闪电河流域“三水”季节变化特征

分析水体中氢(H)、氧(O)稳定同位素(δD、δ~(18)O)的变化,可以判断出不同水体的变化特征及相互关系。通过2014年5、8、10月对内蒙古正蓝旗境内闪电河流域地表水、浅层地下水及大气降水等样品的连续采集,得到地表水样21个、地下水样69个、大气降水样21个,在对"三水"样品δD、δ~(18)O值测试分析的基础,进一步讨论了"三水"变化特征及相互关系,结果显示:1闪电河流域"大气降水线"表达式为:δD=8.01δ~(18)O+6.83‰(r=0.962 1),反映了研究区蒸发量远大于降水量的气候特征。而不同月份d(氘盈余参数)出现差异,降水最多的8月d值最低,降水最少的10月d值最高,显示了大气降水次数或强度对二次蒸发作用产生了一定程度的影响。2闪电河流域地下水与地表水中δD、δ~(18)O值,不仅位于"大气降水线"之下,而且不同月份地表水与地下水中δD、δ~(18)O值的变化区间也出现差异。5月,各断面地下水与地表水中δD、δ~(18)O值差异不大,说明地下水与地表水得到充分混合;8月和10月,地表水中δD、δ~(18)O值比地下水明显偏重且各断面中大气降水所占比例较高,显示了大气降水过程对地表水H、O同位素变化的影响。此外,闪电河流域自上游到下游地表水中δD、δ~(18)O值在8月相近,而在10月逐渐出现偏大,指示了10月强烈蒸发作用对地表水中δD、δ~(18)O值变化的影响。     

渭南大气降水中氢氧同位素特征与水汽来源关系

利用渭南大气降水δD和δ~(18)O实测值及相关的气象观测资料,分析了降水δD和δ~(18)O的特征及其变化与水汽来源的关系。结果表明:大气降水的同位素值变化幅度大,且呈现春季高、其他季节较低的季节变化;大气降水线的斜率低于全球大气降水线,截距接近且略高于全球大气降水线;大气降水的δ~(18)O与温度效应相关关系非常弱,温度效应不存在,存在降水量效应,但春冬季不显著,夏秋季较显著;大气气团来源的后向轨迹显示,冬半年降水水汽主要受控于西风环流,同时存在少有的局地蒸发作用,夏半年水汽来源于东南和西南海洋蒸发水汽,明确了氢氧稳定同位素存在季节变化的原因。     

西藏雨季主要水体氢、氧同位素特征

通过对2014年雨季西藏境内63处水体中δD和δ~(18)O值的测定,分析其中氢、氧稳定同位素组成特征。结果表明:水体δD和δ~(18)O的取值范围分别为-152.06‰~-19.05‰和-16.96‰~4.66‰,δD较δ~(18)O的标准差大,平均值分别为-101.38‰和-9.67‰;3种水体的δD和δ~(18)O值关系为湖泊δD相对河流δD富集,河流δD相对沼泽δD富集,湖泊δ~(18)O相对河流δ~(18)O和沼泽δ~(18)O富集,河流δ~(18)O和沼泽δ~(18)O无差异;蒸发趋势方程分别为δD湖泊=6.14δ~(18)O-45.48(n=22,R2=0.855),δD河流=7.83δ~(18)O-26.22(n=32,R2=0.858),δD沼泽=5.93δ~(18)O-52(n=9,R2=0.723),河流相比湖泊和沼泽水体的δD与δ~(18)O更易受大气降水的影响;氘过量参数特征为湖泊-79‰~-17‰,河流-40‰~-5‰,湿地沼泽-34‰~-7‰,表现出蒸发强烈的水体特征;沼泽水体δ~(18)O与纬度的一元线性回归方程为y=1.67x-63.23。     

新疆伊犁河谷地下水循环演化特征

以区域地下水流理论为指导,采用水化学与同位素分析、地下水流数值模拟等方法,以南北向"1号水文地质剖面"为主要研究对象,对伊犁河谷地区地下水化学、同位素、地下水流系统进行研究,分析总结了地下水循环演化规律。结果表明:主要阴、阳离子自北向南呈现出同步的变化规律,由北向南水化学类型依次为HCO_3-Ca、HCO_3-SO_4-Ca-Mg、HCO_3-SO_4-Ca-Na。δ~2H及δ~(18)O自北向南沿途变化不大。"1号水文地质剖面"潜水为1952年以来补给的地下水。划分为3级循环系统,依次为局部、中间和区域地下水流循环系统。其循环周期依次为5~10 a、30~40 a以及20 000 a左右。与此相对应,划分为浅部强径流区、中部中等径流区和深部弱径流区,径流速率依次为0.5 m·d~(-1)、0.1~0.5 m·d~(-1)及0.1 m·d~(-1)。建议优先开发利用浅、中部循环地下水,保护好深部循环地下水。     

鄂尔多斯高原潜水同位素特征及其成因分析

西北干旱半干旱区地下水的补给来源和方式仍没有统一的认识。通过对比鄂尔多斯高原不同水体氢氧稳定同位素特征,发现鄂尔多斯高原潜水的δD、δ~(18)O平均值(-71.75‰,-9.64‰)相对于当地降水均值(-65.00‰,-8.79‰)偏负。通过综合分析区内气候特点、地下水补给方式、潜水位动态等方面因素,认为潜水δD、δ~(18)O偏负现象与干旱地区降水的雨量效应和季节性冻土冻融作用下降水入渗补给地下水过程有关。δD、δ~(18)O值偏负的大降水补给地下水的能力较强,可能使潜水δD、δ~(18)O值偏负;冻土冻融条件下δD、δ~(18)O值偏负的冬季降水有效入渗补给能力较强,是潜水δD、δ~(18)O值偏负的另一可能原因。研究表明,利用氢氧稳定同位素研究干旱半干旱区地下水的补给来源和方式,需要考虑不同降水条件及冻土冻融作用下地下水补给能力的差异及其对地下水同位素组成的影响。     

内蒙古中部夏季大气降水中同位素变化

大气降水中稳定同位素(δD、δ~(18)O)含量变化及相互关系是分析大气降水过程潜在影响因素的重要指标之一。通过采集内蒙古中部地区呼和浩特市、锡林郭勒盟正蓝旗和赤峰市克什克腾旗达里诺尔湖等区域的夏季大气降水样品,进行了δD、δ~(18)O值测试,同时结合包头市大气降水同位素测试结果,进行了区域大气降水变化特征对比分析,结果显示:(1)内蒙古中部4个区域"大气水线"间存在明显差异,表明区域大气降水的水汽来源并不一致,同时叠加区域蒸发作用的影响,使得内蒙古中西部地区的包头市"大气水线"的斜率(5.84)和截距(-8.88)较低,而位于东南部的达里诺尔湖区域"大气水线"的斜率(8.26)和截距(7.21)较高,最接近全球或全国"大气水线";(2)内蒙古中部地区的大气降水同位素组成主要受到降水过程及区域强烈蒸发作用的影响。夏季不同月份大气降水中d值出现明显波动,显示不同月份大气降水同位素组成的主要影响因素存在差异:7月的大气降水量占夏季降水总量的比例最高,受季风降水影响作用最强烈,同时d值最低,说明降水过程对降水同位素组成的影响作用可能超过了蒸发作用的影响;6、9月降水量相对减少,而d值相对较高,显示蒸发作用的影响较强。     

石羊河下游青土湖白刺灌丛水分来源及其对生态输水的响应

通过测定人工湖面不同距离白刺灌丛生长季降水、土壤水、地下水、植物水的稳定氢氧同位素变化特征,结合IsoSource模型,定量分析了白刺灌丛生长季的水分利用策略。结果表明:随样地与人工湖面距离的增加,0-200m水平范围白刺灌丛各土层平均土壤水分逐渐减小,其中0m样地最高为10.02%,200m样地最小为5.24%,对250m-600m样地各土层平均土壤水分的影响不大。受蒸发及降水季节变化的影响,白刺灌丛0-70cm土壤水及其δ~(18)O变化剧烈。土壤水的δ~(18)O介于-8.78‰～16.39‰,平均值为0.14‰。地下水的δ~(18)O介于-4.19‰～-3.55‰,平均值为-3.89‰。降水的δ~(18)O介于-17.31‰～3.37‰,平均值为-6.36‰。湖水的δ~(18)O介于-1.84‰～11.66‰,平均值为3.02‰。木质部水的δ~(18)O介于-5.98‰～2.74‰,平均值为-3.59‰,各样地不同土层土壤水分δ~(18)O差异显著(P<0.05)。随样地与人工湖面距离的增加,白刺灌丛逐渐利用更深层次的土壤水及地下水。     

吐鲁番盆地水环境同位素分析与应用

在吐鲁番盆地范围内进行水环境取样,运用同位素技术及分析方法,对吐鲁番盆地各类水体进行研究,分析了研究区水环境同位素特征,并讨论各类水体间的相互关系。盆地地表水的δ18O值在-13.62~-9.00‰之间,平均值为-10.31‰;δD值在-79.73~-60.09‰之间,平均值为-65.98‰。地下水的δ18O值在-12.28~-7.02‰之间,平均值为-10.30‰;δD值在-86.54~-48.98‰之间,平均值为-68.27‰。结果表明二者之间具有较强的水力联系。高昌区、鄯善县地表水、地下水起源自北部山区内水系,托克逊县地表水、地下水起源即来自北部山区内水系,又来自西部山区内水系。盆地内泉水起源即有潜水也有承压水,坎儿井水起源较为复杂,即有潜水也有人为灌溉入渗补给。     

香日德-柴达木河流域水体氢氧稳定同位素特征及影响因素研究

利用香日德-柴达木河流域的湖水、河水、地下水、井水、雪等不同水体59组样品，室内测试样品δ²H和δ¹⁸O值并对其特征进行分析，探讨其影响因素、氘盈余值（d-excess）及河水沿程变化等。结果表明：（1）香日德-柴达木河流域各水体氢氧同位素特征有差异，水循环过程中δ¹⁸O的富集程度为：湖水>冰>地下水>河水>井水>雪，河水和地下水水力联系紧密，流域各水体中河水和湖水的蒸发作用最强。（2）湖水δ²H和δ¹⁸O的最大值均在盆地底部的霍布逊湖，最小值均在上游东支河源冬给措纳湖，表明青藏高原北部湖水δ²H和δ¹⁸O比南部偏正，存在明显的高程效应。（3）河水δ²H和δ¹⁸O之间存在较显著的线性关系δ²H=4.93δ¹⁸O-29.6（R²=0.97），氢氧同位素组分的富集主要受控于河流蒸发的影响，河水上游蒸发...     

乌鲁木齐地区大气降水中δD和δ18O的变化特征

本文研究了乌鲁木齐地区近17年(1986—2002)大气降水的氢氧同位素组成,提出了大气降水线方程为δD=7.21δ18O+4.50,并与全国及全球降水线方程进行对比,揭示了该降水线方程的特征。研究表明,乌鲁木齐水分来源复杂,主要是西风带输送的海洋水汽和局地的蒸发,大气降水的加权平均18O与月平均气温相关关系显著,与雨量效应(降水量效应)较相关,降水中温度效应明显,且在一定时期很大程度上其影响掩盖了雨量效应。乌鲁木齐降水中δ18O的季节变化与温度的季节变化几乎一致,温度是制约降水中稳定同位素变化的主要影响因子。     

亚洲中部高山降水稳定同位素空间分布特征

为了揭示中亚高山地区大气降水稳定同位素的时空分布特征,开展不同尺度下干旱区水文循环的研究,分析了亚洲中部天山、昆仑山、祁连山地区18个站点的降水氢氧稳定同位素资料。结果表明:天山、昆仑山和祁连山地区降水稳定同位素季节变化较为明显,表现出夏半年高、冬半年低的变化趋势。3个地区降水稳定同位素的空间分布也呈现出显著的季节差异。除昆仑山外,天山和祁连山大气降水线方程的斜率均低于全球大气降水线,说明这些地区的降水受到较强的蒸发影响。研究区各站点降水稳定同位素均呈显著的温度效应,区域内降水量效应不明显。春、夏季昆仑山地区3站点的降水δ^18O高程效应较明显,降水δ^18O随海拔上升而降低,其余地区没有明显的高程效应。除昆仑山地区西合休外,亚洲高山地区氘盈余(d值)总体表现出冬半年高,夏半年低的变化趋势。     

氢氧稳定同位素对达里湖水体蒸发与补给来源的指示作用

为了研究稳定同位素质量平衡法在寒旱区封闭型内陆湖泊水量平衡计算中的适用性,以内蒙古高原达里湖作为研究区域,基于流域水体样品中氢氧稳定同位素(δD、δ18O)特征分析,讨论了 δD、δ18O对水体蒸发和补给来源的指示作用.结果表明:夏季达里湖水体氢氧稳定同位素值不断减小,其主要受到降水过程的影响;冬季结冰过程使得氢氧同位...     

西部降水氢氧稳定同位素温度及地理效应

本文基于IAEA和WMO建立的GNIP网降水资料,得出中国西部地区大气降水线方程(LMWL)为δ2H=7.56δ18O+5.05‰(VSMOW)。分析了降水中氢氧稳定同位素温度效应、地理效应,确定了降水中δ18O和δ2H与月平均气温、降水量、海拔高度、纬度的相关关系。根据张掖站降水δ18O与温度之间的相关关系和民勤地下水14C年龄和δ18O特征,初步重建了晚更新世以来民勤盆地地下水补给温度,并与惰性气体补给温度(NGT)进行了比较,其相关系数为0.65,晚更新世地下水的补给温度(据δ-T关系)较大,可能是没有考虑降水量效应的缘故。     

黄河三角洲水盐演化及补给来源 ——基于水化学与同位素分析

对河口地区地表水和浅层地下水采样调查,结合离子全组分和稳定同位素证据,分析了研究区水化学特征与各水体补给来源,探讨了长期引黄灌溉对区域水循环、地表水-地下水交换的影响。结果显示：(1)河口区地表水与浅层地下水都具有较高的矿化度,浅层地下水与地表水平均矿化度分别为27.96、23.17 g·L-1,地表水和浅层地下水中阳离子Mg²⁺、Na⁺、K⁺,阴离子Cl^-、SO^2-₄是与总溶解固体(TDS)显著相关的主要离子成分;(2)浅层地下水水化学类型为Cl-Na·K,是典型的海水混合或者卤水;地表水由于工、农业和城市污染,水化学类型向Cl·SO₄-Na·K·Ca变化,水化学类型变化复杂;(3) 地表水水体的盐分补给来源于海水混合以及城市及农业污染,而浅层地下水的输入则来自海水入侵以及降水、地表水的下渗补给;(4) 生态调水后地表水对浅层地下水的补给高值区主要分布在农田和近海湿地,补给比例48%~81%,而海岸滩涂带地下水的补给比例最低,这可能与海岸含水层渗透系数相对农田和湿地较小有关。     

民勤绿洲灌区地下水水化学特征及其演化驱动机理

通过分析民勤绿洲灌区55个地下水样的相关水化学指标,探讨该区地下水水化学特征及其演化驱动机理。结果表明:研究区地下水阳离子以Na~+和Mg~(2+)为主,阴离子以SO_4~(2-)和Cl~-为主;其中K~+、Na~+、Mg~(2+)、CO_3~(2-)、Cl~-、SO_4~(2-)表现为强变异性,而Ca~(2+)和HCO_3~-则表现为中等变异。研究区地下水水化学类型以SO_4-Mg型、Cl-Mg型、SO_4-Na型和Cl-Na型为主,沿着地下水流方向(坝区→泉山区→湖区),阳离子中Na~+逐渐取代了Mg~(2+)的主导地位,而阴离子中SO_4~(2-)一直占主导地位,但Cl~-的比重在不断增加。研究区地下水水化学组分主要来自岩盐、石膏等蒸发岩、碳酸盐矿物以及硅铝酸盐矿物的风化溶解。地下水水化学演化是由蒸发浓缩、阳离子交换和溶滤共同作用的结果。该研究结果可为民勤绿洲地下水资源评价、合理利用及其保护提供科学依据与决策指导。     

呼吉尔特矿区深埋含水层水文地球化学特征及其指示意义

为确定呼吉尔特矿区深埋含水层与上覆浅层含水层之间的水力联系,分别采集了第四系、白垩系、J2a-2#、2#-3#以及3#-6#煤间含水层的地下水样品进行一般水化学、δD和δ18O测试.综合采用数理统计、Piper三线图、Gibbs模型、氯碱指数以及同位素分析,确定了各含水层地下水的水文地球化学特征,判断了相邻含水层之间的...     

云下二次蒸发对降水过程中氢氧稳定同位素构成的影响

在干旱地区,降水中的氢氧稳定同位素组成常受到雨滴云下二次蒸发作用的影响而发生改变。基于全球降水同位素网(GNIP)在我国西北东部站点的数据并结合气象数据,分析雨滴二次蒸发作用发生的条件、季节特征、影响因素以及对降水氢氧稳定同位素组成的影响规律。研究表明:在我国西北东部,当近地表水汽压差(VPD)等于0.52 k Pa时,降水中氢氧稳定同位素组成规律发生显著改变。当VPD0.52 k Pa时,地区降水线(LMWL)的斜率和截距与全球降水线(GMWL)无显著差别,且氘剩余(d-excess)也与VPD不存在显著相关关系。然而,当VPD0.52 k Pa时,LMWL的斜率和截距显著地小于GMWL,d-excess与VPD存在显著的负相关关系。表明当VPD0.52 k Pa时,保留了云层中热力学平衡分馏特征,而当VPD0.52 k Pa时,降水氢氧稳定同位素经历了动力学非平衡分馏过程——云下雨滴在降落过程中二次蒸发作用。根据Tetens公式,当气温(t)7.0℃时,空气饱和水汽压不可能超过0.52 k Pa,所以,当t7.0℃时不可能发生雨滴二次蒸发过程。这样,在温带干旱地区,在t较低的冬半年降水中的δ18O只存在显著的温度效应,而在t较高的夏半年降水中的δ18O同时存在温度和降水效应。     

皮山河绿洲带地下水水化学及同位素特征分析

为查明皮山河绿洲带内地下水水化学及同位素特征,分别在2016年7月、11月采集了研究区内具有代表性的地表水和地下水水样.通过对样品的水化学组成、离子比、Piper三线图、降水同位素特征及地下水同位素特征进行分析,可以发现:1)从出山口至沙漠边缘,在研究区内,沿地下水流向,地表水和地下水的矿化度增大,地下水化学类型由SO...     

浑善达克沙地杨树水分利用特征

为探究浑善达克沙地杨树的水分利用特征。本文利用氢和氧同位素示踪技术,测定了降雨、土壤水与地下水的δ18O值,利用多元线性混合模型定量计算了杨树对不同土层土壤水分的利用比例。结果表明:①浑善达克沙地大气降雨方程线为:δDLWML=7.84δ^18OLWML+9.12,斜率比全国降雨方程偏小,体现了研究区降雨少,蒸发大的气候特征;②土壤含水量与地下水位埋深、降雨量、植物生长期的变化有着显著的相关关系。降雨量较大与地下水位埋深较浅的时期,土壤含水量明显增大,在植物生长前期和中期,土壤含水量明显较低;③杨树在雨季,利用了大量的浅层土壤水(0~40 cm),在较为干旱的旱季,利用了大量的深层土壤(160~200 cm)水与少量的地下水。     

新疆霍城县水环境同位素特征及其指示作用

在分析研究区水文地质条件基础上,根据同位素测试结果,重点分析了地下水、泉水及地表水氢氧稳定同位素和氚同位素的分布特征.潜水δD变化范围为-87.71 ～-75.40‰,δ18 O为-12.80～-10.91‰.承压水δD为-90.44～-65.57‰,δ18O为-13.08～-8.17‰.地下水氚浓度主要集中在15 ～ 30TU范围内,绝大部分地下水为1953年以前所补给.地下水与地表水均起源于当地大气降水.潜水与承压水水力联系较强,潜水与承压水属于同一含水系统,在开发过程中要十分注重保护这一含水系统,防止过度开发导致含水系统遭到破坏.