该流域地表径流的287 mg·L^-1[38].此外, 渭河流域总阳离子电荷(TZ⁺=Na⁺+K⁺+2Mg²⁺+2Ca²⁺) 介于3~76 meq·L^-1, 平均值为17 meq·L^-1; 总阴离子电荷(TZ^-=NO₃^-+Cl^-+2SO₄^2-+HCO₃^-) 介于3~81 meq·L^-1, 平均值为18 meq·L^-1; 泾河流域TZ⁺介于5~46 meq·L^-1, 平均值为12 meq·L^-1; TZ^-介于5~50 meq·L^-1, 平均值为14 meq·L^-1, R²=0.92, 说明两流域的TZ⁺和TZ^-值有较好的相关性, 也表明了本研究数据的可靠性.

图 2

Fig. 2

图 2 渭河和泾河流域浅层地下水化学参数及主要离子的空间分布 Fig. 2 Spatial variations of chemical parameters and major ions in shallow groundwater in the Weihe and Jinghe River catchments

表 2 (Table 2)

表 2 渭河和泾河流域浅层地下水基本参数和水化学组成统计特征 Table 2 Analytical results of shallow groundwater parameters and chemistry in the Weihe and Jinghe River catchments 流域 项目 pH TDS/mg·L-1 Cl-/mg·L-1 SO42-/mg·L-1 NO3-/mg·L-1 HCO3-/mg·L-1 Ca2+/mg·L-1 K+/mg·L-1 Mg2+/mg·L-1 Na+/mg·L-1 渭河 最小值 7.36 232 3.0 10.3 0.8 157.7 39.4 0.5 5.3 3.4 最大值 8.02 5 320 1 306.4 1 807.2 172.6 561.8 225.2 12.0 234.0 1 041.2 平均值 7.63 1 234 189.6 295.1 38.9 356.4 87.6 4.9 52.8 191.8 标准偏差 0.16 1 222 308.0 427.8 44.5 107.9 46.0 3.3 56.4 249.2 泾河 最小值 7.43 227 3.0 3.4 0.0 9.5 11.4 0.4 7.2 17.3 最大值 8.53 5 460 1 913.9 3 802.3 246.6 1 135.7 387.8 12.7 519.2 1 311.0 平均值 7.82 712 190.9 274.7 31.0 349.2 54.7 3.2 53.4 176.3 标准偏差 0.23 864 365.8 615.8 44.1 175.2 59.4 2.3 86.0 221.2

表 2 渭河和泾河流域浅层地下水基本参数和水化学组成统计特征 Table 2 Analytical results of shallow groundwater parameters and chemistry in the Weihe and Jinghe River catchments

渭河与泾河流域地下水阴阳离子按浓度大小排序均呈现: 阴离子HCO₃^- > SO₄^2- > Cl^- > NO₃^-, 阳离子Na⁺ > Ca²⁺>Mg²⁺>K⁺, 泾河流域除Na⁺浓度高于渭河外, 其余离子均比渭河低(图 3).两流域的优势阴离子均为HCO₃^-, 各自占该流域地下水阴离子总量的40%和41%; 同时优势阳离子均为Na⁺, 各自占该流域地下水阳离子总量的57%和61%(表 2), 这与黄土高原地区主要流域地下水的研究观测结果相同^[23].地下水中优势阴离子为HCO₃^-, 这可能与研究区黄土中富含丰富的碳酸盐有关^[39].根据Piper图(图 4), 渭河流域4种地下水水类型HCO₃-Ca-Mg、HCO₃-Na-K、Cl-SO₄-Na-K和Cl-SO₄-Ca-Mg分别占比50%、10%、15%和25%, 同时泾河分别占比32.5%、32.5%、12.5%和22.5%, 地下水水化学类型由北部的Cl-SO₄-Ca-Mg逐渐向南部的HCO₃-Ca-Mg和HCO₃-Na-K转变, 原因在于地下水流经的环境由厚厚的黄土层逐渐转变为富含硅酸盐的地层, 地下水运移过程经过一系列的水岩作用逐渐引起地下水中的Na⁺富集^[40].此外, 不难发现Piper图中泾河流域地下水较渭河流域更为分散, 表明其地下水水化学特征变异较大, 受到更多因素的影响^[13].

图 3

Fig. 3

图 3 渭河和泾河流域浅层地下水主要离子浓度箱型图 Fig. 3 Box plots of major ions in shallow groundwater in the Weihe and Jinghe River catchments

图 4

Fig. 4

图 4 渭河和泾河流域浅层地下水Piper三线图 Fig. 4 Ternary diagrams for ions in shallow groundwater in the Weihe and Jinghe River catchments

通过图 5(a)~5(b)可知, 研究区渭河流域取样点大多分布在泾河之上, 表明渭河流域的地下水矿化度高于泾河.其次, 大多数取样点均位于岩石风化区, 说明研究区地下水水化学组成主要受岩石风化作用的控制.值得注意的是, 一些点位于蒸发浓缩区, 表明蒸发浓缩也对研究区的地下水水化学特征起了重要影响, 而取样点均远离大气沉降区域, 说明大气降水对地下水水化学的影响较小.此外, 可以发现泾河流域部分取样点位于三角区域外, 这些样点均具有较高NO₃^-含量, 表明其水化学特征可能受到人类活动的直接影响^[13].根据Ca²⁺/Na⁺与HCO₃^-/Na⁺、Mg²⁺/Na⁺元素比值差异可以发现[图 5(c)~5(d)], 地下水取样点分布以硅酸盐岩分布为中心, 向蒸发盐岩和碳酸盐岩两端延伸, 表明研究区的地下水水化学特征主要受硅酸盐岩风化的控制, 同时蒸发盐岩和碳酸盐岩也起了重要的作用, 这与研究区分布大量的硅酸盐类岩石有关, 如页岩或泥板岩等^[40].

图 5

Fig. 5

图 5 渭河和泾河流域浅层地下水Gibbs和Na端元 Fig. 5 Gibbs diagram and Na-normalized molar ratios of shallow groundwater in the Weihe and Jinghe River catchments

根据图 6(a)可知, 许多取样点的SO₄^2-/Ca²⁺比值高于NO₃^-/Ca²⁺, 表明受到工矿活动影响较大, 这与研究区上世纪80年代以来快速工业化及大规模采矿活动是相关的^[5].同时, 可以发现许多采样点也受到农业活动以及生活污水的影响, 这与该地区农耕活动较为发达是吻合的.此外, 根据生活污水、粪便及肥料中不同NO₃^-与Cl^-的比值关系^[41], 从图 6(b)可以发现大部分地下水取样点聚集在肥料周围, 表明肥料是控制研究区水化学成分的主要因素, 这与黄河干流^[42]和渭河^[5]地表水流域的研究是一致的, 同时一些点落在三角区域以外, 可能是受到其他因素的影响^[16].值得注意的是, 研究区在1980年后才开始进行大规模施用化肥^[43], 而本研究中许多地下水取样点中NO₃^-含量较高[图 2(c)], 远超饮用水标准值的20 mg·L^-1[13], 说明研究区地下水受到化肥施用的影响.而研究表明黄土高原地区地下水补给过程是非常缓慢的^[1], 因此在以后的研究中可以利用NO₃^-变化特征, 进一步探究地下水补给机制, 以期更全面地了解该地区地下水补给特征及水质演化过程.此外, 从图 6(c)可知, 研究区渭河全部和泾河大部分取样点均位于阳离子交换区, 说明研究区地下水在运移过程中发生了强烈的阳离子交替吸附作用, 同时泾河流域部分取样点较为分散, 说明这些地区地下水该作用并不明显.此外, 进一步分析可知, 渭河流域地下水指标A(Ca²⁺+Mg²⁺-HCO₃^--SO₄^2-)与指标B(Na⁺-Cl^-)拟合方程为: 指标A=-1.17×指标B+0.29, R²=0.92;而泾河流域为: 指标A=-0.49×指标B-3.28, R²=0.24, 渭河流域拟合方程的斜率非常接近-1^[44], 更深入地说明了渭河流域地下水在运移过程中发生了非常明显的阳离子交替吸附作用, 进而引起了该地区地下水中Na⁺富集.而泾河流域部分地区取样点却没有发生阳离子交替吸附作用, 这可能是由于其他外来物源的影响, 如人类活动和钠铝硅酸盐的溶解等^[45].

图 6

Fig. 6

图 6 渭河和泾河流域浅层地下水离子相关关系 Fig. 6 Ion correlation diagram of shallow groundwater in the Weihe and Jinghe River catchments

根据图 2(d)可知, 渭河流域中部水质最差, 泾河流域由北向南水质逐渐好转.根据WQI法计算可知, 研究区地下水水质整体较好, 大多数地区地下水可以作为直接饮用水来源, 且泾河流域地下水整体上优于渭河流域.其中渭河流域Ⅰ~Ⅲ类地下水占比80%(Ⅰ~Ⅲ类分别占比30%、35%和15%), Ⅳ~Ⅴ类地下水占比20%(Ⅳ和Ⅴ类分别占比15%和5%), 而泾河流域Ⅰ~Ⅲ类地下水占比90%(Ⅰ~Ⅲ类分别占比42.5%、35%和12.5%), Ⅳ~Ⅴ类地下水占比10%(Ⅳ和Ⅴ类分别占比7.5%和2.5%).此外, 对比图 2(c)~2(d)可以发现, 水质较差的地区NO₃^-含量也较高, 表明人类活动对地下水水质有重要的影响.

水质评估在农业灌溉中起着重要的作用, 对研究区地下水进行灌溉适宜性评估主要采用以下3种重要指标(SSP、SAR和PI)^[16].首先, 钠百分比SSP是钠危害的重要指标, 其含量过高会对土壤结构、通透性以及渗透产生重要的影响^[46], 流域地下水水质根据SSP值可以分为5类^[36]: 优秀(SSP < 20%)、良好(20%≤SSP < 40%)、一般(40%≤SSP < 60%)、较差(60%≤SSP < 80%)和极差(80%≤SSP).渭河流域浅层地下水SSP值介于6.41%~64.08%, 平均值为38.49%; 泾河流域SSP值介于15.28%~91.33%, 平均值为49.48%.此外, 根据Wilcox图可知(图 7), 渭河流域位于水质优秀区、良好区、可接受区、保留区及不适宜区的取样点分别占比20%、40%、5%、15%和20%, 而泾河流域分别为32.5%、35%、17.5%、10%和5%, 表明两条流域大部分地区地下水是可以直接灌溉的, 并且泾河流域的灌溉水水质整体上是优于渭河流域.然而值得注意的是, 渭河流域35%的取样点, 泾河流域15%的取样点处于水质保留区及不适宜区, 表明了这些采样地区的地下水不可直接用于灌溉, 否则会对土壤和作物带来危害^[16]; 其次, 采样点较高的Na⁺含量最可能就是地下水运移过程中发生了强烈的水-岩作用, 通过阳离子交替吸附作用, 引起地下水中Na⁺的富集; 此外, 农业活动也会增加地下水中Na⁺的含量^[47].此外, 空间上水质较差的水样主要集中在流域北部, 南部的水质相对较好, 这可能与当地生态环境及气象因素有关^[25].

图 7

Fig. 7

图 7 泾河和渭河流域灌溉水水质分类的Wilcox图 Fig. 7 Wilcox diagram for irrigation water classification in the Weihe and Jinghe River catchments

其次, 钠吸附比SAR主要用于表征地下水对土壤的钠害, 其通过降低土壤的渗透性, 进而抑制作物对水的吸收^[48], 地下水水质根据SAR值可以分为4类^[49]: 优秀(SAR < 10)、良好(10≤SAR < 18)、较差(18≤SAR < 26)和极差(26≤SAR).渭河流域的SAR值介于0.12~11.54, 平均值为3.31; 泾河流域介于0.50~18.46, 平均值为4.25.此外, 利用SAR与EC相关关系的USSL图进一步评估灌溉用水的适宜性, 根据图 8可知, 渭河与泾河流域位于适宜灌溉的盐度中等低钠的C2S1区各占比20%和30%, 而位于不适宜灌溉高盐度的C3~C4区域分别占比80%和70%, 表明两流域地下水都有较为严重钠害, 其中泾河相对好于渭河流域.因此, 在利用两流域地下水进行灌溉时应注意控制钠害对土壤及作物的影响^[46].

图 8

Fig. 8

图 8 渭河和泾河流域灌溉水水质的USSL Fig. 8 USSL diagram for assessing irrigation water quality in the Weihe and Jinghe River catchments

此外, 长期使用离子含量较高(如Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺和HCO₃^-)的地下水会降低土壤的渗透性, 从而影响植物的生长^[47], 常用渗透率PI反映地下水对灌溉目的的适宜性.根据PI值的大小主要分为3类^[16]: 当PI>75%(Ⅰ级)表明水质最好, 可以直接灌溉; 当25% < PI≤75%时(Ⅱ级)表明水质尚可, 也可用于灌溉; 当PI≤25%(Ⅲ级)时, 表明水质很差不适合灌溉.渭河流域PI值介于43.30%~80.43%, 平均值为62.06%; 泾河流域PI值介于46.62%~114.01%, 平均值为74.08%, 表明泾河流域地下水整体相对好于渭河流域.进一步通过反映总盐浓度和PI相关关系的Doneen图分析可知(图 9), 两流域大部分取样点水质位于Ⅰ~Ⅱ级区, 其中, 渭河流域渗透率Ⅰ~Ⅲ级分别占比15%、85%和0%; 而泾河流域分别为37.5%、45%和17.5%, 表明两流域大部分地下水属于Ⅱ级灌溉水质.因此, 研究区大多数地区地下水水质能够满足灌溉需求, 可以直接进行农业灌溉, 但部分地区灌溉时应考虑地下水中较高的离子含量, 尤其是泾河流域, 这与该流域地下水Na⁺浓度整体高于渭河流域是一致的(图 3).此外, 高PI值与Na⁺和HCO₃^-有关, 这可能是由于阳离子交替吸附作用和碳酸盐岩(如方解石或白云岩等)的溶解^[16].

图 9

Fig. 9

图 9 渭河和泾河流域基于渗透指数对灌溉用水分类的Doneen Fig. 9 Classification of irrigation water based on the permeability index of the Doneen diagram for the Weihe and Jinghe River catchments

(1) 渭河和泾河流域浅层地下水均以淡水为主, 呈弱碱性; 除Na⁺外, 渭河流域地下水离子浓度整体上均大于泾河流域; 两流域优势阴阳离子均为HCO₃^-和Na⁺; 渭河流域水化学类型以HCO₃-Ca-Mg为主, 占50%, 而泾河流域以HCO₃-Ca-Mg和HCO₃-Na-K为主, 各占32.5%.

(2) 渭河和泾河流域水化学组成均主要受岩石风化作用控制, 其中又以硅酸盐岩石风化为主; 其次, 研究区地下水水化学组成受到工矿活动的影响, 且农业活动中化肥施用也是其重要的控制因素; 此外, 渭河流域的浅层地下水水化学特征受到了明显的阳离子交替吸附作用的影响, 而泾河流域有些地区却并不明显.

(3) 对于饮用水水质评价而言, 两流域地下水水质整体较好, 且泾河流域地下水整体上优于渭河流域; 根据SSP、SAR和PI指标对地下水作为灌溉水水质评价表明, 研究区部分地区地下水不能直接进行灌溉, 否则会造成盐害进而引起抑制植物生长, 且南部的水质优于北部; 此外, 3种灌溉水质评判方法均表明泾河流域地下水作为灌溉水水质整体上优于渭河流域.