阿拉善沙漠湿沙层水分来源同位素示踪

为弄清阿拉善沙漠湿沙层的水分来源,在该地区进行了人工模拟降水入渗的示踪试验。模拟单次降水量为59 mm,观察剖面最大入渗深度仅为46 cm,这一结果表明该地区的降水几乎不能通过沙层入渗到地下水中。对4个沙丘湿沙层剖面中不同深度的含水率、Cl-、δD与δ18O进行了分析,数据显示在蒸发能力极强的阿拉善地区,地下水是以薄膜水的形式,通过蒸发、凝结向地表运动,最终蒸发排泄。泉水、井水、湖水与土壤水中的同位素特征表明具有相同的补给源,均来自于地下水。推断横穿阿拉善地块的杂多-雅布赖断裂带与狼山-日喀则断裂带中可能存在地下水深循环通道,青藏高原河流、湖泊的渗漏水可能是阿拉善地下水的主要补给源。     

应用~2H、~(18)O同位素示踪华北平原石家庄包气带土壤水入渗补给及年补给量确定

采集2个不同深度包气带土壤水2 H、18 O同位素剖面ZK1,ZK2,应用天然稳定同位素2 H、18 O示踪的方法,研究了华北山前冲积平原石家庄地区包气带土壤水入渗补给的历史演化特征。结果显示,研究区内,以0.05m为取样间隔,δ2 H、δ18 O值可以明显指示出大气降水及灌溉水入渗补给时间—剖面深度位置的年际对应关系。ZK2的δ2 H、δ18 O值随着埋深的增大出现周期性的波动,具有分层现象的岩性差异并不明显,说明ZK2剖面以活塞流的入渗方式补给地下水。在0~3.90m深度,δ2 H、δ18 O值显示降水和灌溉水的入渗补给时间为2011年10月至2001年11月。18 O峰值位移法计算补给量的结果显示,降水、灌溉水通过包气带补给地下水的垂向运移速度为38.5~65.0cm/a,年均入渗补给量为131.3~185.3mm。同时,对比2003年及2005-2007年降水量数据,说明少雨年份农业灌溉用水量的大小对当地地下水的入渗补给量起着关键性作用。     

深循环地下水维系黄土高原风尘颗粒连续沉积

黄土高原地区的降水入渗试验表明,降水在入渗过程中受到了蒸发作用,并未入渗到潜水,土壤水中的氘氧同位素与地下水相近,这表明土壤水主要来自于地下水。外源水是黄土高原发源的河流、湖泊的主要补给源,当地的降水仅在汛期补给河流与湖泊。鄂尔多斯盆地黄土地区地下水的分水岭与基底断裂带的分布基本上重合,这暗示着地下水可能来自于基底断裂带,通过基底断裂带上涌的深循环地下水将风尘颗粒粘滞成颗粒团,形成了连续的风尘堆积,深循环的地下水成为维系风尘颗粒在黄土高原连续沉积的必要条件。分析黄土中CaCO3的物质不平衡和钙结核内部无生长层理以及碳氧同位素表现出高度均一性特征,得出黄土中的次生碳酸盐矿物也是由上涌地下水携带来的,并非大气降水入渗造成。调查发现,黄土塬规模的大小与塬轴对称中心钻孔的涌水量成正比关系,表明黄土塬风尘颗粒以对称形式沿着断裂连续地堆积,涌水量越大,所粘聚的风尘颗粒越多,塬的面积也越大,涌水量较小的断裂只能形成墚或峁结构。     

内蒙古鄂尔多斯西北土壤水流动示踪实验及自流井群补给源讨论

降水模拟实验证明,鄂尔多斯北部沙土层单次降水入渗最大深度小于1 m,降水在土壤中受到蒸发后排泄到大气中。实验证实,只有当土壤含水率达到最大田间持水率,吸附在土颗粒表面的薄膜水才能克服电磁引力转化为重力水,在重力的作用下继续下渗。鄂尔多斯北部的年降水量小而蒸发量大,降水入渗土壤不能形成累积效应,无法形成连续下渗的重力水流。同位素示踪分析表明,土壤水主要来源于地下潜水,结合土壤含水率与TDS分析证实,地下水是通过薄膜水与蒸发-凝结方式补给到土壤水中,薄膜水从高温区向低温区流动,对于等温的薄膜水而言,薄膜水从厚层向薄层流动。同位素分析表明,都思兔河流域的河水、泉水、井水、湖泊、土壤水接受相同的外源水补给。鄂尔多斯盆地降水比地表水与地下水明显富集重同位素,不符合补给区降水同位素特征。鄂尔多斯盆地地下水分水岭与基底断裂带重合,据此推断,外源水以深循环方式通过基底断裂带补给鄂尔多斯盆地,在干旱地区形成自流井群。     

基于氢氧同位素的华北平原降水入渗过程

华北平原地下水浅埋区水循环主要以垂直方向上的入渗、蒸发和蒸腾的方式存在,同位素可以作为一种有效"示踪剂"揭示降水入渗补给地下水的过程。选择华北平原中、东部地下水浅埋区的衡水和沧州为典型实验点,研究不同降水特征、土壤质地和植被条件下入渗过程的差异性。结果表明,土壤非均质条件下(沧州),降水入渗补给过程中伴随着蒸发、植被蒸腾作用以及与土壤前期水分的强烈混合作用,活塞流入渗的同时土壤100 cm深度可能还存在大孔隙优先流;土壤均质条件下(衡水),降水向下均匀入渗,入渗速度较快,土壤水运动以新水基本代替老水的活塞流为主要形式,并经过强烈的蒸发浓缩作用补给地下水。     

黄土丘陵区降水-土壤水-地下水转化实验研究

通过对黄土丘陵区燕沟流域2005~2007年雨季的多次降水、0~400 cm土层土壤水、沟道地表水、地下水(泉水、井水)水样中D和18O采样分析,研究了该区降水、土壤水、地表水、地下水的转化关系.结果认为:燕沟流域的降水线与中国、世界的降水线有明显区别,斜率和截距偏小;降水、地表水、土壤水、地下水逐渐富集δD和δ18O,且δ18O富集速度高于δD,由D和18O的蒸发分馏差异所致,可利用各类水体的δD和δ18O变化情况甄别水体之间的水量转化;土壤水δD和δ18O剖面在200 cm深度处出现低值区,应是降水补给到达该深度且土壤蒸发影响逐渐衰减共同作用的结果,其在200 cm以下逐渐升高则因为降水补给影响逐渐降低、土壤水本底同位素影响增强所致.由于380~400 cm深层土壤水的δD和δ18O对降水事件的响应存在,因此认为降水-地下水的转化存在,降水补给泉水的滞后期小于35 d.而对井水的补给滞后时间以及土壤水对地下水的补给量还需进一步研究.     

锡林河流域地表水和浅层地下水的稳定同位素研究

2006年4—9月,在从锡林河源头沿河流进行地表水和地下水同位素样品采集和分析的基础上,利用全球降水同位素监测网(GNIP)包头站的大气降水稳定同位素资料,结合锡林河流域的气象和水文资料,对锡林河流域大气降水、地表水和地下水稳定同位素进行了研究.结果表明:地下水中δ18O和δD值分别集中在-11.7‰～-14.9‰和-80‰～-89.5‰范围内,δ18O沿地下水流向有增加的趋势,大部分地下水中δ18O的季节波动性不大;河流干流δ18O和δD的年算术平均值从源区的-12.8‰和-94.5‰到入锡林河水库处的-10.0‰和-79.3‰,差值分别约为3‰和15‰.河水中的δ18O值沿流程增加而增大的现象可归结为受含有较高δ18O值的地下水补给作用和河水的蒸发作用的共同影响,其中对δ18O蒸发富集的研究显示,蒸发引起δ18O富集值为1‰.通过地下水线(GWL)和地表水线(SWL)及区域大气降水线(LMWL)的对比分析发现,在径流季节,降水对地表水的贡献小,地下水是地表水主要的补给源,地表径流基本是地下水的排泄.     

格尔木河流域平原区地下水同位素及水化学特征

通过对格尔木河流域天然水中H、O同位素的系统分析,根据地球水化学组分循环演化规律所对应流域不同类型水体的同位素组成的研究,结果表明流域地下水化学组分随流程增加溶滤作用增强,地下水中HCO3-逐渐减少,Cl-则增加。运用δD、δ18O和3H值建立了流域大气降水线方程,确定了山区河水非当年降水补给,河水以地下水补给为主、其次是冰雪融水和大气降水补给。山区降水δD、δ18O均值低于平原区,表明平原区降水受蒸发作用影响水中富重同位素。平原区地下水中的δD、δ18O值与河水基本一致,说明平原区地下水主要受河水出山后入渗补给。承压自流水δD和δ18O值与潜水基本一致,根据地下水的3H值确定早于潜水年龄,且随埋深增加δD、δ18O值减少的趋势,其年龄亦由新变老。     

新疆焉耆盆地水环境氢氧同位素特征及其指示作用

根据焉耆盆地开都河水及其两岸地下水中的氢氧稳定同位素资料及氘过量参数(d)值,分析了焉耆盆地内不同水体的δ(D)、δ(18O)和d值的分布规律,并得到地下水的主要补给来源及其与开都河水的相互作用关系;地下水的δ(D)在-87.60‰～-61.82‰间,δ(18O)在-10.90‰～-9.73‰间;开都河水的δ(D)在-71.95‰～-58.58‰间,δ(18O)在-9.57‰～-8.64‰间。结果表明:焉耆盆地内地下水和地表水同源于山区的降水和冰雪融水,且经历了较强的蒸发作用;地下水与地表水之间的直接水力联系较弱,深层地下水主要接受开都河水在洪积扇区的入渗补给,浅层地下水主要接受河流引水灌溉入渗;不同深度地下水之间的水力联系较为密切,为统一的地下水系统。     

降水量与地下水补给量的关系分析

降水入渗补给是地下水的主要补给源，研究降水与地下水的关系，主要是分析由于降水垂直入渗引起的地下水位的变化。本文主要通过对降水入渗机理、影响水入渗的因素、降水入渗补给量计算的研究，分析降水量与地下水补给量的关系。     

用氢氧稳定同位素评价闽江河口区地下水输入

通过分析闽江河口区降水、地表水和地下水的氢氧稳定同位素特征,揭示降水的环境同位素效应和地下水的形成演化规律,定量评价河口区多种水体的混合过程及地下水输入量。夏季的降水氢氧同位素组成相对贫化,呈现出降雨量效应。在δ18O与δD关系图上,闽江北岸基岩裂隙水、平原及丘陵区浅层地下水均落在福州降水线上,而南岸平原及丘陵区浅层地下水大部分落在福州降水线右下方,其拟合线与降水线交点与5~9月农灌期降水氢氧同位素加权值接近,表明北岸地下水主要来自降水补给,而南岸地下水同时接受灌溉水和降水补给,并在入渗过程中经历了不同程度的蒸发作用。闽江河口段除接受两岸地下水补给外,局部河段还接受断裂带裂隙水补给。将线性端元混合模型、数字高程模型和地下水文分析法结合起来定量评价地下水的输入和各水体的混合过程,结果显示,在河口段淡水区,地下水混合比率上限为8.8%,其中包括0.4%的断裂带裂隙水;在河口段淡咸水混合区,淡水(河水、地下水)和海水的混合比为53:47,其中地下水的保守混合比率为1.7%;枯水期闽江河口段地下水保守输入量为87.0 m3/s,是闽江径流量的12.8%。     

氘氧同位素法在周口市地下水研究中的应用

在野外采样测试的基础上,通过对周口市内大气降水、河水和不同层位地下水中氘(δD)、氧(δ18O)同位素含量分析,发现当地降水、汾河水和浅层地下水的氘(δD)、氧(δ18O)均落在全球和中国降水线附近,呈现出明显的线性相关性,表明区内浅层地下水主要来源于大气降水入渗补给,而中深层和深层水则落在δD-δ18O降水线关系图的左下方,没有呈现明显的线性分布,表明其与大气降水的补给关系微弱;再者,根据不同深度地下水中δD、δ18O的含量特征分析,显示出随着埋藏深度的增加,氘(δD)和氧(δ18O)呈现出减小的趋势,表明其径流条件越差,可更新能力亦越差,这与区内不同层位地下水的运动规律相一致;最后根据大气降水的δD和δ18O值的高度效应,计算出周口市中深层地下水补给区高度为640~1 447 m;深层地下水补给区高度为1 240~2 447 m,这和区内西部地下水上游伏牛山区的海拔高度500~2 192 m相吻合,表明区内中深层和深层水主要来源于西部伏牛山区地下水的侧向径流补给。     

应用环境示踪剂探讨巴丹吉林沙漠及古日乃绿洲地下水补给

巴丹吉林沙漠位于我国西北部的阿拉善高原。近年来,许多中外学者应用天然水样及土壤水分的水化学、同位素等技术手段研究了该地区地下水补给及环境演化。基于这些研究,试图给出巴丹吉林沙漠和古日乃绿洲一个完整的二维地下水系统概念模型。巴丹吉林沙漠地下水在浅埋区和出露区蒸发,同时接受少量当地降水补给,其最终的排泄区是古日乃绿洲。巴丹吉林沙漠地下水垂向补给微弱,地下水很可能是更新世晚期至全新世早期周边的雅布赖山区降水径流及发源于祁连山的河流古河道补给的古水。在全新世中-晚期,地下水得到有限的降水补给,并且经受蒸发作用。随着千年尺度的气候转型,两千年以来,巴丹吉林沙漠干旱化加剧,正在经历地下水位下降、湖泊绿洲逐渐萎缩消亡的过程。     

零通量面法在沈阳地区地下水资源评价中的应用

降水对地下水的入渗补给和大气蒸发作用下地下水的消耗是地下水资源的重要组成部分。降水入渗和地下水蒸发这两种作用均是通过包气带进行的。从包气带着手，运用零通量法确定这些量已在实际中得到应用。以沈阳地区为例，针对该区集中频繁降水与蒸发排泄交替进行导致零通量紊乱易变的特点，在对有关问题深入探讨的基础上，对浅层潜水入渗补给量（包括蒸发量）和非饱和渗透系数进行了计算，取得了较好的效果。     

浅谈大气降水对地下水的补给

大气降水入渗补给是地下水的主要补给源.在分析大气降水入渗机理,以及影响降雨入渗诸多因素的基础上,以山西省第二次水资源评价为例,采用相关图解法、回归分析分别对降雨入渗补给量进行计算研究.结果表明,作为大气降水对地下水补给因素影响,综合反映的降水入渗补给系数是计算降水入渗补给量最关键参数,直接表达了降水对地下水垂直入渗补给...     

青海湖布哈河流域枯水期氢氧同位素和氡同位素分布特征及其意义

查明青海湖布哈河流域地下水 地表水相互作用对指导青海湖国家公园生态建设和生态保护具有重要意义。本文通过水化学、稳定同位素(δD和δ18O)和放射性氡同位素(222 Rn)研究了青海湖布哈河流域地下水 地表水相互作用。结果显示,布哈河流域河水和地下水水化学主要受水岩作用影响,而孔隙水和湖水主要受蒸发结晶影响。氢氧同位素具有空间变异性。地下水与河水222 Rn活度中游高而上下游低;孔隙水中222Rn活度值在横向上随着离岸距离的增加而降低,纵向上随着深度增加而表现出降低的趋势。地表水体的222 Rn活度时间分布特征表现出明显的日间高、夜间低的昼夜循环特征。表明枯水期河水主要由地下水进行补给,中上游地区和下游地区地下水补给量占比分别为96%和87%,但是降水发生时地下水 地表水相互作用发生了转换,降水前主要是地下水补给地表水,降水后则是地表水补给地下水,占比达98%。本研究为进一步开展咸水湖及世界其他地区的类似研究提供了有益借鉴和参考。     

新疆三工河流域厚层包气带区地下水垂向补给量的厘定

通过对荒漠区荒地、绿洲区耕地及摞荒地厚层包气带剖面土壤水的含水率、易溶盐离子及稳定同位素(δD、δ18O)的测定和分析,对厚层包气带区土壤水的补给来源及地下水的垂向补给量进行了厘定。结果表明:荒漠区荒地、绿洲区耕地与摞荒地土壤含水率、易溶盐中氯离子与土壤水氢氧同位素在垂向上均呈现旋回变化,每个旋回经历了一次新水入渗补给的过程。绿洲区土壤水与荒漠区土壤补给水中的δD值为-124.10‰~-94.44‰,土壤补给水来源于冬季大气降水或降雪的入渗补给。绿洲内耕地区、摞荒地区及荒漠区地下水垂向入渗补给量分别为1.29~5.53 mm/a、0.52~1.85 mm/a及0.03~0.08 mm/a。     

淮南市区浅层地下水求参公式的建立

根据淮南市区浅层地下水埋深浅，滞后效应小等特点，推导出一套实用的水文参数计算公式，包括：降水入渗补给地下水系数ａ，蒸发极限深度Ｌ，蒸发系数Ｃ，以及浅层地下水的给水度ｕ的计算公式。     

高放废物处置库甘肃北山预选区地下水的形成

在高放废物处置库场地选择和性能评价中,水文地质特征是最重要的因素之一,地下水的形成则是水文地质研究中的首要问题。在水文地质、地下水化学、同位素、CFC、地下水动态等资料综合分析的基础上,探讨了高放废物处置库甘肃北山预选区地下水的形成问题。研究结果表明,北山地区地下水以赋存于变质岩、岩浆岩、碎屑岩、碳酸岩节理、裂隙中的基岩裂隙潜水为主,地下水化学成分具有明显的水平分带性特征,地下水动态类型主要为入渗—蒸发—径流型,结合地下水同位素和CFC 特征,认为区内地下水主要由当地大气降水入渗补给形成。浅部地下水主要由现代区内降水补给形成,而深部地下水则可能由地质历史时期降水补给形成。     

应用氯量平衡法估算娘子关泉域典型岩溶区的降水入渗系数

娘子关泉作为北方著名的岩溶大泉,研究程度较高,降水入渗补给作为泉域内岩溶地下水的主要补给来源,开展降水入渗系数的研究对于评价岩溶地下水资源量、分析娘子关泉水流量的变化具有重要意义。氯量平衡法利用氯离子质量守恒的原理直接估算降水入渗系数,该方法简便、有效,在国内外很多地区都进行了应用。通过在娘子关泉域内碳酸盐岩裸露区和覆盖区分别选择典型区,运用该方法分别估算了裸露区中等岩溶发育区和覆盖区的降水入渗系数,得到的结果分别为0. 21和0. 11,取得的结果与该地区已有的成果基本吻合,为该地区降水入渗系数的准确估算提供了新的方法,同时也为氯量平衡法在同类型地区的应用提供了借鉴。