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受气候暖化影响，青藏高原冻土层不断退化[1–3]，冰川面积也在持续减少[4]，其水文条件和生态过程因此受到了极大的影响[5-6]. 研究表明，近几十年来青藏高原湖泊面积呈逐渐增加趋势[7]，部分湖泊因水量激增而出现湖堤溃决现象，严重影响了湖泊流域内的生态环境. 其中位于青藏高原腹地的卓乃湖在2011年发生溃决[8]，大量湖水随地势下泄，经库赛湖、海丁诺尔湖，最终汇入盐湖[9]，而盐湖作为尾闾湖，其水域面积不断扩张. 为避免盐湖溃决对其周围的青藏公路、铁路[8]等重要设施造成破坏，现已将盐湖通过泄水通道引入清水河[9]，盐湖从此转变为外流湖. 水化学成分及其成因分析是研究水质演化、水环境变化及水文循环的关键信息因子[5,10–14]，面对盐湖水文情况的改变，有必要研究泄流后盐湖地区水体的水化学成分变化，以揭示气候暖化对盐湖流域水文以及水质演变的影响，而且其对于青藏高原的暖湿化研究以及水资源保护等内容具有重要的指示意义.
近年来，人们对于盐湖地区的研究主要集中在盐湖水量平衡[15-16]、表层沉积物类型[17-18]、泄流前水化学特征[19-20]等内容，但对其组分成因、水化学演化以及地下水水化学方面却鲜有报道. 盐湖、清水河等水体水化学成分受盐湖泄流影响而有不同程度的变化，众多研究表明水化学图解法、离子比值法、地球化学模拟以及多元统计分析等方法[21–24]可以较好地分析水体的水化学类型及水化学过程，其中多元统计分析能够揭示水化学成分以及不同水体之间的关系，而且有助于进一步分析水岩相互作用，确定水化学成分的来源，是研究水化学和水质时空变化的有效工具[14,21-22]，而被广泛应用于水化学研究中.
本文选取青藏高原腹地的盐湖地区为研究区，通过Piper图、Gibbs图、矿物饱和指数法、相关分析以及主成分分析等方法分析了盐湖地区泄流后的地表水及地下水化学特征及其成因，并基于多年水化学数据，探讨了盐湖和清水河水化学演化趋势，为青藏高原湖泊等水体水化学演变以及生态环境保护提供科学依据.
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盐湖地区位于青藏高原腹地可可西里的东北部[15]，与玉树市和格尔木市的距离分别为430 km和170 km（图1a），平均海拔在4600 m左右.2010年—2021年平均气温为-3.64 ℃，年均降雨量为297.46 mm，而多年平均蒸发量可达795.73 mm[15]，属于高寒干旱气候[25]. 盐湖南、北部山脉分别系属唐古拉山脉和昆仑山脉，受冰川融雪影响，山前季节性河流发育，其中北一河为汇入盐湖最主要的支流；西部的海丁诺尔湖是盐湖的上游补给；东部则通过泄水通道与清水河相连，而清水河则向南穿过青藏公路、铁路线，进入清水湖（图1b），最终汇入长江北源楚玛尔河[15-16,24]. 研究区地处新生代山间构造断陷盆地中的次一级封闭洼地，比较平缓，整体上呈北西-南东向分布[15,26]，周边发育热融湖塘和冻土草沼[26]，地层主要为古近系和第四系（图1c），表层为冲洪积含砾砂土[9]，厚度约为2 m；而沉积物中黏土矿物以硅酸盐矿物为主，如伊利石和绿泥石[25]；下部为下更新统泥灰岩，岩性主要为盐岩和石膏，厚度较大[9]，地下水主要发育松散岩类冻结层下水[20,27].
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由于盐湖地区地处可可西里自然保护区，海拔较高，环境恶劣，故本次采样区域主要包括海丁诺尔湖，北一河，盐湖、清水河及清水湖，其中盐湖和清水河区域作为重点调查对象. 在2019年8月、9月进行地表水样采集：盐湖（YL00、YL01）、清水河（QR00、QR01、QR02）和清水湖（QL00、QL01、QL02），其中8月为盐湖泄流前采集（YH00，QR00，QL00）；2020年7月、11月对全部采样调查点进行水样采集，地表水样包括盐湖（YL02、YL03、YL04）、清水河（QR03）、清水湖（QL03）、海丁诺尔湖（HR01、HR02）和北一河（BR01、BR02、BR03），其中11月对地下水进行样品采集，包括有：海丁诺尔湖浅层地下水（HS01）和北一河浅层地下水（BS01）以及清水河浅层（QS01、QS02）、深层地下水（QD01）；2021年8月同样采集地表水以及地下水样品，其中地表水包括盐湖（YL05）、清水河（QR04）、清水湖（QL04），地下水则为清水河浅层（QS03、QS04）、深层地下水（QD02）（图1b）；共取得地表水水样20组，地下水水样9组，此外浅层、深层地下水水样分别采集于深度为5 m、75 m的地下水监测井. 在采集水样的同时，利用便携式多参数设备现场测量pH、TDS等参数.
所有水样检测分析均在国土资源部地下水矿泉水及环境监测中心完成，无机阴阳离子（Na+、K+、Ca2+、Mg2+、
${\rm{HCO}}_3^{-} $ 、${\rm{NO}}_3^{-} $ 、${\rm{SO}}_4^{2-} $ 、Cl−）使用等离子体发射光谱仪（iCAP6300）测定，检测依据《生活饮用水标准检验方法》（GB/T5750-2006）、《地下水质检验方法》（DZ/T0064-2021），为确保检测结果，对检测离子进行电荷平衡误差检验（低于5%）. -
通过多元统计方法可以清晰反映大量水化学数据之间的关系，本研究中利用层次聚类分析对采样点水体进行了分类，通过主成分分析、相关分析等方法揭示了盐湖等水体中离子来源.
聚类分析（hierarchical cluster analysis, HCA）可根据变量或样品之间的距离远近，将多个变量或样品划分成若干个子集，相似子集之间距离较近，从而构建彼此的关联性[23,28]. 研究区内水化学类型丰富，湖泊、河流、地下水中离子浓度差异较大，为更加清晰客观地反映研究区水体水化学成分的来源[10]，通过聚类分析消除采样点位置和水化学数据各种单位及数量维度的影响，总结水化学成分相似的样点[14].
主成分分析（principal component analysis, PCA）通过计算所有因素变量的载荷值大小来识别关键变量，即载荷的绝对值越大，变量对特定组分的重要性就越大[12]. 通常水体中的水化学成分受多种因素的影响，应用PCA可以对多个水化学成分进行简化，解释说明水化学成分主要的影响因素及成分来源[27-28]. 另外PCA可通过Kaiser-Meyer-Olkin （KMO）检验和Bartlett球度检验分析数据的合理性和抽样充分性[29]. 相关分析用于确认离子之间以及离子与环境的潜在关系，可以有效地推断离子间是否具有相同的来源,在水化学研究中得到广泛应用，配合特定离子比关系有助于确定控制水化学成分的重要因素[10,12,14].
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根据表1可知，地表水pH值范围为8.21—9.47，均呈碱性. 泄流前的清水河和清水湖属于微咸水（1000 mg·L−1<TDS<3000 mg·L−1），泄流后清水河、清水湖则与盐湖、海丁诺尔湖一致，均属于盐水（10000 mg·L−1<TDS<50000 mg·L−1），阴阳离子浓度排序均为：Cl−>
${\rm{SO}}_4^{2-} $ >${\rm{HCO}}_3^{-} $ >${\rm{CO}}_3^{2-} $ ，Na+>Mg2+>K+>Ca2+，其中盐湖TDS值最大；而北一河阴阳离子浓度排序为${\rm{HCO}}_3^{-} $ >Cl->${\rm{SO}}_4^{2-} $ >${\rm{CO}}_3^{2-} $ ，Ca2+>Na+>Mg2+>K+，属于淡水（TDS<1000 mg·L−1）. 地下水pH值范围为7.95—8.60，除海丁诺尔湖浅层地下水外，其他地下水pH值均小于8.34. 清水河浅层地下水和海丁诺尔湖浅层地下水阴阳离子浓度排序均为：Cl−>${\rm{SO}}_4^{2-} $ >${\rm{HCO}}_3^{-} $ >${\rm{CO}}_3^{2-} $ ，Na+>Mg2+>Ca2+>K+；清水河深层地下水和北一河浅层地下水阴阳离子浓度排序均为：${\rm{HCO}}_3^{-} $ >${\rm{SO}}_4^{2-} $ >Cl−，Na+>Ca2+>Mg2+>K+；地下水中TDS值差异较大，北一河浅层地下水、清水河深层地下水、清水河浅层地下水以及海丁诺尔湖浅层地下水分别属于淡水、微咸水、咸水（3000 mg·L−1<TDS<10000 mg·L−1）和盐水.盐湖在泄流后，除Ca2+平均浓度增长至泄流前的1.6倍外，其余离子平均浓度则变化幅度不大；清水河和清水湖在泄流前后，除Ca2+、F-、H2SiO3浓度明显减小外，其余离子平均浓度均增长为泄流前的2倍以上.
在整体上可以看出，泄流后的清水河、清水湖中水化学成分都在向盐湖中离子浓度靠近. Piper图可以很好地反映不同离子组成和不同水体水化学类型[24]. 从图2中可以看出，盐湖、清水河、清水湖、海丁诺尔湖水化学类型均为Cl·SO4-Na型；北一河主要由冰川融水形成，TDS值较低，水化学类型为HCO3-Mg·Ca型. 北一河浅层地下水、清水河深层地下水同属于地下水，可能是由于地下水径流补给较差，溶解围岩中石膏、岩盐等矿物较多，导致Cl-和
${\rm{SO}}_4^{2-} $ 离子增加，均属于Cl·SO4-Mg·Ca型水，无主导性阴阳离子；另外海丁诺尔湖浅层地下水和清水河浅层地下水均属于Cl·SO4-Na型水，可能是受其高浓度Na+、Cl−地表水补给影响. 清水河、清水湖和清水河浅层地下水水样中Ca2+和（Na++K+）离子比例波动较大，其主要是由于盐湖泄流影响，导致（Na++K+）浓度急剧增加（表1），而Ca2+可能被稀释或发生沉淀导致浓度下降. -
从图3可以看出，从1989—2021年，整体上除（
${\rm{HCO}}_3^{-} $ +${\rm{CO}}_3^{2-} $ ）离子浓度外，盐湖其余离子浓度逐渐下降（图3a），而近5年盐湖离子浓度相对稳定，且TDS值大于10000 mg·L−1. 对于清水河水化学成分变化则与盐湖情况有很大不同（图3b），近9年来，整体上表现为逐渐增长的趋势，近3年则较为稳定，其中在盐湖泄流前，清水河离子浓度已经开始增加，当盐湖泄流到清水河后，其离子浓度进一步上升，但整体平均离子浓度要低于盐湖（表1）. -
大气降水、岩石风化和蒸发结晶是3种主要影响水体水化学成分的因素，通过其在Gibbs图中不同的位置可以判定水体演化过程[14]. 从图4可以看出，水样点大部分位于Gibbs图的中上部，其中清水河、清水湖因盐湖泄流影响，导致水样点在图中分布差异较大，而泄流对盐湖影响较小，样点位置比较集中. 盐湖（YL）、海丁诺尔湖（HR）和泄流后的清水河（QR）、清水湖（QL）的地表水以及海丁诺尔湖浅层地下水（HS）均位于蒸发结晶作用控制区域部分；清水河浅层（QS）、深层地下水（QD）位于岩石风化溶解作用和蒸发结晶作用之间，表明这些水体受到两者共同影响；而北一河地表水（BR）和北一河浅层地下水（BS）位于Gibbs图中部，表明受岩石风化控制；整体可以看出盐湖地区大部分水体受蒸发结晶作用影响.
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聚类分析将调查水样共分为2组（图5），第1组基本为常年地表水，TDS值较高（简称C1组），第2组大多数为地下水，TDS值较低（简称为C2组），其中C1组中水样点分布较广，包括有：海丁诺尔湖地表水及其浅层地下水、泄流前后的盐湖以及泄流后清水河、清水湖的地表水，所有水体中富集Na+、Cl−，属于盐水（表1）；C2组包括清水河浅层地下水、清水河深层地下水、北一河地表水和北一河浅层地下水以及泄流前清水河、清水湖的地表水，TDS<1000 mg·L−1（表1）. C2组内差异与C1组相比明显较大，可能是C2组中大部分水体为地下水，水化学成分受控因素较多，如径流距离、水岩相互作用、地表水补给以及蒸发等因素影响. 其中清水河和清水湖泄流前地表水与其地下水化学成分相近，而泄流后清水河和清水湖地表水则属于高TDS值组，表明地表水深受泄流影响，而地下水补给性较差，受影响较小，同时深层地下水与浅层地下水存在一定距离，表明其来源可能具有差异；而盐湖则在泄流前后差异性较小，均为C1组. 另外采样地点相同的水样之间聚类距离较小，说明分析结果可靠.
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分析结果显示KMO检验值为0.56，介于0.5—0.7之间，Bartlett检验显著性小于0.001，表明数据合理且抽样充分[29]. 通过PCA共提取有2个主成分，解释了总方差的80.47%，其中第一主成分（PC1）和第二主成分（PC2）分别占总方差的60.89%和19.58%.PC1与TDS、pH、Na+、K+、Mg2+、Cl−和
${\rm{SO}}_4^{2-} $ 具有较强的正相关（因子载荷均大于0.72），而与Ca2+、H2SiO3为负相关（表2），说明PC1中离子与岩盐、硫酸盐等蒸发盐岩风化溶解有关，pH值影响这些矿物溶解过程；另外也表明了盐湖地区各水体中，蒸发结晶以及蒸发盐岩溶解是影响水化学成分的最重要因素之一.PC2与Ca2+、F-和H2SiO3呈正相关，而与
${\rm{NO}}_3^{-} $ 呈中等负相关，本地区属于自然保护区，基本没有人类活动，表明PC2组分与硅酸盐矿物风化溶解以及微生物活动联系密切，而且也说明硅酸盐岩是盐湖地区中水化学成分的重要来源，但在水体中溶解比例较小. 从表2还可以看出，${\rm{HCO}}_3^{-} $ 在PC1和PC2中因子载荷相似，但PC2中负荷大于PC1，表明${\rm{HCO}}_3^{-} $ 来源较多，如碳酸盐和硅酸盐矿物的溶解. -
为进一步说明水体中离子来源、组分之间依存关系以及存在的化学反应过程[30-31]，对C1和C2组进行了Pearson相关分析（图6）. 在C1组中，pH、TDS、K+、Na+、Mg2+、Cl−、
${\rm{SO}}_4^{2-} $ 相互之间存在显著正相关关系（r≥0.51），表明这些离子在水体中具有共同来源，可能是由岩盐、芒硝和泻利盐等蒸发岩矿物溶解形成，且与水体碱性程度有关；${\rm{HCO}}_3^{-} $ 除与pH、K+、Ca2+和${\rm{CO}}_3^{2-} $ 之间无显著性相关关系外，而与其他主要离子均呈显著正相关（r≥0.50）；${\rm{CO}}_3^{2-} $ 与K+、Na+、TDS呈显著正相关（r≥0.51），表明水体中可能存在部分天然碱、苏打或钠长石溶解；微量组分NO3-与${\rm{HCO}}_3^{-} $ 、H2SiO3呈显著正相关（r≥0.51），但与其他组成无显著相关关系；Ca2+、F−与其他组分之间均无显著相关关系，表明Ca2+不同地区可能来源不同，如阳离子交替反应、饱和沉淀等因素导致Ca2+与Mg2+、${\rm{HCO}}_3^{-} $ 、${\rm{CO}}_3^{2-} $ 等碳酸盐的主要成分之间相关性较差（图6a）.在C2组中，TDS、K+、Na+、Mg2+、Cl−、
${\rm{SO}}_4^{2-} $ 相互之间呈显著正相关，具有较高的共线性，与C1组情况相似，表明蒸发岩是盐湖地区重要的组成成分；Ca2+与TDS、Na+、Mg2+、Cl−、${\rm{SO}}_4^{2-} $ 、${\rm{HCO}}_3^{-} $ 呈显著性正相关（r≥0.62），而与F-呈弱相关，主要离子之间相关性较强，表明C2组中水岩相互作用明显，存在白云石、石膏、萤石以及钙长石等硅酸盐矿物风化溶解；由于C2组水体中pH大多低于8.34，${\rm{CO}}_3^{2-} $ 难以用常规手段检测，故与其他组分均无显著相关关系，但与pH呈显著正相关，符合碳酸溶解平衡；${\rm{NO}}_3^{-} $ 与其他成分表现为弱的负向关，仅北一河${\rm{NO}}_3^{-} $ 较高（表1）；而H2SiO3仅与${\rm{HCO}}_3^{-} $ 表现为显著正相关（图6b）. -
相关分析结果中表现出该地区可能存在成分沉淀溶解过程，为探究盐湖地区水文地球化学关系，确定水岩相互作用过程，由于考虑到阴阳离子间络合作用，本研究通过计算矿物的饱和指数（式1），确定水体中成分平衡过程[32].
式中，IAP表示矿物溶解反应中相关离子的活度积，其中活度系数依据Debye-Hükel公式计算；Km为反应的平衡常数；SI>0，表示矿物相对水溶液处于过饱和状态；SI<0，表示该矿物相对水溶液未达到饱和状态；SI=0，表示水溶液与矿物正好处于平衡状态.
从饱和指数计算结果（图7）可以看出，盐湖地区大部分水样点的方解石、白云石SI值大于0，只有极少数小于0，大部分接近于饱和状态，其中方解石、白云石的SI值范围分别为−0.41—1.53，−0.55—4.00之间，大部分水样点达到过饱和的状态；而萤石、石膏等矿物SI值低于0，呈溶解状态.C2组中TDS均小于9000 mg·L−1，C1组则恰恰相反，在图7中可以看出C1组位于图中右侧，其中萤石SI值基本低于C2组，表明地下水中发生的萤石风化溶蚀作用比地表水更强.
本次研究中涉及到的水体类型较为丰富，TDS分布在182.49—155536.65 mg·L−1范围之间，其中在TDS为0—6000 mg·L−1时，方解石、白云石、萤石和石膏等矿物SI值随TDS值的增大而增大；在8000—16000 mg·L−1时，方解石、白云石矿物SI值变化幅度较小，趋于稳定值，而萤石、石膏矿物SI值相较低TDS的水样点饱和指数下降，可能是由于高TDS值水体大多为地表水体（C1组），受蒸发结晶影响作用为主，萤石、石膏等矿物风化溶解不如地下水强烈.
综上所述，盐湖地区水体中K+、Na+、Mg2+、Cl−、
${\rm{SO}}_4^{2-} $ 之间具有高度显著正相关关系，水样点中Cl−/（Na++K+）和（Cl-+${\rm{SO}}_4^{2-} $ ）/（Na++K++Mg2+）值均接近1:1（图8a、b），表明岩盐、泻利盐（镁硫酸盐）等蒸发盐岩矿物风化溶解在该地区具有重要作用，符合盐湖地区地层钻探结果[9]. 主成分分析及相关分析表明，Ca2+、${\rm{HCO}}_3^{-} $ 可能具有多种成分来源，如白云石、石膏、钙长石和绿泥石等，（Ca2++Mg2+）/${\rm{HCO}}_3^{-} $ 和（Ca2++Mg2+）/（${\rm{HCO}}_3^{-} $ +${\rm{SO}}_4^{2-} $ ）比值基本大于1:1（图8c、d），表明其存在白云石和石膏以外的矿物溶解，可能受盐湖表层沉积物中硅酸盐矿物风化溶解影响；相关分析中C1组中${\rm{NO}}_3^{-} $ 与${\rm{HCO}}_3^{-} $ 、H2SiO3呈显著正相关，C2组中NO3-与${\rm{HCO}}_3^{-} $ 呈弱负相关关系，整体表现出具有地区差异，在地势较高的水体中${\rm{NO}}_3^{-} $ 浓度较高，盐湖和北一河靠近昆仑山脉，${\rm{NO}}_3^{-} $ 可能来源于冰川融雪[31]；微量成分H2SiO3在北一河地表水、地下水以及清水河地下水中具有较高的浓度，尤其以清水河深层地下水浓度最高，表明其可能来源于硅酸盐矿物的风化溶解. -
（1）盐湖地区水体均呈碱性. 盐湖、海丁诺尔湖及其浅层地下水、泄流后的清水河及其浅层地下水、泄流后的清水湖主要受蒸发结晶作用影响，水化学类型为Cl·SO4-Na型，TDS值较高；北一河水化学成分以岩石风化溶解为主导控制作用，水化学类型为HCO3-Mg·Ca型，而其浅层地下水与清水河深层地下水组分相似，受岩石风化以及蒸发结晶共同影响，水化学类型均为Cl·SO4-Mg·Ca-型，TDS值较低.
（2）泄流后盐湖离子浓度变化不大，清水河、清水湖中离子基本增加到泄流前的2倍以上，由微咸水转变为盐水. 基于盐湖、清水河多年主要离子浓度对比发现，受气候暖化影响，盐湖中低TDS值补给水量增多，导致近32年主要离子浓度呈逐渐下降趋势，而清水河主要离子浓度在近9年逐渐上升趋势，其主要是受盐湖泄流影响.
（3）K+、Na+、Mg2+、Cl−和
${\rm{SO}}_4^{2-} $ 呈高度正相关，其主要来源于岩盐、镁硫酸盐等蒸发盐岩风化溶解，主成分分析、相关分析中表明Ca2+、${\rm{HCO}}_3^{-} $ 受多种不同矿物溶解形成，其中在高TDS值地表水中其主要是受石膏等蒸发盐岩和钙长石溶解影响，而在地下水中则主要为白云石及钙长石等硅酸盐矿物风化溶解，另外饱和指数表明水体中白云岩等碳酸盐岩呈过饱和状态.${\rm{NO}}_3^{-} $ 和H2SiO3存在区域差异，主要来源分别为冰川融水和硅酸盐岩风化溶解.
青藏高原盐湖地区水化学特征及成因分析
Hydrochemical characteristics and solute sources of the Yanhu Areas on the Qinghai-Tibet Plateau
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摘要: 青藏高原盐湖地区水体在盐湖泄流后，其水文情况发生较大改变，研究盐湖地区的水化学特征及成因分析对高寒区水资源保护和水质演化具有重要意义. 本文运用Piper图解法、矿物饱和指数法以及多元统计等方法，探究了泄流后盐湖及其下游清水河等水体的水质特征及离子成因. 结果表明，在泄流后，盐湖离子浓度变化较小，而清水河离子浓度扩大至泄流前的2倍. 基于盐湖、清水河多年离子浓度对比发现，盐湖受青藏高原气候暖湿化影响而逐渐淡化，清水河主要因盐湖泄流影响由微咸水变为盐水；盐湖、清水河等常年性地表水及其浅层地下水水化学类型均为Cl·SO4-Na型，以蒸发结晶为主导作用，而北一河水化学类型则为HCO3-Mg·Ca，其浅层地下水与清水河深层地下水离子组成相似，阳离子以Ca2+、Mg2+为主，阴离子则以Cl−、SO42−为主，水化学成分主要受岩石风化溶解影响. 主成分及相关分析表明盐湖地区内Na+、K+、Cl−、Mg2+和SO42−主要来源于岩盐、镁硫酸盐等蒸发盐岩，Ca2+、HCO3−主要来源于白云石以及钙长石等硅酸盐岩，此外Ca2+还受石膏、萤石等矿物溶解影响，NO3−存在明显的区域差异，地区人类活动极少，可能主要来源于冰川融水.Abstract: Due to the discharge of Yanhu lake in the Qinghai-Tibet Plateau, the water quantity and quality of Yanhu waters have changed greatly. It has essential meaning for water resources protection and water quality evolution to study hydrochemical characteristics and the genesis in the alpine region. To better understand hydrochemical characteristics and solute sources in Yanhu waters, we sampled water from the Yanhu area, such as Yanhu lake and its downstream Qingshui river. The Piper diagram, mineral saturation index, and multivariate statistical methods were applied to analyze the hydrochemical composition of samples. The results showed that the ion concentration of the Yanhu lake changed little, while the ion concentration increased 2 times in Qingshui river after the discharge. Besides, based on the comparison of ion concentration between Yanhu lake and Qingshui river for many years, it was found that the water salty of Yanhu lake was gradually weakened, but the Qingshui river changed from brackish water to saline water. The important reasons for the difference may be climate warming and discharge effects. The hydrochemical types of perennial surface water and their shallow groundwater were mainly Cl·SO4-Na type. Hydrochemistry’s dominant roles were evaporation and crystallization, such as Yanhu lake and Qingshui river. However, the hydrochemical type of the Beiyi river was HCO3-Mg·Ca. The ion composition of the shallow groundwater of Beiyi river was similar to the deep groundwater in Qingshui river, and their ion cations were mainly Ca2+, Mg2+, and the major ion anions were Cl− and
${\rm{SO}}_4^{2-} $ . Meanwhile, the rock weathering and dissolution effects were the main controlling factors for the deep groundwater of Qingshui river, Beiyi river, and shallow groundwater of Beiyi river. Principal component analysis and correlation analysis showed that the main sources of Na+, K+, Cl−, Mg2+, and${\rm{SO}}_4^{2-} $ were mainly derived from evaporate salt rocks, such as rock salt and magnesium sulfate, Ca2+ and${\rm{HCO}}_3^{-} $ were mainly derived from dolomite and anorthite in the Yanhu area. In addition, Ca2+ was also affected by the dissolution of minerals such as gypsum and fluorite. There were obvious regional differences in${\rm{NO}}_3^{-} $ , and there were few human activities in this region, which may mainly came from glacier meltwater. -
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图 3 盐湖地区水化学成分变化图: （a） 盐湖地表水和（b）清水河地表水
Figure 3. Changes in hydrochemistry in the Yanhu area: Surface water of Yanhu lake （a） and Qingshui river （b）
图 4 盐湖地区地表水和地下水Gibbs图
Figure 4. Gibbs diagram of surface water and groundwater in the Yanhu area
图 5 盐湖地区水样点聚类分析图
Figure 5. Cluster analysis showing the linkage of water samples in the Yanhu area
图 6 盐湖地区水化学参数相关性图：（a）C1组和（b）C2组
Figure 6. The correlation matrix a and b showed the chemical parameters of the Yanhu area: （a） C1 group and （b） C2 group
表 1 水化学指标统计
Table 1. Statistics of hydrochemical parameters
水样点
Sample类型
Type统计量
StatisticspH TDS K+ Na+ Ca2+ Mg2+ Cl− ${\rm{SO}}_4^{2-} $ ${\rm{HCO}}_3^{-} $ ${\rm{CO}}_3^{2-} $ ${\rm{NO}}_3^{-} $ F− H2SiO3 盐湖
Yanhu lake地表水
Surface
water泄流前a 9.21 14105.23 87.09 4618.00 8.70 498.80 7685.44 722.90 525.27 222.26 1.62 0.45 0.80 最大值 9.47 15246.13 95.23 4977.00 25.04 525.40 8288.14 854.80 622.14 231.70 2.04 0.74 1.28 最小值 8.88 13353.91 83.56 4282.00 10.00 483.70 7230.00 681.20 488.70 204.90 0.41 0.26 ND 平均值 9.11 14129.28 88.64 4592.80 14.31 502.92 7657.41 778.84 545.67 221.52 1.54 0.50 0.50 标准差 0.24 788.45 4.39 297.58 6.11 17.64 394.93 63.72 54.44 11.72 0.65 0.19 0.69 清水河
Qingshui
river地表水
Surface
water泄流前a 8.90 2669.54 24.58 657.60 56.30 206.00 1242.98 308.10 299.89 24.03 2.01 1.12 15.24 最大值 9.19 14465.53 87.35 4790.00 19.36 506.80 7790.00 777.40 583.80 228.04 3.21 0.68 4.84 最小值 8.63 12862.31 83.26 4102.00 8.46 471.40 7037.69 667.40 506.80 132.15 0.38 0.42 ND 平均值 8.89 13601.73 84.73 4455.75 13.87 483.50 7370.13 726.93 544.31 194.67 1.82 0.57 1.65 标准差 0.25 724.31 1.92 350.54 4.45 15.89 315.26 46.62 31.46 42.63 1.15 0.12 2.28 浅层
地下水
Sallow ground
water最大值 8.33 8299.30 54.90 2327.00 287.20 354.60 4079.00 1113.00 613.10 ND 3.06 1.12 16.28 最小值 7.89 1874.45 14.60 357.20 145.20 124.40 656.50 437.30 278.50 ND ND 0.64 3.48 平均值 8.17 5376.38 30.08 1422.30 215.18 253.20 2595.38 643.03 434.45 ND 1.47 0.86 10.67 标准差 0.23 2644.35 17.33 811.64 59.93 97.89 1422.76 318.70 149.52 — 1.47 0.22 5.96 深层
地下水
Deep ground
water最大值 7.95 1865.14 9.18 283.40 237.20 132.60 586.50 294.00 676.60 ND ND 0.76 53.24 最小值 7.94 1859.28 8.24 275.40 223.80 127.80 583.00 293.50 663.00 ND ND 0.69 51.56 平均值 7.95 1862.21 8.71 279.40 230.50 130.20 584.75 293.75 669.80 ND ND 0.73 52.40 标准差 0.01 4.14 0.66 5.66 9.48 3.39 2.47 0.35 9.62 — — 0.05 1.19 清水湖
Qingshui
lake地表水
Surface
water泄流前a 9.82 1991.14 16.12 488.70 31.22 155.30 898.09 277.30 116.66 66.08 ND 1.10 4.09 最大值 9.22 15536.65 96.90 5042.00 26.93 536.40 8403.21 885.40 620.94 255.50 2.84 0.84 5.04 最小值 9.09 12627.17 74.32 4087.00 10.17 441.00 6898.00 657.90 369.10 156.00 0.48 0.22 ND 平均值 9.17 13616.82 84.70 4475.00 19.32 480.25 7331.01 752.23 517.22 215.72 1.84 0.54 2.09 标准差 0.06 1337.81 9.38 449.32 6.90 44.39 721.10 100.66 106.63 42.95 1.01 0.25 2.13 海丁诺
尔湖
Haydingnor
lake地表水
Surface
water最大值 8.95 11601.37 72.24 3845.00 24.54 392.00 6162.36 605.50 526.43 236.51 2.04 0.54 3.23 最小值 8.80 10307.48 61.46 3443.00 12.42 344.30 5532.00 480.40 487.00 190.40 1.90 0.48 ND 平均值 8.88 10954.42 66.85 3644.00 18.48 368.15 5847.18 542.95 506.72 213.46 1.97 0.51 1.62 标准差 0.11 914.91 7.62 284.26 8.57 33.73 445.73 88.46 27.88 32.60 0.10 0.04 2.28 浅层
地下水
Sallow ground
water8.60 10631.11 59.15 3389.00 32.81 376.80 5865.00 546.30 516.30 103.90 1.57 0.63 1.88 北一河
Beiyi river地表水
Surface
water最大值 8.45 226.94 3.24 30.07 31.21 17.59 40.62 31.89 139.38 5.77 4.82 0.30 18.39 最小值 8.21 182.49 2.26 20.40 26.93 13.77 30.46 26.15 125.03 ND 4.47 0.27 9.64 平均值 8.38 209.06 2.73 26.08 29.54 15.85 36.53 29.95 132.94 1.92 4.60 0.29 12.62 标准差 0.15 23.47 0.49 5.05 2.29 1.93 5.36 3.29 7.29 3.33 0.19 0.02 5.00 浅层
地下水
Sallow ground
water7.95 306.76 5.16 55.66 26.07 22.14 71.78 49.65 152.60 ND 4.62 0.51 3.69 注：pH无量纲，其余指标单位均为mg·L−1; a代表泄流前样点水化学指标统计值; ND代表未检出. Note: pH is dimensionless, and the other units are mg·L−1; a, statistical values of water sample point before discharge; ND, not detected. 
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表 2 水化学参数主成分载荷
Table 2. Principal component loadings for chemical parameters
水化学参数
Chemical parameters主成分
Principal componentsPC1 PC2 K+ 0.99 TDS 0.99 Na+ 0.99 Cl- 0.99 Mg2+ 0.98 ${\rm{SO}}_4^{2-} $ 0.87 pH 0.72 H2SiO3 -0.63 0.58 Ca2+ -0.52 0.76 ${\rm{NO}}_3^{-} $ -0.66 ${\rm{HCO}}_3^{-} $ 0.59 0.66 F− 0.60 特征值
Eigenvalue7.31 2.35 方差贡献率/%
Explained variance60.89 19.58 累积方差/%
Cumulative of variance60.89 80.47 注：空值为因子载荷值低于0.4，本次分析中已剔除. Note: The null value is the factor loading value lower than 0.4, which has been eliminated.
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