基于氢氧稳定同位素的澜沧江流域水体来源差异分析

研究不同时期澜沧江流域不同河段水体补给来源差异,从而为该流域的水文循环研究提供数据支撑。通过对枯水期(2017年2月)和丰水期(2017年6月)澜沧江云南段地表水体δD和δ~(18)O值的测定,得出δD与δ~(18)O值在枯水期变化范围分别为-16.90%～-12.50%与-2.012%～-1.694%,而在丰水期分别为-10.55%～-7.65%与-1.438%～-1.102%,初步揭示了该流域水体氢氧同位素的空间分布特征。结果表明:枯水期与丰水期澜沧江云南段地表水体δD、δ~(18)O值的沿程变化趋势基本一致,且枯水期的δD、δ~(18)O值均明显低于丰水期。在枯水期,研究区上游自然河段地表水体主要受冰雪融水与蒸发作用影响,中游水库段受一定蒸发作用与支流汇入影响,下游自然河段主要受大气降水补给。在丰水期,整个澜沧江云南段地表水主要受大气降水影响,同时中游水库段受一定支流汇入影响,下游自然河段受一定人类活动影响。     

岩溶流域典型农业区水体氢氧同位素的空间异质性及形成机制

分别于平水期和枯水期采集了花溪河流域典型农业区地表水和地下水样品。利用氢氧同位素示踪技术,结合土地利用类型对研究区不同水体的补给来源、季节变化及主要影响过程进行了分析,并对不同水体氢氧同位素值进行了空间插值分析,同时对其形成机制进行了分析,阐明了不同土地利用类型影响下的主要水文过程。结果表明:(1)研究区不同水体的主要补给来源为当地大气降水,月亮湖水库受蒸发作用影响明显,地表水和地下水的δD和δ~(18)O整体上呈现平水期高于枯水期的特征。(2)地下水的δD和δ~(18)O在枯水期与平水期均呈现明显的空间分异性特征,西部水田/水库集中区富集,东部旱地集中区贫化,土地利用对研究区环境水文过程影响明显。该研究结果有助于了解不同土地利用方式下地表水对地下水的影响,为流域管理提供科学依据。     

基于同位素技术的且末车尔臣河流域地下水补给来源分析

为了更加合理地利用及开发塔里木盆地南部且末县车尔臣河流域地下水资源,利用和田及乌鲁木齐2个监测站点多年大气降水同位素数据,拟合出当地大气降水线LMWL:δD=7.5δ~(18)O+5.9 (n=178,R~2=0.952 6)。通过不同地貌单元地表水与地下水同位素(δD、δ~(18)O、T)变化特征及Cl-δ~(18)O相对变化规律,结合当地水文地质条件,探究了且末县车尔臣河流域地下水补给来源。研究表明:沿河流方向,研究区不同地貌单元地下水均受到冰川雪融水及高山降雨补给,补给源区为南部高山区。此外,灌区人为修建水渠、机民井等节水设施,地表水与浅层地下水发生混合,地下水还受到了河水、农田灌溉水渗漏补给;绿洲带承压水δD、δ~(18)O、T值均偏低,反映地下水受到高海拔水源的早期补给且更新较慢;在沙漠一带地下水T值偏低,δD、δ~(18)O值接近当地大气降水线,推测此段地下水还受到了局部大气降水补给。     

珠江泗河水流域降水事件中氢氧同位素特征分析

以珠江泗河水流域为研究对象,分析降水事件中降雨、河水和地下水氢氧同位素的变化特征和规律,研究降雨、河水和地下水的转化关系。研究结果表明:珠江泗河水流域雨季的降水线方程与全球大气降水线相比,斜率和截距偏小,反映其降水过程经历了一定的蒸发。场次降水事件中氘盈余平均值先减小后增加,反映了大气降水形成时水汽来源和运移过程中受环境变化影响导致的同位素分馏不平衡的差异。不同季节降水事件中降雨氢氧同位素组成差异显著,春末夏初降雨氢氧同位素组成较富集,随后同位素值逐渐贫化。单场降水事件中,降雨氢氧同位素值呈现先贫化后富集的现象。不同场次降水事件中,降雨的δD、δ~(18)O含量变化范围较大,河水次之,地下水变化最小。不同水体δ~(18)O～δD关系线斜率的大小为:地下水河水降雨,河水和地下水δ~(18)O～δD关系线均偏离大气降水线,反映出泗合水流域河水和地下水经历了蒸发分馏过程。     

基于同位素技术的冬奥会崇礼赛区地表水-地下水转化关系研究

为深入理解崇礼区清水河流域地表水-地下水转化关系,通过D、~(18)O、~(222)Rn环境同位素技术开展了区域地表水-地下水的转化关系研究。结果表明:通过D、~(18)O监测结果可知,东沟中游地区表现为地下水溢出补给地表水,地表水接受地下水泄流补给的贡献为56%,接受上游河水补给为44%;通过~(222)Rn监测结果可知,上游段地表水向地下水转化,地表水向地下排泄27.8 m~3/(d·m);下游段地下水向地表水转化,地下水向地表水补给平均速率为17.6 m~3/(d·m)。由此可见,地表水-地下水的频繁转化是清水河流域水资源循环的主要特征,地下水泄流补给地表水是区内旱季水资源的主要补给来源。     

长春黑顶子河流域冻土融化期氢氧同位素特征及影响因素分析

基于2016年冻土融化期黑顶子河流域地表水、土壤水和地下水中稳定氢(δD)氧(δ~(18)O)同位素观测数据,分析了该区域融雪产流阶段δD和δ~(18)O的时空变化特征及主要影响因素。结果表明:融化期积雪δD和δ~(18)O平均值最小,分别为-9.33%和-1.28%,且变异性最大。冻土层隔绝了地下水与融雪水的联系,因而地下水、土壤水主要来自冻结期前降雨,其δD和δ~(18)O变异性最小且均匀的分布在大气降水线附近。冻融过程控制了融雪水与土壤水的蒸发速率和混合作用,进而影响了河水δD和δ~(18)O随时间的变化特征。土地利用类型不同导致下垫面之间土壤水和地下水δD和δ~(18)O差异较大。玉米田土壤水主要来自降雨,经历了先入渗再蒸发的过程,呈现表层大深层小的变化趋势。水稻田深层土壤水和地下水主要来自作物生长期灌溉水,经历了先蒸发后入渗的过程,δD和δ~(18)O较大;表层土壤水主要来自冻结期降雨或融雪入渗,δD和δ~(18)O较小。受水稻田地下水补给、河道融冰补给以及蒸发作用的影响,主河道稳定同位素显著大于支流,这种差异的大小与流域水循环活跃程度密切相关。     

托克逊两河流域地下水化学组分来源及同位素指示作用分析

通过对托克逊两河流域32组水样中的化学成分及环境同位素进行测定,运用聚类、Piper三线图、Gibbs图、离子比例系数法对化学组分来源进行分析,并对研究区水环境同位素特征进行分析,确定该区域地下水的水化学作用及组分来源。结果表明:沿阿拉沟渠从出山口山前砾质洪积平原→细土平原→盐沼平原过渡区地下水由HCO_3型→HCO_3·SO_4型、SO_4·HCO_3型→SO_4·CL型;地下水化学作用同时受蒸发浓缩作用、溶滤作用和阳离子交替吸附作用的影响,地下水化学组分来自盐类矿物的溶解;地下水δ~(18)O平均值为-0.889%,δD平均值为-5.668%,浅表层水δ~(18)O平均值为-0.938%,δD平均值为-6.005%,山区降水经二次转化对地下水补给产生一定的影响,远离当地大气降水线的水样受补给源和人工开采的影响。     

石头口门水库上下游地下水同位素特征及年龄

石头口门水库为长春市重要的水源地,为查明该地区地下水来源及年龄,采集地表水和地下水等不同水体同位素样品,并测试D、18O和氚,分析其同位素特征。结果表明,石头口门上下游地下水主要补给来源于大气降水,地下水年龄普遍较轻,多数10 a之内,部分为核爆炸时期与现代水混合水。地下水与地表水联系比较密切,深层地下水受到地球化学作用影响较深。     

湖南省地热水氢氧同位素特征分析

本文通过研究湖南省地热水的氢氧同位素特征,来分析地热水的补给来源以及18 O的漂移和地热水的水-岩相互作用的强弱程度.对各个构造单元的氢氧同位素箱线分布图、δD-δ18 O值的关系分布图和氘过量d值的特征进行分析,结果表明:地热水的补给来源、形成环境和水-岩相互作用的程度基本是相似的,δD和δ18 O值大部分分布在区域...     

达尔罕茂明安联合旗地表水-土壤水-地下水同位素含量时空分布特征分析

为探明达尔罕茂明安联合旗地表水-土壤水-地下水时空分布特征,应用被视为水体"DNA"探索的同位素示踪方法,对达尔罕茂明安联合旗4个典型区进行地表水、土壤水和地下水进行采样分析,并根据同位素检测结果对各水体的时空分布特征进行探究,揭示出研究区地表水、地下水和土壤水的主要补给来源及其时空变化规律,发现研究区地表水、土壤水和地下水主要补给来源为大气降水,仅在部分时段和区域产生互补,从时空变化来看研究区地表水、地下水随时间变化不大但随着自西向东的空间变化同位素含量逐渐变大,而土壤水则是随着空间的变化不大,在随时间变化中,0～125 cm深度土壤水受外界环境影响随时间变化较大,而深层土壤水同位素含量则逐渐趋于稳定。     

不同水分条件下宁夏枸杞氢氧稳定同位素变化特征试验研究

以宁夏枸杞为研究对象,采取试验区降水、不同灌溉量下枸杞根区土壤水、根系及茎秆样品并测定其氢氧稳定性同位素比率δ¹⁸O和δD,分析不同降水量及灌溉量下枸杞稳定同位素的变化特征,利用IsoSource模型计算了枸杞对各潜在水源的可能利用比例.结果表明:试验区降水中δD和δ¹⁸O之间有很好的线性关系,并得出了当地大气降水线的回归方程;不同灌溉量,枸杞主根系层(20~60 cm)的土壤含水率和与其对应的δD呈负相关趋势变化,随着土层深度加深,δD减小;降水量不同时,各土层δD变化规律相似,5 mm以下20 cm处的δD最大(-64.39‰),枸杞主要利用表层(0~20 cm)及部分中层(20~40 cm)的土壤水,分别占35.2%及25.1%;降水量为13.9 mm时,20~60 cm处δD相对较丰,为-65.20‰以上,枸杞可利用0~60 cm土层土壤含水量:0~20,20~40,40~60 cm土层的土壤水利用量分别占比22.4%,25.3%及23.2%.结论可为干旱区枸杞科学灌溉提供有益借鉴.     

黄土塬区深剖面土壤水氢氧同位素分布特征

【目的】揭示黄土塬区深剖面土壤水的氢氧同位素(δ~2H、δ~(18)O)分布特征。【方法】于2015年8月采用土芯钻探的方式以20 cm为采样间隔,在长武塬采取98 m(其地下水埋深为95 m)深剖面原状土样。根据测定的土壤水δ~2H和δ~(18)O值,将剖面分为浅层(0～10 m)、深层(10～84 m)、过渡层(84～95 m)和地下水层(95～98 m)4层,并采用经典统计学方法分析了整个剖面土壤水氢氧稳定同位素的变异特征。【结果】δ~2H在浅层、深层、过渡层和地下水层的平均值分别为-78.6‰、-75.2‰、-74.6‰、-76.5‰,δ~(18)O在相应4层的平均值分别为-10.9‰、-9.9‰、-10.2‰、10.4‰,δ~2H和δ~(18)O均在10 m以上的浅层最为贫化。δ~2H在浅层、深层、过渡层和地下水层的标准差分别为11.8‰、2.6‰、1.4‰、1.2‰,δ~(18)O在相应4层的标准差SD分别为1.6‰、0.5‰、0.3‰、0.3‰。δ~2H和δ~(18)O值在浅层波动较大,变异系数10%,属于中等变异;而10 m以下相对稳定,变异系数Cv10%,属于弱变异;变异系数随深度的增加而逐渐减小。δ~2H和δ~(18)O的标准差均随深度增加逐渐减小。【结论】对于以活塞流补给为主的深厚黄土高原地区,深层土壤水氢氧同位素在剖面的变异较小,因此,可利用氢氧同位素趋于稳定的上层土壤水代替深层土壤水来进行地下水补给的研究。     

半干旱黄土区典型林地土壤水分消耗与补给动态研究

通过对半干旱黄土丘陵沟壑区几种典型林地生长季土壤水分进行动态监测,研究不同林种对土壤水分消耗和补给的影响。结果显示,土壤总含水率大小依次为草地、沙棘、河北杨、油松、山杏,并且这一次序主要来源于120 cm深度(相对稳定层)以下的差异;不同林地及草地土壤含水率季节变化表现基本一致,3—8月波动下降,8—10月持续上升;各林地及草地土壤水分在0~60 cm内变化活跃,60~120 cm内由上至下逐渐趋于稳定,120~200 cm内保持相对稳定;林种、土壤深度、月份3种因素单独作用和交互作用均造成土壤水分差异显著;水分补给期后各林地土壤水分仍处于一定亏缺状态。     

怒江源区那曲流域夏季降水与河水稳定同位素特征分析

怒江源区是亚洲地区重要的水源涵养区和生态屏障建设区,识别其水循环演变机理及水源构成具有重要的意义。而同位素技术是解决上述问题的有效手段之一。因此,利用2017年7月与8月那曲流域采集的降水、河水和湖水样品δD和δ18O的测试结果,分析了研究区夏季降水、河水和湖水稳定同位素时空分布特征。结果表明,7月份降水与河水中δ18O的平均值均大于8月份,造成这种差异的主要原因在于受季风影响8月份降水增多。夏季降水中δ18O和过量氘的纬度和高程效应不显著,降水量是其主要影响因素。夏季河水中δ18O的纬度和高程效应均不显著。河水中过量氘与纬度和高程存在较好的相关性,且湖水对于过量氘的分布具有重要的调节作用。由于沿途诸多支流汇入干流,从错那湖开始到下游,干流河水中同位素呈递减趋势。     

基于~(18)O同位素的玛纳斯河流域典型荒漠植被水分利用来源研究

梭梭和柽柳是玛纳斯河流域下游典型荒漠植被,对干旱荒漠区具有水土保持和固沙造林的作用,分析其水分利用来源对保证植被正常生长、维持荒漠生态系统稳定具有重要意义。采用~(18)O稳定同位素技术,以玛纳斯河流域下游两年生梭梭、柽柳为研究对象,通过分析植被水、地下水和不同土层土壤水中的~(18)O值,得到两年生梭梭、柽柳旱季生长期的水分利用来源,研究结果表明:(1)年生长期内,地下水潜水埋深呈小幅增大,~(18)O值在5月到7月间逐渐增大,8月又逐渐减小;土壤含水率随着土层深度的增加而增大,土壤含水率月变化趋势为5月6月7月,土壤水中~(18)O值随着土层变浅而增大,100 cm以下逐渐稳定并趋于地下水;浅层土壤的~(18)O值随着月份的增加逐渐增大,较深土层土壤水的~(18)O值相对稳定。(2)两年生梭梭生长季节的主要水分利用来源为地下水和80~150 cm土层的土壤水,贡献率分别为56.8%±6.8%和26.3%±7.2%;两年生柽柳生长季节的主要水分利用来源为60~150 cm土层的土壤水和地下水,贡献率分别为54.6%±9.2%和36.8%±8.5%。     

稻田水体碳氮稳定同位素组成与时空变化研究

利用稳定同位素技术研究了稻田沟渠、池塘、湿地等水体的碳、氮稳定同位素组成特征与时空变化。结果表明,水中颗粒性有机物(Particulate organic matter,POM)δ13C值(稳定性碳同位素比值)在-31.5‰~-24.3‰之间变化,平均值为-27.7‰,可能主要来自于浮游植物和浮游动物的贡献。POM稳定性碳同位素比值存在明显的季节变化,呈现出春、夏季高于秋、冬季的趋势。浮游动物与POM稳定性碳同位素比值之间的时空变化存在一定的相关性,说明研究区内浮游动物对内源有机碳的利用可能主要来自POM。颗粒性有机物δ15N存在秋、冬季高于春、夏季的趋势,但空间差异不显著,其中湿地的变化幅度相对较大(3.2‰~6.3‰),δ15NPOM平均值为4.1‰,说明研究区固氮作用较小,外源物的污染程度较低。     

基于同位素和水化学的地下水污染机理研究

为查明河南省新乡市浅层地下水的污染机理,通过现场调查并对地下水、地表水进行采样,测定其氢、氧稳定同位素及水化学成分,对水样的氢氧同位素和水化学组成的空间分布规律进行了分析。结果表明:降水是地下水的主要补给源。太行山区是剥蚀丘陵岗地地下水的主要补给区;中部冲洪积平原地下水受共产主义渠水的影响,二者同位素值较接近;受黄河灌溉回归水的影响,南部冲积平原地下水氢氧同位素值较接近黄河水,是大气降水和黄河水的混合水体。而研究区地下水污染除与地表污水侧渗、污染物通过包气带直接下渗有关,还与不合理开采地下水导致盐分和污染物的迁移有关。     

河套灌区典型区土壤水-地下水动态与转化关系研究

为确定限制引水背景下河套灌区土壤水-地下水动态及其转化关系,为优化农田水管理策略提供理论依据,选取河套灌区典型斗渠区域,基于2年土壤水、地下水的监测数据,分析在不同作物种植区、不同灌溉期的农田土壤水、地下水的动态变化规律。运用水量平衡法对地下水浅埋区农田土壤水与地下水的转化关系进行定量研究,结果表明：生育期内农田土壤水分变化属于“灌溉降水入渗补充-腾发消耗型”;受灌溉影响,不同时期地下水埋深动态具有显著的灌溉型特征,土壤水渗漏补给地下水明显抬升地下水位,地下水排水和潜水蒸发又降低地下水位;在作物生育期内,土壤水与地下水进行双向补给,且不同时期具有不同的转化特征;研究区2年生育期内灌溉降水补给土壤水分别为544.56mm和541.85mm,平均腾发量为465.5mm和434.8mm,土壤储水量减少61.96mm和63.1mm,土壤水补给地下水为207.73mm和236.94mm。研究可为当地及相近地区农业节水灌溉提供科学依据。     

基于Morlet小波分析的云贵高原区春季降水特征研究

春季是农业生产的重要季节,春季降水直接影响着农业生产。以处于云贵高原区的贵州省为例,利用1961-2013年19个气象站点逐日降水资料,在Matlab、Suffer等软件支持下,采用线性倾向估计法、morlet小波分析,研究贵州春季降水变化趋势、降水振荡和周期变化规律。结果表明:(1)整体上,研究区近53 a春季降水呈下降趋势,20世纪80年代中期以前,降水偏多,80年代中期以后,降水偏少;遵义地区春季降水减少最显著,凯里地区降水减少最缓慢。(2)整个研究区春季平均降水量为297 mm,毕节地区平均春季降水量最少,只有约190 mm,铜仁地区平均春季降水量最多,达到403 mm。(3)整个研究区和典型研究区春季降水都存在着明显的周期变化规律,长周期强于短周期,各区域代表站春季降水量较活跃的主要有25、32、28~32 a振荡周期。     

基于氮氧同位素的深水湖泊硝酸盐来源辨析

硝酸盐负荷对水体的影响已成为国内外广泛关注的问题.明确水体硝酸盐负荷的主要来源,是精准制定流域氮污染控源减排策略的基础.该研究以深水湖泊千峡湖为研究对象,通过对湖水水化学特征、硝酸盐氮氧同位素组成及各来源(降水、生活污水、肥料、沉积物及周边土壤)氮氧同位素组成的监测研究,定性分析了千峡湖水体硝酸盐变化趋势及其主要来源....