基于稳定同位素的长江下游竹林小流域产流机制探究

为探究不同水源同位素对梅雨的响应,以长江下游的和睦桥流域为例,分析2016～2019年4场梅雨降水事件的林外降水、林内降水、河水、地表水及不同深度的土壤水采样,发现降水的空间分布不均,导致林内降水同位素比林外降水同位素贫化;随着土壤深度的增加,土壤水同位素组成更接近大气水线,且时程波动更小;土壤孔隙及毛竹根系的分布导致不同深度土壤水同位素对于降水的响应存在明显的不同,其中中层土壤水同位素变化对于降水更敏感;贫化的降水降落在流域,出口断面河水同位素却出现富集现象,这说明该流域梅雨事件中河水主要来源于基流,降水对于河流的补给很小。     

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。     

稳定性氢氧同位素研究土壤吸湿水的性质

设计了室内试验模拟水的蒸发过程,在烘干的土壤样品中加入已知同位素组成的水样直至土壤水达到饱和,采用烘箱烘干使土壤含水率达到或小于吸湿含水率;通过抽真空降低水沸点与加热相结合的方法收集土壤吸湿水,测得其δ18O与δD值.结果表明:土壤吸湿层的水呈现明显的氢氧同位素富集,土壤水蒸发过程中吸湿层的水与其外层的薄膜水产生了同位素交换;吸湿层的水并非呈固态不能移动,在常温下可与其外层的水分子发生同位素交换.     

土壤水中氢氧同位素变化模拟及实验

分析了改变土壤水同位素的主要影响因素,利用土壤同位素蒸发分馏模型模拟了典型情况下饱和、非饱和土柱同位素剖面分布情况,得出地表蒸发为土壤水同位素富集的主要原因.通过土柱同位素交换实验,分析了输入降水与土壤水的交换混合作用.结果表明,输入降水与土壤水同位素交换程度较大,不同同位素组成的降水与土壤水混合是土壤水同位素改变的一种重要方式.最后综合分析了蒸发分馏和降水入渗共同作用下的土壤水同位素变化情况.     

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。     

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。     

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。     

澜沧江—湄公河流域气象干旱时空分布特征分析

以澜沧江—湄公河流域为例,基于38个气象站1977～2010年降水资料,采用标准化降水指数(SPI)、干旱频率、干旱覆盖范围及干旱重心分析了流域气象干旱时空分布特征。结果表明,干旱强度与覆盖范围随时空分布呈规律性变化,年际变化较大,雨季变化趋势不明显,旱季呈显著下降趋势。该方法计算简单易行、资料易获取、稳定,可用于不同时空的干旱监测与评估。