基于水体溯源的澜沧江梯级水库水体总磷来源及滞留效应分析

梯级水库建设对澜沧江流域生源物质迁移过程的影响受到国内外学者广泛关注。研究利用稳定同位素技术，于枯水期(2017年2月)、丰水期(2017年6月)分别测定了小湾、漫湾、糯扎渡、景洪四个水库不同来源水体(上一级水库下泄水量、支流汇入、坡面径流、人工水循环)总磷(TP)浓度及水库水体氢氧同位素值(¹⁸O、D)，基于多元线性混合模型，分析了不同来源水体水量的贡献率，并计算了澜沧江流域梯级水库TP滞留量。结果表明：上一级水库下泄水量对水库TP来源及滞留效应的贡献率在丰水期及枯水期均占主要部分，贡献率分别为54.8%～79.3%、39.1%～82.8%，从上游到下游呈沿程增加趋势；人工水循环水量在枯水期呈沿程增加趋势；坡面径流水量在丰水期呈沿程增加趋势。TP滞留率在枯水期和丰水期分别为-49.34%～66.72%、-88.79%～88.40%，丰水期滞留率受水量增加影响较大，枯水期则受人类活动及沿程输入影响较大。研究为对有针对性地控制流域TP滞留量及为下游水生态环境质量评价提供数据支撑。     

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。     

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。     

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。     

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。     

基于多元统计分析的尼洋河水质评价

为研究尼洋河流域水体污染特征,基于2018年汛期(7-9月)和枯水期(1-3月)水体的监测数据,采用主成分分析和相关性分析法对尼洋河汛期与枯水期水体指标污染特征进行了综合评价。结果表明,2018年尼洋河水体主要以有机污染为主,同时存在水体富营养化污染的风险。总体上,研究区汛期水体水质优于枯水期,汛期和枯水期提取的主成分及各监测断面的综合得分排序存在差异,说明汛期降雨及支流对尼洋河干流水质产生一定的影响,且水体指标浓度值在空间上的分布与流域内农业面源污染源的分布有着密切的关系。尼洋河水体质量在时空分布上总体呈现为下游水体水质最优,中游水体污染严重,上游水体水质优于中游劣于下游。     

皮山河绿洲带大气降水同位素特征及其应用

采用稳定同位素D、~(18)O对塔里木盆地南缘皮山河绿洲带主要水体进行研究,探明其在空间上的变化规律,弄清各水体之间的相互联系。通过对样品D、~(18)O的分析,结合全球大气降水同位素监测网(GNIP)和田站1988-1992年的降水同位素数据和前人研究成果开展研究,结果表明:研究区全年降水同位素值具有明显的季节差异,大致可分为4-10月、12-3月2部分,4-10月降水同位素相对富集,12-3月降水同位素相对贫化;由于不同时期内各水体受到不同季节降水和冰雪融水持续补给的影响,研究区不同时期的水体在区域降水线的同一块区域交错分布,具有相似性;对于南疆地区主要接受冰雪消融、降水混合补给的河流,在应用各水体稳定同位素D、~(18)O差异判别地表水地下水转化关系时,需要对由接受补给造成的各水体之间的同位素差异进行充分考虑。     

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。     

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。     

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...     

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。     

不同方法在高塘湖富营养化评价中的对比研究

以高塘湖为研究对象,进行了为期一年的水质监测,分析了水质情况,采用水利部门认可的"营养状态指数法"和环保部门认可的"综合营养状态指数法"分别评价了研究区水体营养状态,采用Arcgis软件中"克里金插值法"结合"栅格计算器"生成全湖富营养化空间分布图,并对处于不同等级的水体面积占比进行了分析,结果表明:①高塘湖总磷(TP)超标严重,处于劣Ⅴ类,枯水期高锰酸钾指数(CODMn)值平水期丰水期; TN(总氮)浓度在不同水期相差不大,丰水期叶绿素a(Chla)浓度值枯水期平水期,枯水期透明度(SD)值平水期丰水期;②营养状态指数法评价研究区水体处于轻度—中度富营养等级,其中中度富营养等级的水体面积占比为19.91%;综合营养状态指数法评价处于轻度富营养等级;不论用何种方法进行高塘湖富营养化评价,丰水期和枯水期结果基本一致;③当评价水体资料稀缺或Chla浓度不具有代表性或其他参评因子与Chla浓度相关性不明显时或N因素为水体富营养化主要限制性因子时,采用营养状态指数法评价水体富营养等级结果更真实。     

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.     

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%。     

盘龙江流域植被覆盖变化对径流过程的影响

以盘龙江流域为研究区,运用SWAT模型,通过设置不同极端土地利用情景,定量分析流域内主要土地利用类型产流的贡献顺序,以及流域内植被覆盖变化对径流过程的具体影响,并进一步探讨了流域补水工程、丰枯水期径流等对盘龙江径流的影响。结果表明：(1)流域内林地、草地和耕地三种土地利用类型对河川径流的产流贡献为：耕地最强,草地稍次之,但与耕地对径流形成的影响程度大体相当,而林地最弱;(2)2007-2014年间,盘龙江流域植被覆盖结构变化显著。其中,林地面积下降了7.31%,草地与城镇建设用地则分别增加了5.05%、2.82%,减少的林地绝大部分转化为了草地和城镇建设用地,林地与草地、城镇用地构成的此消彼长虽然增强了流域的产汇流作用,但却加剧了径流的年内变化,弱化了流域植被涵养水源、调节径流的功能。(3)补水工程运行后,盘龙江年径流在2014年呈现较大增长,与2007-2013年的逐年减少趋势截然相反,且枯水期的径流增加量明显高于丰水期,径流调节作用明显。(4)枯水期径流量的变化是2007-2014年盘龙江年径流量趋势变化的主要原因。     

穆棱河流域河流最小生态径流研究

基于穆棱河流域中游主要控制站—梨树镇水文站1963-2017年逐月天然径流资料,引入频率比例法对含零值径流序列进行频率计算,采用7Q10法(90%保证率最枯月平均径流量、近10年最枯月平均径流量)、非零次最小值法、频率排位法、改进年内展布计算法计算了梨树镇水文站测验断面的最小生态径流,借助Tennant法对上述计算结果进行评价,结合实测径流资料,分析了最小生态径流满足情况及流域上游水利工程建设带来的可能影响。结果表明:穆棱河各月径流分布呈"双峰"型;本次推荐的年内展布计算法计算的最小生态径流过程可使河流在丰水期处于"中"、枯水期处于"好"流量状态,对维持河流生境稳定和生态健康更有利;实测来水条件下的枯水期最小生态径流满足情况明显好于天然的,近10年河流生境条件较好;P=95%来水年,河流径流长期小于最小生态径流;奋斗水库建成后,各典型年下仅各别月份的最小生态径流不能保证,但缺水量相对较少。研究成果对推动穆棱河流域河流水生态保护工作有一定的指导意义。     

基于贝叶斯的星海湖湿地水质评价及特征分析

以星海湖三期(丰水期、平水期、枯水期)14个采样点的水质监测数据为基础,采用贝叶斯评价法对水质状况进行评价,分析影响星海湖水质的主要因子,旨在为星海湖合理开发利用、水环境保护和综合治理提供参考和建议。结果表明:(1)通过贝叶斯公式对星海湖的水质得出的评价结果表明79.9%监测点水质级别达到Ⅴ类,最大概率Pk值较高,除D7和D14以外均大于50%,评价结果可行度较高,水质污染严重,预测还将会持续加重,需要加大综合治理力度。(2)TP、TN和CODMn是星海湖的主要污染因子,星海湖水质主要受TP、TN、CODMn3个指标的影响,因此,TN、TP和CODMn就成为治理该湖泊水质的主要控制因子。     

石漠化治理区不同植被类型浅层土壤水分对降雨的响应

【目的】揭示石漠化治理区不同植被类型浅层土壤水分入渗过程的差异性,分析降雨对土壤水分的补给特征,因地制宜地开展灌溉工作。【方法】以花椒地、金银花地、火龙果地、荒地为研究对象,监测了地区降雨量和植被0~10、10~25 cm土层土壤含水率,并计算了土壤储水量、滞后时间、补给速率、补给效率等指标。【结果】①4种植被浅层土壤含水率变化趋势与降雨一致,6、8、9月为二者的峰值期;浅层土壤含水率为火龙果地最高,而后依次为荒地、金银花地、花椒地;火龙果地土壤含水率变异系数最小,荒地最大。②植被土壤含水率对小雨量降雨事件的响应较小,仅火龙果地增长11.97%;随降雨量级增大,土壤含水率增长率为火龙果地(7.89%~17.94%),其次为金银花地(0~45.09%)、荒地(0~59.86%)、花椒地(0~126.95%);火龙果地浅层土壤含水率增长率在大雨事件中最小,其他3种样地均为小雨量时增长率小,大雨量时增长率大。③不同植被浅层土壤水分对降雨响应时间有显著差异,大雨量条件下响应快于小、中雨量,0~10 cm土层优于10~25 cm土层;平均滞后时间为荒地0.3 h、火龙果地0.5 h、花椒地0.9 h、金银花地3.0 h;补给效率为火龙果地(64.87%)>荒地(38.16%)>花椒地(31.94%)>金银花地(29.23%)。【结论】丰水期,对火龙果地适当减少人为灌溉,增加地表覆盖以减轻水土流失;对金银花地、花椒地可采取相应保墒措施提高土壤对降雨的利用效率且在雨量较小时增加灌溉,提高入渗量。     

基于MODIS—NDVI时序数据的鄱阳湖流域植被覆盖时空变化

植被指数作为表征地表植被覆盖和生长状况的有效度量参数,在植被监测中较常用。以鄱阳湖流域为研究区,利用SG滤波法、最大值合成法及一元线性回归模型建立了鄱阳湖流域NDVI时序数列集,并分析了该流域植被指数NDVI时空分布特征,表明:1)不同时间序列上的NDVI变化趋势基本保持一致,受自然环境的影响,个别年份出现异常;2)在像元尺度上通过slope提取年际变化率,大致分为五级,中度改善(slope40)、轻度改善(20slope40)、轻度退化(-40slope-20)、中度退化(slope-40)和基本不变(-10slope10),其中总改善面积11.3762万km~2占总面积的70.1369%,植被退化面积约占总面积的9.2681%,因此总体来说2000~2016年,鄱阳湖流域植被覆盖成好转趋势。