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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

土壤水混合与稀释中氢氧稳定同位

通过土壤混合实验和土柱垂向稀释实验,探讨土壤混合与稀释过程中氢氧稳定同位素浓度变化规律,检验应用同位素进行流量过程线分割中一基本假定“土壤水对流量过程线的贡献可以忽略,或者其同位素与地下水相同”的合理性。实验结果显示,土壤与降水混合稀释过程中,δD和δ18O值随时间呈线性关系变化;在应用同位素分割流量过程线时,忽略土壤水对流量过程线的贡献是不合理的。     

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。     

基于高程效应的崇礼区大气降水入渗补给量计算

大气降水是区域水资源的决定因素,精确评价大气降水量对区域水资源的合理开发利用具有重要意义。选择河北省张家口市崇礼区为研究区,考虑区内地形地貌变化,重点分析了不同降水量监测点的大气降水的高程效应,并由此就算出区域大气降水入渗补给量。研究结果表明:崇礼区大气降水量的高程效应计算结果表明,随着地面高程值的增大,大气降水量呈现显著增大的趋势,高程梯度为21.3 mm/100 m;基于崇礼区的大气降水量高程效应,可计算得到崇礼区的大气降水入渗补给量为6 302.20万m~3。综合降水入渗补给系数为0.056。由此可见,大气降水高程效应的精确判断对区域水资源量计算有显著影响。     

2020年包头市希拉穆仁草原夏季降水分析

2020年6月至8月,包头市进入降水集中期,其中达茂旗希拉穆仁草原的降水量异常偏多,多项降水要素突破了当地1961年以来的历史记录.夏季(6-8月)降水量和7月份的降水量及≥10mm的降雨日数也都创历史极值(其中大雨日数平历史极值),7月份的暴雨频数突破了历史极值.另外,8月份希拉穆仁草原还出现了一次龙卷风,是近30年...     

黄浦江上游18O同位素与水质指标

在2006年3月22日至4月6日开展的太浦河调水试验中,实施水量水质同步监测的同时,进行了同位素监测。在太浦闸闸供和泵供两种不同调度方式下,对黄埔江上游水源地三条主要支流的18O同位素与水质指标的分别进行了关联分析。分析结果表明,泵供期关联度普遍高于闸供期,无论闸供期和泵供期,CODMn与δ18O的关联度都最高,NH3-N与δ18O的关联度最低。结果表明,泵供期对关联度的影响较为明显。CODMn、CODCr、TP以及TN均与δ18O有着较高的关联度,存在着明显的相关关系。δ18O同水质指标的灰色关联分析只是初步的探讨,还有待于深入的研究。     

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.     

黄浦江上游18O同位素与水质指标的灰色关联分析

在2006年3月22日至4月6日开展的太浦河调水试验中,实施水量水质同步监测的同时,进行了同位素监测.在太浦闸闸供和泵供两种不同调度方式下,对黄埔江上游水源地3条主要支流的18O同位素与水质指标的分别进行了关联分析.分析结果表明,泵供期关联度普遍高于闸供期,无论闸供期和泵供期,CODMn与δ18O的关联度都最高,NH3-N与δ18O的关联度最低.结果表明,泵供期对关联度的影响较为明显.CODMn、CODcr、TP以及TN均与δ18O有着较高的关联度,存在着明显的相关关系.δ18O同水质指标的灰色关联分析只是初步的探讨,还有待于深入的研究.     

降雨过程中稳定同位素组成分析

降雨过程中凝结和蒸发都会引起降水同位素组成变化,在介绍了开放水体凝结过程中的瑞利分馏模型的基础上,对云体作了一定简化和假设.基于瑞利分馏原理和质量守恒定律分别推导了降雨过程中的稳定同位素组成随时间变化和质量变化的微分方程模型,并通过数学推理论证了上述各模型之间的内在联系,导出了降雨过程中稳定同位素组成与分馏系数、时间以及质量之间的定量关系,揭示降雨过程中的同位素比率变化,为数值模拟降雨过程的稳定同位素组成提供了确定性的数学基础,为降雨同位素的纬度效应、高度效应、降雨量效应以及大陆效应解释提供了理论依据。     

霍林河与乌尔吉木伦河流域地下水环境同位素分析

在霍林河流域地下水子系统采集了地表水体3件、地下水样品4件,在乌尔吉木伦河流域地下水子系统采集了地表水体2件、地下水样品3件,进行了水质全分析、稳定同位素氘（21H、D）、氧-18（18O）,放射性同位素氚（31H）的测试分析。本次通过这些测试结果,将数据整合,利用环境同位素分析方法,对研究流域内地下水的环境同位素特征...     

1959-2017年安徽省夏季降水的时空变化及其影响因素研究

【目的】探究安徽省区域水热动态变化趋势,对区域水旱灾害发生的夏季降水时空分布变化特点、分配特征及变化规律进行分析。【方法】利用1959―2017年安徽省16个气象站逐月降水资料,采用气候倾向率法、滑动平均法、Mann-Kendall突变检验法并基于克里金插值法,对安徽省1959-2017年夏季降水的时空分布特征及影响因素进行分析。【结果】研究区年均夏季降水540.1 mm,占年均降水总量45.9%,夏季降水量变幅为275.7~1 137.0 mm;1959-2017研究区年均降水量和夏季降水量总体上都呈增加趋势,其中夏季降水量变化率为23.01 mm/10 a,略高于年均降水变化速率(21.31mm/10a);夏季降水作为年降水极值的重要构成,在1975年存在显著突变点,20世纪70年代末到20世纪90年代中期突变情况复杂多变,存在多个突变年份,突变年份与厄尔尼诺年具有较强关系。安徽省夏季降水与年降水在空间分布上都呈现出南多北少的同步趋势;年降水量呈现237.0~753.2 mm的降水梯度,夏季降水出现426.4~1 045 mm的降水梯度。【结论】安徽省夏季降水变化特点表现为集中性和突变性共存的特点,降水呈现增多趋势是全球气候变暖背景下复杂的水热响应关系以及以厄尔尼诺现象为代表的异常气候事件共同作用的结果;安徽省区域气候过渡性和复杂下垫面地形条件造成了区域降水显著分异。     

乌鲁木齐市2018年夏季降雨中溶解性有机质的光谱特征及来源解析

利用紫外-可见光谱和三维荧光光谱,初步研究乌鲁木齐2018年夏季雨水的溶解性有机质(DOM)光谱特征,并对其来源进行解析。紫外可见光谱分析结果表明,6月降水中的DOM分子量相对较小,7月雨水样品中的腐殖化程度较高,6月、7月雨水样品中DOM的胡敏酸的含量比富里酸含量大,夏季雨水样品DOM中有机物分子缩合程度较高。三维荧光光谱分析结果表明,6月、8月雨水样品腐殖酸荧光峰是雨水荧光的主要贡献者,7月雨水样品类色氨酸荧光峰是雨水荧光的主要贡献者,夏季雨水紫外光区类腐殖质占优,腐殖化组分中稳定组分含量较小,降水样品中的DOM既有陆源输入,也受到微生物活动的影响。     

基于稳定同位素的干旱半干旱地区杨树水分来源研究

作物水源是土壤-植物-大气连续体和农业节水的重要研究对象。为深入研究干旱半干旱地区杨树水分来源情况,利用稳定氢氧同位素技术对不同水源氢氧同位素组成的变化规律进行分析,并应用多元混合模型定量分析杨树的水分来源。结果表明:土壤水线与当地的大气降水线斜率与截距都小于全球大气降水线,表明研究区土壤水、降水受到强烈的蒸发影响发生不平衡的分馏;随着季节变化,生长初期杨树主要利用0～80 cm的浅层土壤水,快速生长期杨树主要利用80～120 cm的中层土壤水同时开始利用地下水,生长末期杨树主要利用160～220 cm的深层土壤水同时利用地下水,表明杨树能够根据水分条件逐渐的调整对各潜在水源的利用率。     

基于SMOS降尺度数据的土壤水分时空变化分析研究

把握土壤水分时空格局变化特征,对生态环境综合治理、防止水土流失具有重要参考价值与现实意义。提出一种基于DEM校正TVDI的SMOS土壤水分数据降尺度方法,对25 km空间分辨率的SMOS L3土壤水分产品空间尺度降至1 km,并对降尺度结果进行了验证。然后利用土壤水分变化的空间均方根误差(RMSEδs)和时间均方根误差(RMSEδt)对2017年研究区的土壤水分时空格局变化进行了分析,分析结果表明研究区土壤水分时空分布呈现不均一性,总体上南部和东部地区土壤水分含量较高,北部和西部地区含量较低。土壤水分随时间变化有所波动,6-8月份雨季时期土壤水分值普遍较高。此外,TRMM 3B43降水数据和土壤水分降尺度结果相关性分析表明,不同降雨条件会对土壤水分和降雨之间的相关系数产生显著的差异性影响。