Groundwater hydrochemistry and isotope geochemistry in the Turpan Basin,northwestern China

The Turpan Basin is located in the arid zone of northwestern China and is a typical closed inland basin surrounded by high mountains. It is one of the most arid regions in the world and, as a result, the groundwater in this area is very important for both domestic and agricultural uses. In the present study, the relationships of major elements（K＋, Na＋, Ca2＋, Mg2＋, HCO3-, SO42- and Cl-） and environmental isotopes（δ18O, δ2H and T） in groundwater were analyzed to investigate the evolution of the regional hydrochemistry within the Turpan Basin. The hydrochemistry results demonstrate that groundwater with high total dissolved solids（TDS） concentration is dominated by sodium chloride（Na-Cl） and sodium sulfate（Na-SO4） type water, whereas that with low TDS concentration（typically from near mountain areas） is dominated by calcium bicarbonate（Ca-HCO3） type water. The evolution of groundwater hydrochemistry within the Turpan Basin is a result of calcium carbonate precipitation, evaporation concentration, cation exchange and dissolution of evaporites（i.e. halite, mirabilite and gypsum）. Furthermore, evaporite dissolution associated with irrigation practice plays a key role in the groundwater salinization, especially in the central part of the basin. Environmental isotopes reveal that the groundwater is recharged by precipitation in the mountain areas and fast vertical infiltration of irrigation return flow. In the southern sub-basin the shallow groundwater and the deep groundwater is separated at a depth of about 40 m, with substantial differences in terms of hydrochemical and isotopic characteristics. The results are useful for decision making related to sustainable water resource utilization in the Turpan Basin and other regions in northwestern China.     

石羊河流域中下游浅层地下水水化学特征及其成因

为系统研究石羊河流域中下游浅层地下水水化学特征及主要离子来源,于2018年6-8月采集地下水水化学样品62组。综合运用数理统计、Gibbs图、离子比例关系和水文地球化学模拟等方法,分析了石羊河流域中下游浅层地下水的水文地球化学特征,探讨了水化学演化过程及主要离子来源。结果表明:研究区浅层地下水在水平方向上呈现明显的水化学分带,从中游至下游地下水水化学类型由SO4·HCO3-Na·Ca型过渡为SO4·Cl-Na·Mg型,TDS含量也随之升高,流域中游为TDS含量小于1g/L的淡水,至下游演化为TDS含量高于1g/L的微咸水和咸水。该区浅层地下水水化学组分主要受水岩作用和蒸发浓缩作用控制,Ca²⁺、Mg²⁺主要来源于硅酸盐岩和碳酸盐岩的溶解,碳酸盐岩以白云石风化溶解为主,部分水样点存在方解石的风化溶解,阳离子交换作用是影响研究区地下水化学组分的重要过程。模拟结果表明沿地下水流向,地下水离子组分浓度呈递增趋势,岩盐、白云石和石膏发生溶解,方解石沉淀;从中游到下游地下水中阳离子交换作用越来越强烈,且阳离子交换作用强于溶解沉淀作用。     

内蒙古阿拉善腰坝绿洲地下水水化学特征

绿洲是荒漠区适宜多种生物共同生息繁衍的地域。在全球气候变化和高强度人类活动的影响下,干旱区绿洲赖以生存的地下水环境日益恶化,已成为制约生态环境建设和经济社会发展的重要因素。选取具有典型代表意义的内蒙古阿拉善盟腰坝绿洲为研究区,对地下水进行取样分析,全面系统地研究地下水水化学成分的空间变化特征,研究结果表明:绿洲地下水水化学类型和TDS自东向西,自北向南具有典型的水平分带性分异规律,季节性变化差异大,水动力条件逐渐变差,C l-、Mg2+、Na+离子等高盐分离子逐渐富集,易溶盐逐渐累积,水体总体向咸化方向发展。     

甘肃梨园河流域地下水来源及其水化学特征

通过分析水化学与氢氧稳定同位素的关系,研究梨园河流域地下水的补给机理和水化学演化规律。地下水总溶解固体（TDS）自西南向东北递增,最大值为1 258 mg/L。沿流程方向,深层地下水的水化学类型由Ca-HCO₃→Ca-Mg-HCO₃、Mg-SO₄→Na-SO₄型。浅层地下水的水化学类型由Ca-HCO₃→Mg-HCO₃-SO₄→Mg-SO₄型。地表水的水化学类型无分异,主要为Ca-HCO₃型。深层和浅层地下水沿途均发生了水岩融滤作用。Na⁺含量沿程增大,一是地下水中Ca²⁺与岩石中Na⁺发生阳离子交换作用,二是硅酸盐矿物的风化作用产生Na+。Phreeqc软件模拟显示,深层地下水中方解石先沉淀后溶解;CO₂、石膏、白云石和岩盐溶解。浅层地下水中,方解石由不饱和逐渐变为饱和;石膏、岩盐一直溶解。地下水的δ²H和δ¹⁸O值大部分位于大气降水线上方,反应了山区现代降水或雪冰融水通过出山地表径流补给,交替更新快,且深层地下水向上补给浅层地下水和地表水。地表、地下水相互转化是该区水循环的主要特征。     

塔里木盆地盐分循环变化与调控

在人类活动影响下，干旱内陆盆地盐分循环发生了很大变化，河流尾闾湖的盐分积聚区域消失，农田排水使河水水质盐化加重。本文提出了干旱内陆盆地盐分循环的调控措施，目的在于控制盐分快速积累的恶性循环，为新时期土壤渍化治理的宏观控制提供依据。     

Hydrological and water cycle processes of inland river basins in the arid region of Northwest China

The increasing shortage in water resources is a key factor affecting sustainable socio-economic development in the arid region of Northwest China(ARNC). Water shortages also affect the stability of the region's oasis ecosystem. This paper summarizes the hydrological processes and water cycle of inland river basins in the ARNC, focusing on the following aspects: the spatial-temporal features of water resources(including air water vapor resources, runoff, and glacial meltwater) and their driving forces; the characteristics of streamflow composition in the inland river basins; the characteristics and main controlling factors of baseflow in the inland rivers; and anticipated future changes in hydrological processes and water resources. The results indicate that:(1) although the runoff in most inland rivers in the ARNC showed a significant increasing trend, both the glaciated area and glacial ice reserves have been reduced in the mountains;(2) snow melt and glacier melt are extremely important hydrological processes in the ARNC, especially in the Kunlun and Tianshan mountains;(3) baseflow in the inland rivers of the ARNC is the result of climate change and human activities, with the main driving factors being the reduction in forest area and the over-exploitation and utilization of groundwater in the river basins; and(4) the contradictions among water resources, ecology and economy will further increase in the future. The findings of this study might also help strengthen the ecological, economic and social sustainable development in the study region.     

鄂尔多斯苏里格南区块浅层地下水水化学分布特征及污染源分析

利用2008年8月所采集的29件浅层地下水样品的水质资料分析了鄂尔多斯盆地苏里格南区块浅层地下水的水化学空间分布特征及地下水污染源,结果表明:苏里格南区块浅层地下水中总溶解固体(TDS)含量较低,且基本上未受到有机物污染,但存在大肠菌群、亚硝酸盐氮、氨氮、硝酸盐氮以及金属锰、铁超标的现象;浅层地下水中大肠菌群的主要污染源为生活污水、生活垃圾及人蓄粪便,而地下水中"三氮"的污染源主要为农药化肥及人蓄粪便;浅层地下水中铁、锰超标的主要原因是该地区土壤中铁、锰的本底值较高。     

石河子市浅层地下水化学特征及其成因分析

为研究新疆石河子市地下水化学特征及成因,采用描述性统计和Piper三线图对研究区19个潜水和25个浅层承压水水样的主要离子组分含量及水化学类型进行统计分析,并运用Schoeller图、Gibbs图和离子比值图等方法分析影响研究区地下水化学特征形成的主要因素.结果表明:石河子市浅层地下水为低矿化度的弱碱性水,水化学类型以...     

沙漠腹地达理雅博依绿洲浅层地下水水化学特征分析

为了评价塔克拉玛干沙漠腹地达理雅博依绿洲地下水水化学特征与演化规律及对当地生态环境的影响。在研究区的生态井位观测点采集了19组地下水样品进行检测。综合运用数理统计、相关性分析、Piper三线图、Gibbs模型、Schoeller图和离子比等方法,分析地下水水化学特征和克里雅河尾闾绿洲的水化学演化规律。研究表明:研究区地下水阳离子以Na⁺、Mg⁺离子为主,阴离子以Cl^-、SO₄^2-,为主,Mg⁺、Cl^-、SO₄^2-表现为强变异性,K⁺、Ca⁺、Na⁺、HCO-3表现为中等变异;TDS介于1000mg/L-18620mg/L范围内,平均值为4366.408mg/L,矿化度较高;水化学类型以Cl^--Na⁺为主;地下水样品主要分布于Gibbs图的右上部分,表明研究区地下水主要受蒸发浓缩作用控制,岩石风化和大气降水影响较小;主要离子比表明碳酸盐、蒸发岩和硅酸盐是离子的主要来源,且处于沙漠腹地的独特地理因素,地下水中的离子交换作用较弱。     

新疆现代绿洲稳定性的尺度条件简析

运用生态经济学理论,研究绿洲稳定性概念指出:绿洲稳定性表现在一定尺度条件下,不同尺度的主要驱动机制不同,稳定性概念也不同;绿洲稳定性的驱动力具有综合性,在大时空尺度下自然驱动力是基础和背景,小时空尺度下人文驱动力是主导;现代绿洲稳定性概念应在绿洲生态经济系统中考察、定义。     

基于遥感方法的银川盆地植被发育与地下水关系研究

干旱区的水文地质及生态地质环境研究一直是水文地质学的研究热点。从流域尺度上研究地下水变化的生态效应问题已经引起了广泛的关注。银川盆地地处干旱地区,自然生态环境十分脆弱,植被的发育与地下水有着极为密切的关系。由于遥感技术在大尺度问题的研究方面具有极大的优越性,因此,本文将遥感技术与地下水数据相结合,引入条件植被覆盖率的概念,对银川盆地适宜于植被生长的地下水位埋深进行了研究,并对适宜水位埋深范围内,水质矿化度的影响进行了探讨。结果表明:银川盆地适宜于植被生长的地下水位埋深范围为2-4m,在此埋深范围内,矿化度小于2.5g/L时,地下水水质利于植被发育。     

亚洲中部干旱区的湖泊

采用系统论的观点,对亚洲中部的干旱区湖泊（包括咸海、巴尔喀什湖、博斯腾湖、艾比湖、玛纳斯湖、艾丁湖与罗布泊等）的水分循环与其他物质循环进行综合研究,其结果不仅丰富了生态循环的理论,而且深刻地揭示了干旱区湖泊与湿润区湖泊截然不同的特征;表现出水分循环的独特性、形态测量学的复杂性、风生湖流的奇特性与泥沙运行的规律性以及内陆湖水化学特征和别具一格的水生态循环系统等。干旱区湖泊作为陆地水圈的组成部分,他是一个完整的生态系统。他由湖泊中的生物和水两大亚系统组成,相互作用而又相互联系。尽管大陆性气候严酷和强烈,风生湖流强劲（有时还多亏他的作用）,蒸发量大,但内陆湖能生存数千年,即在现代时间尺度上是无IL尽的。     

民勤绿洲地下水环境动态研究

根据民勤绿洲1999～2008年51眼地下水位观测井资料和2010年采集的30个地下水水样资料,利用传统统计学和地统计学分析方法对该地区新时期地下水位时空变化动态和地下水化学特性进行了研究。结果表明:民勤绿洲地下水位近10年来总体呈逐年下降的趋势,年均降幅达0.52m;在引黄民调工程、石羊河流域分水方案等政策措施的影响下,2005、2007和2008年地下水位降幅均呈现减小趋势,并在2007年首次出现0.01m的回升;坝区和泉山区地下水位年均降幅较湖区分别高0.23m和0.52m,下降速度明显快于湖区;整个绿洲区地下水平均矿化度为3.34g/L,沿地下水流动方向,地下水化学类型变化较大,由坝区和泉山区南部的SO42--HCO-3-Na+或SO42--HCO-3-Ca2+型淡水-微咸水逐渐变为湖区的SO2-4-C1--Na+-Mg2+咸水-苦咸水。     

渭河陕西"二华"段浅层地下水水化学特征

渭河流经陕西华阴、华县(二华)段,通过对"二华"地区浅层地下水取样分析,系统研究其地下水化学成分的空间变化及演变规律.结果表明:"二华"地区浅层地下水主要接受秦岭山前地下水的补给,靠近渭河沿岸地区,接受渭河的侧向补给.地下水的补给、径流、排泄区水化学类型主要从HCO3·S04-Ca·Mg经S04·HC03-Na·Ca过...     

新疆湖泊水化学研究

本文对新疆30多个主要湖泊的pH、矿化度及水化学类型作了研究,并按湖水的盐分含量和矿化度划分为淡水湖、咸水湖及盐湖三种类型。新疆由于是内陆干旱地区,淡水湖的面积很小,主要是咸水湖和盐湖。     

人类活动对亚洲中部水环境安全的威胁

主要依赖河流出山口的径流量维系山地-绿洲-荒漠间脆弱生态平衡的亚洲中部干旱区,其水分循环过程完全不同于湿润区。平原区不产生径流,地表水和地下水同源于山区,一个流域就是一个以地表水和地下水相互依赖的生态功能单元,其中河流是纽带,连接山区径流形成区与平原径流散失区或消耗区,以水分循环为主体,并与生物、生态系统紧密相联系,构成一个独特而又完整的內陆水分循环体系。自然要素的变化,特别是人类的参与或介入,改变了水分循环的规律,对亚洲中部干旱区水和环境的形成具有很大的威胁。用多年的观测数据来讨论人类活动的影响,并提出维系和保持干旱区水环境的建议。     

人类活动对新疆阿拉尔灌区地下水的影响分析

本文分析了新疆地下水的转化规律,特别是平原区地下水的补给关系。对塔里木盆地阿拉尔地区开垦后的地下水变化特征和人类活动对地下水的影响做了重点分析。结果表明人类活动改变了水资源的分布状况,使绿洲内部地下水位上升,水质改善;但绿洲以外地下水位下降,河流由于接纳了绿洲排水,水质变差。     

水资源在河西走廊生态环境建设中的作用

地处干旱、极干旱区被沙漠包围的河西走廊绿洲,是发源于祁连山的内陆河水资源养育的结果,其规模和分布具有典型的流域特征,河流是土地沙漠化的重要防线,有限的水资源是绿洲生态的主导因素。要搞好生态环境建设,首要的是要做好流域水资源的统一规划、统一管理和合理开发利用,保护水环境、维护水资源的动态平衡是保证沙漠绿洲生态良性循环的关键。     

论中国干旱区湖泊研究的重要意义

据最新统计,在中国年降水量小于200 mm的干旱区,有大小湖泊近400个,在我国3大自然地理区域,即东部季风区、西北干旱区和青藏高原区中居第2位.内陆湖泊不仅是干旱区气候的指示器,而且对内陆河流域生态与环境状况的反应极为灵敏.干旱区的湖泊是以流域为单元实现水分循环的重要环节,是自然和人类经济活动系统中的最后一个环节,其生物和生态系统最早对人类活动的干扰作出反应,第一个抗争也是第一个受害.国内外干旱区湖泊衰亡带来的灾难等事实告诉人们:保护湖泊水体,就是保护人类自己.人与湖泊水体和谐共处,是干旱区经济社会和人的全面发展不可缺失的重要条件之一,为此应该对湖泊状况实行监控,持之以恒进行系统研究.     

中国干旱区浅层地下水的形成、分布与运移

地球陆地浅层地下水的形成过程是大气降水、地表水与地下水相互转化的过程.主要依赖山区河流出山口径流维系生存和发展的中国干旱区,浅层地下水的形成过程完全不同于我国东部湿润区和青藏高寒区.研究表明:中国干旱区山地地下水以降水(雪冰融水)入渗补给为主,且最终转变为地表水补给河流,并参与平原盆地浅层地下水的形成过程;而盆地平原浅...