乌拉特灌域位于内蒙古河套灌区最下游,承担着整个灌域的排水任务,是我国重要的粮食生产基地,但由于原生地质及人类活动等因素导致地下水含盐量较高,水质恶化,地下水利用率较低。因此,对该地区地下水化学特征及来源进行探究具有重要的现实意义。本文采用Piper三线图、舒卡列夫分类法、吉布斯模型、Schoeller图等方法分析了乌拉特灌域地下水化学特征及主要控制因素,结合地下水环境背景值对地下水环境质量进行了单因子评价,并运用因子分析及绝对主成分多元线性回归模型定量解析研究区地下水污染来源及成因,为合理治理地下水环境及高效利用地下水提供科学依据。主要结论如下:(1)对研究区不同时期地下水营养盐浓度进行显著性检验,各营养盐浓度均存在显著差异,且主要由氮素组成,NO3--N(硝态氮)为主要存在形式,且在灌水期变异系数明显高于其它时期,灌水仅对TN(总氮)、NO3--N产生影响。将其浓度与标准值对比并统计发现,NH4+-N超标严重,不同时期超标率均在87%以上。营养盐空间分布结果显示,氮素空间分布为西南部>西北部>东部,TP含量空间分布无明显规律。综合分析发现,TN(总氮)主要受灌溉、降雨、人类活动等因素影响,而TP则受土壤吸附作用及农业、畜牧业、城镇化发展等多种因素影响。(2)研究区主要盐分离子显著性结果表明,K+Na+(钠离子)和Cl-(氯离子)是灌域主要离子且均为强变异,结合克里金空间插值结果,发现其空间分布较为一致,据其空间分布将研究区分为4个区,各区盐分含量大小表现为Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ>Ⅳ,其中,C1-含量分别为 5097.97mg/L(Ⅰ 区)、1215.99 mg/L(Ⅱ区)、647.71 mg/L(Ⅲ区)、521.67 mg/L(Ⅳ区),K++Na+含量分别为 4823.87 mg/L(Ⅰ区)、890.43 mg/L(Ⅱ 区)、634.34mg/L(Ⅲ区)、485.85 mg/L(Ⅳ区)。运用Piper三线图及Gibbs图对灌域地下水进行水化学类型及主要控制因素分析,研究表明该区地下水多数取样点原生盐度超过50%,Na+-Cl--SO42-、Na+-Cl-是乌拉特灌域主要的地下水化学类型,蒸发浓缩是该区地下水离子组成的主要控制因素,受人类活动影响也较大。Schoeller图研究结果显示,排水与地下水补给来源基本相同,灌溉水并非地下水中离子的全部来源,灌溉水携带土壤盐分入渗是地下水盐分含量较高的原因之一。另外,总结发现,除原生条件外,引黄灌溉、地质因素是导致地下水中盐分含量较高的主要因素。(3)根据乌拉特灌域地质条件将其分为滞留一聚集区、构造侵染聚集区及山前冲积-补给区,地下水环境背景值计算结果多表现为Ⅱ区>Ⅰ区>Ⅲ区,Ⅱ区单因子指数均在5以上,最大可达30以上,超标最严重,Ⅲ区地下水单因子指数均在5以内,可见该区水质相对最好。分析发现,C1-(氯离子)、SO42-(硫酸根离子)、Ca2+(钙离子)、Mg2+(镁离子)、Na++K+(钠离子)、HCO3-(碳酸氢根离子)及TH(总硬度)与地下水流动、蒸发作用及发生构造侵染等因素有关。据不同时期地下水评价结果表明,春灌及秋浇后地下水中盐分离子超标加重,春播后及秋收前(即作物生育期内)地下水中氮素含量超标严重,说明灌水淋洗土壤盐分入渗主要影响地下水中水溶盐组分,而氮素主要受生育期施肥影响。(4)基于因子分析的乌拉特灌域地下水水质公因子分别为淋溶-迁移-富集因子(F1,其贡献率为42.15%),高值区主要分布在西南部;农业生产-人类活动溶解因子(F2,其贡献率为15.79%),西部污染较严重,中部最高;原生地质因子(F3,其贡献率为13.56%),高值区分布在西北部;环境背景因子(F4,其贡献率为19.29%),高值区在整个灌域呈斑块状分布,分布规律随机性较大。基于因子得分函数的结果显示,综合因子得分(F)的空间分布与F1分布规律基本一致,可见淋溶-迁移-富集因子(F1)是乌拉特灌域地下水的主要污染因子。运用APCS-MLR得到的地下水水质指标预测值与实测值具有较高一致性,将因子分析与多元线性回归受体模型相结合可有效对地下水化学污染来源进行定性识别及定量解析。