和睦桥流域同位素示踪剂划分事件水的试验研究

流量过程线的划分结果对流域滞时分析、降雨径流关系确定和坡地汇流计算影响很大。以和睦桥小流域为例,基于该区域2015~2016年4场降雨资料,运用同位素方法对流域的流量过程线进行划分,探究降水总量和平均雨强对事件水贡献比例的影响。结果表明,事件前水占总流量的百分比例很大(67.9%~98.3%),肯定了事件前水的重要性;总降水量和降雨强度与事件前水占总流量的百分比例均呈负相关,这主要与流域所处地理位置的气候条件和下垫面前期土壤含水量有关;不同雨型主要通过降雨事件过程中的蒸发作用来影响事件前水的贡献比例,而相同雨型的降雨事件可能与前期土壤含水量有关。     

长江下游竹林小流域土壤水同位素时空分布探究

为揭示长江下游竹林小流域的林内降水和土壤水同位素的空间变化规律,通过分析2017年梅雨期和睦桥小流域中游时段林外降水和林内降水及不同采样点的日林内降水和日土壤水同位素变化规律,发现雨强较大情况下,林内降水同位素相对于林外降水贫化,主要由于竹林内雾气的出现加强了雨水与周围贫化水汽的交换作用;各采样点土壤水同位素对于降水同位素的响应具有一定的滞后性,滞后时间大约为2 d;土壤水中δ¹⁸O与土壤含水率存在明显的负相关关系,说明了土壤蒸发作用对于土壤水同位素具有一定的影响。     

流域初始状态对环境同位素法划分流量的影响

在使用同位素示踪剂划分流量时,流域初始状态会对事件水和事件前水分割产生影响。为研究流域初始状态对环境同位素法划分流量的影响,以和睦桥流域2015—2016年间4场降雨事件为研究对象,根据稳定同位素含量(δ¹⁸O)确定其在流域出口断面径流的不同水源组成比例,着重分析流域不同初始流量和前期土壤含水量对流量过程线划分的影响。结果表明:流域出口径流总量中事件前水占优,洪峰流量以事件水为主;流域不同初始状态下同位素分割结果不同,表明该流域存在多种产流机制,流域初始流量与总径流系数及事件水贡献比例呈负相关;前期土壤含水量与事件水贡献比例的影响模式复杂多变,但在前期土壤含水量较高或前期降雨较多的情况下,总径流中事件水贡献比例将降低。     

长江下游小流域不同降雨类型水文要素同位素特征分析

为分析长江下游小流域不同降雨类型水文要素的同位素特征,结合氢氧同位素资料,分析了长江流域下游和睦桥小流域两场降雨事件(台风雨和梅雨)中各水文要素。结果表明,各水文要素同位素的时程效应较为显著。台风雨事件中降雨同位素愈来愈贫化,而梅雨事件中的降雨同位素具有显著富集趋势。各水体同位素值围绕大气水线分布,表明均由降雨产生。河水同位素变化不明显且分布最为集中,体现了降雨同位素特征的消减性。土壤水同位素由于在土壤水入渗过程中发生了混合作用,造成δ2H-δ18O相关点位于大气水线的右下方且集中分布。研究成果可为长江下游流域的径流成分划分与水循环机理研究提供参考。     

长江下游地区梅雨和台风雨降水同位素特征及影响因素

基于长江下游和睦桥小流域2015～2019年6场梅雨和10场台风雨降水同位素数据，以及当地和大尺度气象数据，探究影响这两种降水类型的降水同位素变化的原因。长江下游地区梅雨大气水线的斜率和截距均小于全球大气水线，梅雨降水加权氘盈余值与当地气象参数无明显的相关关系，说明当地的云下蒸发作用对梅雨的氘盈余的影响不显著。梅雨的氘盈余明显高于其水汽源区水汽的氘盈余值，说明产生梅雨的水汽在运移过程中存在明显的陆地蒸散发补给作用，同时对外长波辐射数据显示水汽运移过程中强烈的雨洗作用导致降水同位素贫化，这两个过程导致其斜率和截距均小于全球大气水线。台风降水大气水线斜率和截距与全球大气水线接近，降水过程中受到的云下蒸发作用不显著。     

长江下游湿润流域不同水源的同位素组成对台风雨响应

鉴于不同水源对降水事件的响应,对于深入理解流域产流机理及地下水补给有重要意义,通过对长江下游和睦桥小流域台风雨事件的林外降水、贯穿降水、土壤水、河水采样,分析其氢氧稳定同位素组成,探究不同水体同位素组成对降水事件的响应。结果表明,最小二乘法求得的和睦桥流域台风降水的林外和贯穿降水线的斜率和截距均小于全球大气水线;由于植被截留和蒸发共同影响,贯穿降水相对于林外降水稳定同位素更加富集;降水事件中土壤水的δ18 O时程波动最大,主要与真空蒸馏采样方法及事件前水的存在有关,雨强和气温也可能会对土壤水同位素的组成带来很大影响;河水同位素的相对丰度时程变化最小,可能由于其主要补给来源是降水事件发生前储存在流域的水,降水事件对河水的δ18 O影响较小。     

竹林流域各水源的同位素特征对降水事件的响应分析

河水与地表蓄水补给来源的确定对于深入理解流域产流机制及流域滞时分布具有重要作用。通过采集2015～2016年和睦桥竹林小流域5场台风雨事件中林外降水、贯穿降水、地表蓄水、河水和土壤水水样并分析其氘氧稳定同位素特征,探究河水和地表蓄水同位素差异及补给水源。结果表明,林外降水相较于贯穿降水同位素偏富集,主要由于蒸发作用对林外降水影响相对较大。地表蓄水和河水稳定同位素组成及氘盈余值接近,同时两者的同位素组成对降水响应不明显,主要可能由深层土壤水和地下水补给,本场降水对河水和地表蓄水补给量很小。     

降水同位素时程变化对流量过程线划分的影响

流量过程作为流域降水的响应,综合反映了流域水源概况和降水强度等特征,对其科学划分有助于深入研究流域的降雨径流关系、产汇流机制和水文模型的构建。采用二水源划分方法分割和睦桥小流域2016年两场降水事件的流量过程线,对比分析考虑降水同位素时程变化前后的划分结果。研究表明,降水、河水和地表水的同位素特征均随时间推移产生波动,但河水和地表水的波动远远小于降水的波动。此外,忽略时程变化将高估洪峰时刻事件前水对流域总出流量的贡献,而在退水阶段则低估了事件前水的贡献。这说明降水稳定同位素的时程变化深刻影响着流量过程线划分的结果,忽视这种变化不可取。