基于氢氧同位素的平原湖荡地表水与地下水转化研究

地表水与地下水间的相互转化以及量化地下水补给量是湖泊水循环研究的重要内容。本文采集了元荡湖区域湖水、地下水样品,测试了其氢氧稳定同位素组成和水化学组成,运用Piper三线图分析其水化学类型、通过钻孔实测的地下水埋深绘制元荡湖区域旱季(2022年12月)和雨季(2023年6月)的地下水水位等值线图,结合电导率(EC)和溶解性总固体(TDS)定性分析地表水-地下水之间的转化关系,利用同位素水量平衡方程、线性端元混合模型定量评价了湖水、地下水、河水和降水之间的转化量。结果表明,研究区湖水和地下水的水化学类型均为HCO₃^-·SO₄^2-·Ca²⁺·Na⁺·Mg²⁺,旱季和雨季湖水均受到地下水的补给,拟合得到的湖水旱季、雨季氢氧稳定同位素线性回归方程表明雨季斜率较小,蒸发更为强烈。湖水主要由河水、地下水和降水补给,其三者在旱季的补给比例分别为59%、26%和15%,在雨季的补给比例分别为23%、39%和38%。本文成果为元荡湖区域以及太湖流域的综合治理提供了科学依据。     

基于多元统计方法的新疆巴里坤盆地地下水水化学特征及其影响因素分析

多元统计方法能同时对多个变量进行分析研究,是一种可用于地下水水化学特征相关分析的有效工具。基于12组水样的9项指标,运用多元统计方法系统分析了新疆巴里坤盆地地下水水化学特征及其影响因素。结果表明：该地区内主要分布低矿化度的HCO₃·SO₄-Ca·Na型水（占总取样点的33.3%）和HCO₃·SO₄-Ca型水（占总取样点的25.0%）,地下水中各离子的空间变异性为中等以上。地下水水化学特征主要受以Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-、SO₄^2-、总硬度（TH）、溶解性总固体（TDS）为主要荷载变量的蒸发浓缩作用和以HCO^-₃为主要荷载变量的溶滤作用影响,两种作用的贡献率分别达76.17%和14.87%。研究结果可为当地地下水资源的保护和可持续利用提供科学依据。     

格尔木河水化学特征及成因

为探究格尔木河水化学沿程变化情况,于2019年7—8月在该区采集33组水样进行测试分析,采用Piper三线图解法和Gibbs图解法,分析了格尔木河从源头至入湖口的水化学特征、形成原因以及主要离子来源。结果表明:格尔木河水体沿程水化学呈现由HCO₃-Ca-Mg型到HCO₃-Cl-Na-Ca-Mg型再到HCO₃-Cl-Na-Mg-Ca型的演变特征,到溢出带北侧Cl^-和Na⁺逐步占主导地位;水化学类型的主要形成原因为溶滤作用和蒸发浓缩作用;主要离子来源为石盐、碳酸盐以及硫酸盐等的风化溶解。     

大兴安岭外源水补给的水量平衡与同位素证据

通过对大兴安岭北部呼玛河流域降水与径流关系以及河水与地下水的同位素分析,讨论了呼玛河流域多年冻土区地表水与地下水之间的转化关系。结果表明:冬季河流接受泉水补给,冻土层下水通过冻土层中的不冻带补给河水;呼玛河流域径流量与蒸散发量之和大于降水量,且当地地表水和地下水的氢氧同位素比当地降水贫化,补给河流的冻土层下水接受非本流域的降水补给;补给河流的冻土层下水的氢氧同位素特征与西藏河流的氢氧同位素接近,西藏高原可能是大兴安岭的补给源区。     

新疆祁漫塔格地区地下水化学特征及成因分析

为了解新疆祁漫塔格地区地下水化学特征及主要离子来源,依据地下水采样调查数据,综合利用数理统计分析、Piper三线图、Gibbs图、离子比值和水文地球化学模拟等方法进行分析探讨。结果表明：研究区地下水总体呈弱碱性;地下水化学类型主要为Na-Cl·SO₄型、Na·Mg-Cl·SO₄型和Na·Mg-Cl·SO₄·HCO₃型;蒸发浓缩作用和岩石的风化溶解是影响和控制研究区地下水化学成分的首要因素,其中,岩石的风化溶解以蒸发岩（石膏和盐岩等）和硅酸盐（钾长石、钠长石、钙长石和镁长石等）的溶解为主。     

基于铀不平衡的沙颍河地下水含水系统特征分析

为系统了解沙颖河流域地下水含水系统的补给源以及水化特征,在取样测试、现场监测的基础上,分别采用同位素、水文地球化学等方法,深入分析了沙颍河流域地下水含水系统特征。研究发现:沙颖河流域浅层地下水水化学类型自流域上游到下游呈HCO_3-Ca+Mg型向HCO_3+Cl-Ca+Mg型变化的趋势,中深层水以HCO_3-Na型为主,局部呈HCO_3+Cl型可能是浅层水混入的结果。采用铀不平衡方法识别地下水补给源,结果表明:浅层地下水补给源除降水外,还包括深层地下水的贡献;深层水来源包括大气降水、潜水和深层地下水3个补给源。各方法所得结论互相验证,研究结果可为流域内水循环模式研究、水污染防治等提供科学依据。     

王赫生，李燕，周锴锷，张庆

为系统了解沙颖河流域地下水含水系统的补给源以及水化特征,在取样测试、现场监测的基础上,分别采用同位素、水文地球化学等方法,深入分析了沙颍河流域地下水含水系统特征。研究发现：沙颖河流域浅层地下水水化学类型自流域上游到下游呈HCO3-Ca+Mg型向HCO3+Cl-Ca+Mg型变化的趋势,中深层水以HCO3-Na型为主,局部呈HCO3+Cl型可能是浅层水混入的结果。采用铀不平衡方法识别地下水补给源,结果表明：浅层地下水补给源除降水外,还包括深层地下水的贡献;深层水来源包括大气降水、潜水和深层地下水3个补给源。各方法所得结论互相验证,研究结果可为流域内水循环模式研究、水污染防治等提供科学依据。     

鄱阳湖流域河水、湖水及地下水同位素特征分析

利用鄱阳湖流域同位素按月份呈周期性变化的特征,将氘氧同位素关系作为示踪剂,研究降水入渗及地下水、河水与湖水之间的转化关系。结果表明:4月中旬湖水、河水、井水的δD、δ18O的均值分别为(-2.32%,-0.42%)、(-2.86%,-0.48%)和(-3.18%,-0.55%),δ18O~δD关系点都落在全球雨水线GMWL上;湖水最为富集,湖水的补给除河水之外,湖区及周边的降水也占一定比例。7月下旬湖水、河水与井水的δD、δ18O值明显比4月中旬的值贫化,与降水同位素变化趋势相一致,经历干旱高温天气后,湖水、河水与井水的δ18O~δD关系点落在蒸发线(EL2)上。同位素数据表明,井水与河水之间的转化性强,大量降水入渗地下成为潜水,通过地下径流补给河流,降水转化为河水的周期大约经历了1个月。3—6月为雨季,鄱阳湖对长江水的补给较大,影响到长江水中的同位素。     

土默川平原黄灌区地下水水化学及氢氧同位素特征分析

2016年冬灌期和2017年春灌期采集了干旱半干旱地区内蒙古土默川平原黄灌区灌渠水、地下水以及雨水,通过测定不同时期水体的水化学成分及氢氧同位素值,分析了水化学类型和同位素的分布特征,探讨了不同时期灌渠水对地下水的影响,判明了地下水的补给来源。研究结果表明:研究区大部分区域地下水补给源为灌渠水,而河森茂村、后荒地村一带主要受降水和侧向补给影响;研究区灌渠水和地下水氢氧同位素组成差异明显,从灌渠水到地下水氢氧同位素呈贫化趋势,但冬灌期、春灌期灌渠水对地下水的影响基本一样;地下水冬灌期、春灌期水化学类型及其分布规律基本一致,主要有HCO_3·Cl·SO_4-Na·Ca·Mg、SO_4·Cl-Na、HCO_3·Cl-Na·Mg和Cl-Na型水。     

陕西“二华”地区浅层地下水循环特征分析

运用环境同位素和水化学成分作为水循环研究的示踪剂,揭示了陕西"二华"(华县、华阴)地区浅层地下水循环特征。通过现场调查并对浅层地下水采样,进行室内水化学和氢氧同位素组成测定,分析了浅层地下水氢氧同位素和水化学组成的空间分布规律。结果表明:研究区浅层地下水δ18O、δD分布规律反映降水是浅层地下水主要补给源,其径流方向为由南向北,渭河沿岸地区存在地下水漏斗区,渭河河水侧向补给该区域;水化学特征表现为研究区渭河沿岸水质矿化度较高,为微咸水分布区,靠近秦岭山前、研究区中部矿化度较低,为淡水分布区;研究区地下水硬度普遍偏大,其中下庙街、华阴农场、七连、夫水一带为极硬水分布区,整体上从南向北,水质从硬水过渡到极硬水。     

陡河流域地表水与地下水转化关系

通过对陡河流域地表水-地下水水样的氢氧同位素分布特征进行分析,发现研究区河岸带第Ⅰ含水层除了受大气降水、灌溉回归水入渗补给外,还接受河水早期的渗漏补给,第Ⅱ含水层对第Ⅲ含水层有越流补给,第Ⅱ含水层同时也受大气降水和灌溉回归水的影响,而远离河岸带的第Ⅳ含水层与上覆各含水层稳定同位素组成显著不同,河岸带水库附近的第Ⅳ含水层可能受地表水库渗漏影响。河岸带地下水与地表水水力联系的变迁严格受河岸带地下水水位变化控制,如景庄子剖面的地下水埋深为5m,雨季时河水补给地下水,旱季时地下水补给河水,而靠近地下水漏斗中心的越河乡剖面地下水水位埋深达25m,其常年受地表水补给。     

西辽河流域平原区地下水动态补给研究

基于分布式水循环模拟模型MODCYCLE,建立强人类活动影响下西辽河流域水循环模拟模型,量化西辽河平原地下水补给组成,分析地下水动态补给情况及年际、年内变化。分析结果表明：西辽河流域平原区地下水补给以降水入渗补给为主,与年降水量直接相关。随降水减少,降水入渗补给比重减少,河道入渗补给及灌溉回归补给比重增加。地下水补给的年内变化差异较大,且与年内降水分布直接相关。研究结果可为西辽河平原地下水资源可持续开发利用提供依据     

新疆和田河流域绿洲区浅层地下水水化学特征及成因分析

以和田河流域绿洲区2014年44组浅层地下水样的化学数据为基础,运用描述性统计分析法、Piper三线图、Gibbs图和离子比值法对该区浅层地下水水化学特征进行了分析研究。结果表明,研究区地下水呈中性-偏碱性,大部分为硬度较高的微咸水,且处于氧化状态下。常见阳离子的含量差别较大,由大到小依次为Na~+Ca~(2+)Mg~(2+)K~+;常见阴离子的含量差别不大,由大到小依次为HCO_3~-Cl~-SO_4~(2-)。沿地下水流程从强径流区到弱径流区,离子的含量越来越多,TDS逐渐升高,水化学类型从混合型转变为以Cl-Na型和Cl·HCO_3-Na·Ca型为主。影响研究区地下水化学成分形成和变化的因素主要有蒸发浓缩作用、溶滤作用、阳离子交替吸附作用及人类活动。     

豫东平原扶沟等地高氟地下水成因和富集条件探讨

针对研究区211眼机井地下水水质调查结果,分析研究区高氟水分布特征、演化规律、水化学特征、高氟水形成的主导条件、影响氟富集的主要因素。结果表明:该区域浅层地下水中F-质量浓度随地下水埋深的增加呈上升趋势;地下水化学类型以HCO3-Na·Mg和HCO3-Na型碱性水为主;主导氟富集的环境条件是强碱化水化学环境,地下水中F-质量浓度与Na+质量浓度呈正相关,F-质量浓度与Ca2+质量浓度和HCO-3质量浓度分别呈负相关关系;除自然因素外,人类频繁活动也影响着水体中氟化物质量浓度的变化。     

柳林泉域岩溶地下水水化学特征及演化分析

在对柳林泉域水文地质详细调查的基础上,系统研究了柳林泉域岩溶水水化学类型及分带规律,并对其形成演化特征进行了分析。结果表明:柳林泉域岩溶地下水是矿化度较低的优质淡水,水中优势阳离子为Ca2+、Mg2+,优势阴离子为HCO3-;水化学类型从补给区到深埋区经历了HCO3-Ca·Mg、HCO3-Ca→SO4·HCO3-Ca、HCO3.SO4-Ca·Mg→Cl.SO4-Na·Ca、Cl·SO4-Na的变化过程,具有典型的干旱、半干旱地区水化学演化特征。     

稻城高海拔宇宙射线观测站场区水文地质条件及截排水方案对比

针对高海拔区花岗岩弱透水和松散堆积层厚度及地下水位变化较大等特征,采用过水断面测量、高密度电法物探、钻探等技术手段,对稻城海子山高海拔宇宙射线观测站(LHAASO)场区进行水文地质研究,分析河水流量、地下水位变化及其与覆盖层厚度和基岩面埋深等关系。结果表明:盆地中地下水埋深基本在5 m以内,水位高程与地面高程呈线性关系,基岩面埋深小的部位往往地下水位较低,说明基岩面起伏对地下水位影响较大;地表水质属矿化度低、硬度低的I型水(HCO_3-Na+K-Ca型水),显示花岗岩岩性对水质影响明显;基于上述认识提出既保护LHAASO场区安全同时又便于利用优质水源的地表截排水方案。研究结果已被场区排水工程设计和施工采纳,并取得了较好的工程和环保效果。     

Impact of Urbanization on the Hydrology of Ganga Basin (India)

Large scale emigrations from rural areas to urban areas and population growth have been uninterrupted and accelerating phenomena in parts of Ganga basin, where urbanization is increasing at an unprecedented rate. Urban agglomeration is causing radical changes in groundwater recharge and modifying the existing mechanisms. Majority of the cities are sited on unconfined or semi confined aquifers depend upon river water and groundwater for most of their water supply and disposal of most of their liquid effluents and solid residues to the rivers and ground. There has also been an inevitable rise in waste production. Drainage of surface water has been disrupted as the small natural channels and low lying areas have been in filled, often with municipal waste. Total water potential of the Ganga basin including surface water potential and ground water potential is around 525.02 km³ and 170.00 km³ respectively. Basin supports approximately 42% of the total population in India. Water tables are declining at approximately an average of 0.20 m per year in many parts of the basin and there is a trend of deteriorating groundwater quality. The demand of water has been increased many folds and most of the areas are highly reliant upon the groundwater to meet this increasing demand for water, but unfortunately degradation of groundwater both in terms of quantity and quality has deteriorated the situation. Studies shows that change in climate may increase temperature by 2 to 6°C and can reduce precipitation up to 16%, which could reduce the groundwater recharge by 50%. In densely populated Ganga basin urban drainage consumes a high proportion of the investments into urban infrastructure and needs integrated approach for the sustainable development of water management, water education regarding conservation and pollution caused by urbanization.     

基于稳定同位素的策勒河流域山区河流蒸发损失估算

为探究昆仑山北坡山区流域水体蒸发损失垂直变化情况,基于2016年5-12月昆仑山北坡中段策勒河流域不同水体同位素数据,运用蒸发富集模型和稳定同位素（¹⁸O和²H）方法,研究了流域内不同水体的同位素时空变化特征,分析了策勒河流域的补给来源,并根据蒸发富集模型估算了流域内不同海拔地区同位素的蒸发损失。结果表明：流域内不同水体同位素的特征呈高山区贫化、荒漠区富集的趋势;策勒河河水与地下水存在密切的水力联系;策勒河流域在不同海拔的平均蒸发损失：高山区为24.99%、中山区为29.04%、荒漠区为35.00%。研究结果对理解区域水平衡及其对山区生态系统气候变化的响应具有重要意义。