巴丹吉林沙漠湖泊和地下水补给机制

巴丹吉林沙漠湖泊及地下水的补给来源和补给途径问题近年来争议很大。根据巴丹吉林沙漠湖泊及地下水的特征,就水化学条件、环境同位素及相关的示踪理论研究巴丹吉林沙漠湖泊和地下水的补给机制。结果表明:巴丹吉林沙漠湖泊和地下水的补给源有黑河中上游河水、祁连山大气降水和冰雪融水,比较有争议的补给源是青藏高原上的一些湖泊水,尽管都有同位素依据,但没有考虑到氧漂移因素。在补给途径上,既有河西走廊祁连山前缘洪积扇地下水、雅布赖山前洪积扇地下水等通过巨厚覆盖层潜水或承压盆地水对巴丹吉林沙漠湖泊和周边地下水的缓慢补给,也有祁连山区大气降水和冰雪融水入渗通过基岩地层的深部循环后向上渗透补给沙漠湖泊及周边地下水的快速补给,而且已经从古老碳酸盐岩地层的存在、区域活动断裂构造体系的发育,以及地下水幔源氦同位素特征、巴丹吉林沙漠湖泊中钙华幔源碳特征等方面得到验证。     

可可西里盐湖水化学特征及其形成机制

湖泊水化学特征对于识别湖水循环过程及湖泊演化历史至关重要。选择可可西里盐湖流域为研究区,通过对比分析研究区内湖水及其他水体的水化学和氢氧同位素特征,揭示湖泊水化学特征及其形成机制。结果表明：（1）湖水为弱碱性的咸水,水化学类型为Cl-Na型,由大气降水、冰川融水、地下水、河水至湖水,水化学类型由HCO3型向Cl型演化,同时伴随着盐分的增加。（2）氢氧同位素特征表明,研究区内不同水体的补给来源均为当地大气降水,并受到蒸发浓缩作用的影响,氘盈余显示蒸发浓缩是导致湖水盐分增加的主要因素。（3）利用Gibbs图、离子比值及PHREEQC反向水文地球化学模拟,从定性和定量视角进一步揭示了湖水的水化学形成主要受蒸发浓缩作用影响,同时伴随着岩盐、白云石、石膏矿物的溶解和方解石矿物的沉淀及Na-Mg阳离子交换。研究成果可为青藏高原内陆湖泊水化学演化分析提供理论支持,也可为进一步开展可可西里地区多源补给湖泊的水盐平衡研究提供科学依据。     

黄河源沙漠中月牙泉群的特性及形成机理

月牙泉是沙漠里地下水水位抬升在沙丘间形成的小湖泊。近年来黄河源沙漠新增加了数千个月牙泉,这种小湖泊群的形成和增长对于遏制黄河源区的沙漠化和改善源区生态具有重要意义。通过连续4年的野外调研和遥感解译,分析研究了黄河源月牙泉群的形成机理和运动特性。黄河源沙漠围绕黄河故道发育,以卵石和细沙组成的沉积物渗流发育,地下水渗流可传播几十千米补给月牙泉。特别是2002年建成黄河源大坝蓄水,抬高了鄂陵湖水位和临近地区的地下水水位,把鄂陵湖下游沙漠月牙泉的分布从30 km往下游扩展到60 km,沙漠月牙泉个数和面积迅速增加了3倍。新生的月牙泉具有活动性,移动速度3~13 m/a。如果月牙泉得到地下水的持续补给,周边沙丘发育植被逐渐稳定,黄沙发生风化,表层和浅层泥沙级配出现20%的风化黏土细颗粒,最终植被发育,稳定并绿化了沙漠。     

巴丹吉林沙漠南缘地下水补给机制研究

为研究巴丹吉林沙漠南缘水源地的地下水补给机制,分析了采自浅井、深井及湖泊的35个水样的Cl-浓度、TDS含量和氢氧同位素特征。根据巴丹吉林水源地及周边水化学水平分布特征,结合研究区气象和水文条件、水文地质结构、地下水流场发现,戈壁区地下水对沙漠区地下水无明显补给作用,但是沙漠区、戈壁区及山区地下水稳定同位素关系表明,沙漠区地下水来源于南部山区及戈壁区的地下水或降水。通过野外调查发现,沙漠边缘分布大量洪积黏土,认为沙漠外围山区、山前戈壁带降水在季节性河道形成的脉冲式洪流是沙漠区地下水的重要补给来源之一,这一认识不仅解释了采用水化学和同位素技术进行分析而获得不同结论的原因,而且有利于地下水资源评价。     

基于GF卫星解译巴丹吉林沙漠湖泊水量变化

遥感技术作为科学、快速、大面积调查监测手段,在湖泊演化、动态变化研究中应用广泛。通过解译国产GF-1、GF-2卫星遥感影像信息,结合实地勘测,解译了巴丹吉林沙漠110个湖泊地质历史时期与现代的湖面高程和边界,总结了湖泊萎缩规律,估算了两期水量变化。结果显示:湖面高程平均降低9.76 m,面积共减少61.052 km~2(占古湖总面积的75.49%),湖泊群水量共减少4.9亿m~3,说明湖泊萎缩程度高,沙漠干旱化趋势明显;研究区古、今地下水等水位线均表现出东南高、西北低的宏观特征,反映了古、今沙漠区地下水相同的补给来源与径流条件;基底凹陷区湖泊萎缩程度较低(如苏木吉林湖),基底隆起区湖泊萎缩程度较高(如雅布赖山前湖泊),萎缩程度的差异性受区域构造基底的控制与影响。     

乌梁素海及其周边地区水源补给关系同位素研究

野外采集乌梁素海及其周边区域的水样和土壤样品,测定样品的δD、δ18 O和ρ（TDS）,并以采自南京燕子矶的黄土为样本进行室内降水入渗试验,测试每个土壤样品的含水率和ρ（TDS）。根据试验结果,对乌梁素海以北的色尔腾山地区的降水入渗情况进行分析,对乌梁素海湖水补给来源进行同位素分析,对乌梁素海湖泊周围地下水进行TDS分析。结果表明,乌梁素海以北的色尔腾山地区的大气降水在入渗的过程中大量蒸发,无法有效入渗补给地下水,降水并不是当地地下水的主要补给源,而比当地降水中的氘氧同位素值更负的稳定外部补给源是当地地下水的主要补给源;泉水、井水的δD和δ18 O值比当地降水明显贫化,也表明大气降水并非是地下水的补给源;地下水是乌梁素海的主要补给源,河套灌区排水渠中的水的主要来源是深循环地下水,狼山—日喀则隐伏断裂带中可能存在渗漏通道,西藏内流区的渗漏水通过该通道补给到了内蒙古高原。     

黑河上游葫芦沟流域不同水体稳定同位素特征

以祁连山区黑河上游葫芦沟流域为研究区,确定了流域各水体的稳定同位素特征并分析了各水体间的水力联系。在此基础上,通过端元混合分析模型(EMMA)定量化了冻土活动层的水分来源。研究得出:葫芦沟流域大气降水线(LMWL)方程为δD=8.65δ~(18)O+22.82;河水蒸发线方程(LEL)为δD=5.92δ~(18)O+2.56,斜率与截距均比全球大气降水线(GMWL)与LMWL的小,表明河水经历了强烈的蒸发作用,且河水的δ~(18)O值从下游流域出口至上游源区逐渐降低,呈现明显的海拔效应(-0.46‰/100 m)。浅层地下水的蒸发线(LEL-S)的表达式为δD=7.69δ~(18)O+8.24,主要补给来源是降水,并排泄进河水;深层地下水的蒸发线(LEL-D)表达式为δD=6.09δ~(18)O+3.24,主要来源于古老水补给,也会接收现代水的补给。冻土活动层水分主要来源于降水(占比77.26%),其次来源于活动层季节性冰(占比22.74%)。     

基于水化学和环境同位素的准格尔煤田地下水循环特征

为揭示准格尔煤田地区地下水循环特征,运用水化学技术、水汽轨迹模型和环境同位素等方法分析不同水体水化学特征、环境同位素特征、大气降水主要来源、地表水及地下水转化关系。结果表明:地表水矿化度低,呈弱碱-偏碱性,水化学类型以HCO_3·SO_4·Cl-Ca型水为主;地下水整体矿化度低,偏弱碱性,主要以HCO_3-Na·Ca型、Cl-Na型、HCO_3-Ca·Mg型、HCO_3·Cl-Na型水为主;黄河水δ(D)平均值为-79.6‰、δ(~(18)O)平均值为-10.47‰,第四系地下水δ(D)平均值为-66.25‰、δ(~(18)O)平均值为-9.1‰,白垩系地下水δ(D)值为-70.6‰、δ(~(18)O)值为-9.3‰,石炭-二叠系地下水δ(D)平均值为-77.07‰、δ(~(18)O)平均值为-9.9‰,寒武-奥陶系地下水δ(D)平均值为-75.73‰、δ(~(18)O)平均值为-10.06‰;大气降水受极地气团和季风影响,主要来源为西风带水汽、地表水和地下水水汽蒸发再循环;断层带、褶皱轴部裂隙带为不同含水层间主要导水通道,大气降水和黄河为地下水主要补给来源;高承压水头寒武-奥陶系岩溶裂隙水越流补给第四系松散孔隙水和砂岩裂隙水,第四系松散孔隙水通过地层间不整合接触面裂隙发育带向下补给石炭-二叠系砂岩裂隙水,黄河水对寒武-奥陶系地下水的补给比例受地质构造发育的影响较大。     

青藏高原典型河流与湖泊表层水体碳时空变化特征初步分析

为了研究青藏高原典型河流与湖泊水体碳时空变化特征,采集了典型河流、湖泊、冰川等水体样品,通过实验室测试分析获取了总碳、无机碳和有机碳观测数据。结果表明青藏高原典型河流与湖泊水体碳以无机碳为主、有机碳为辅。其中,长江、黄河和澜沧江源区典型河流与湖泊水体总碳平均含量分别为62.46,32.88,17.70 mg/L,长江南源当曲源、正源沱沱河源和北源楚玛尔河源水体总碳含量分别为32.90,36.56,32.90 mg/L;青藏高原封闭性湖泊水体碳含量比河流水体较高,封闭性湖泊水体总碳、总无机碳和总有机碳平均含量分别为403.82,398.35,1.24 mg/L,而河流水体则分别为17.03,14.56,2.46 mg/L,河流水体有机碳含量比封闭性湖泊水体较高。该成果可为我国青藏高原水域碳循环研究提供基础数据,对高海拔区域气候变化研究具有参考价值。     

阿拉善盟贺兰山西麓水资源调查研究区沙漠凝结水补给系数的确定

据贺兰山西麓水资源的分布特征及开发利用现状，针对区域浅层地下水的补径排条件，确定该地区沙漠凝结水补给系数值。     

查干湖连通水系的沉积物响应及特征

本文探讨了查干湖自然和人为连通水体的沉积物组成和分布特征。研究发现查干湖沉积物组成特征与自然连通水体霍林河和嫩江有较好的一致性。自然和人为过程的水源补给使得一些矿物发生了迁移,其中石英的累积效应最为明显,湖泊中的碳酸盐主要来自于河流的输入。径流特征和人为活动显著影响着查干湖沉积物的组成分布。从湖区到引水和退水区域,细颗粒含量明显减少而粗颗粒含量明显增加,一些矿物、有机质颗粒物会从引水区域输入至湖区和退水区域逐渐累积。     

湖南省地热水氢氧同位素特征分析

本文通过研究湖南省地热水的氢氧同位素特征,来分析地热水的补给来源以及~(18)O的漂移和地热水的水-岩相互作用的强弱程度。对各个构造单元的氢氧同位素箱线分布图、δD-δ~(18)O值的关系分布图和氘过量d值的特征进行分析,结果表明:地热水的补给来源、形成环境和水-岩相互作用的程度基本是相似的,δD和δ~(18)O值大部分分布在区域大气降水线附近,说明湖南省地热水主要补给来源为大气降水,但有少量地下冷水的混入;各构造单元氘过量d值几乎都小于区域大气降水方程截距,说明湖南省地热水的水-岩相互作用的程度是比较强烈的,也解释了δD和δ~(18)O值偏离大气降水线的原因。该研究在一定程度上丰富了同位素研究在地热资源领域的成果。     

水库富营养化原因及对策

1水库富营养化产生的机理及危害 在天然汇流过程中，水流会将氮、磷、腐植质等植物营养成分带入湖泊、水库，在人类的生产、生活活动过程中，一些植物营养成分（氮、磷）也不断补给湖泊、水库等水域，使该类水域中植物营养成分过量积聚，出现水体营养过剩的现象，称之为“水体富营养化”。     

新疆鄯善县水环境氢氧同位素特征及其指示作用

根据鄯善县氢氧稳定同位素资料及氘盈余（d）值,分析了地表与地下水体的δD、δ18O和d值的分布规律,并得到地下水的主要补给来源及其与地表水的相互作用关系;地下水的δD在-87.88‰～-65.97‰间,δ18O在-9.4‰～-12.37‰间;地表水的δ18O在-10.08‰～-13.63‰间,d在14.12‰～32.19‰间。结果表明：鄯善县地下水和地表水同源于大气降水,且经历了较强的蒸发作用;地下水与地表水之间的水力联系较弱,深层地下水主要接受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。     

巴丹吉林沙漠地区不同水体硝酸盐同位素特征及循环转化规律

沙漠地区富集的硝酸盐氮对全球气候变化和水文循环具有重大影响,以巴丹吉林沙漠为研究区,通过测试和分析不同水体硝酸盐同位素特征,发现沙漠地区不同水体硝酸盐特征来源以及循环转化规律,从而为区域氮循环研究提供依据。     

基于同位素水化学分析的松嫩平原大布苏湖流域地下水补给源研究

采用同位素与水化学分析方法研究了大布苏湖湖水的补给源,结果表明,大布苏湖水主要来自地下水的补给。大布苏湖水、地下水与松花江中游的江水同位素δ2H-δ18O关系点分布在相同的区域,且受到了一定程度的蒸发。泉水中的氟-砷关系表明,补给湖泊的地下径流主要发生在20~30m的粉细砂层,火山岩风化物细颗粒沉积层构成了主要的透水层,火山岩细颗粒中的砷通过氧化还原反应溶解到地下水中,形成了高砷含水层。据此推断,大布苏湖水来自于松花江等周边河流的渗漏,渗漏水通过黄土层下伏的高砷粉细砂层向大布苏湖中排泄。湖心钙华表明同时存在深层承压水的越流补给。     

三工河流域氢氧同位素特征及其水循环意义

以新疆三工河流域为研究对象,通过对地表水、浅层地下水及深层地下水采样,分析δD、δ~(18)O及氘过量参数d的分布规律,得到地表水及地下水之间的转换关系。结果表明:山区降水是研究区内水体的主要补给源;降水向地表水转化过程中,受蒸发作用影响较弱;地表水在出山口入渗补给地下水过程中,经历了较强的蒸发作用,地表水入渗地下后,一部分转入深层地下水,一部分转入浅层地下水,地表水对地下水的补给贡献量所占的比例为78.0%;深层地下水与浅层地下水水力联系较密切,在平原区深层地下水逐渐向浅层地下水运移排泄;浅层地下水主要受地表水、灌溉水补给,少量受大气降水补给,受蒸发作用影响强烈。     

基于地理分区的湖泊水库富营养化判别标准

在深入探讨我国湖泊水库水体富营养化特点的基础上，依据大量实测数据的回归分析得出了水体中叶绿素与营养盐的响应关系公式。通过太湖、滇池及部分水库数据的实际验证表明，该公式能较准确地反映国内该类水体富营养化进程。鉴于地理人文环境对水体富营养化的显著影响，以水体富营养进程应把握当前水体富营养化特征及潜在水体富营养化进程为指导思想，通过对EPA的Nutrient Criteria数据库分析，建议将水体所处不同区域划分为贫营养区、山区、滨海区、内陆平原、旱区5类，进而提出了基于地理分区的大陆湖泊水库水体富营养化判别标准，对国内30个湖泊的验证表明，该标准简单、实用，且具有较高的精度。     

黄河水主要化学组分与δ13C的沿程变化特征

在系统采集从黄河源头至入海口的17条河谷断面上的黄河水、地下水和地表水水样，并测定其主要化学组分含量和δ^13C同位素组成的基础上，对黄河水主要化学组分含量及同位素组成沿程变化特征进行了综合分析。黄河水具有从源头到入海口水化学变化大，δ^13C比值波状下降的总体变化特点。研究认为，地表径流和岩溶地下水等水体对河水的补给以及灌溉回归水是导致河水水化学组成和同位素变化的最主要因素。     

环境同位素在"三水转化"规律中的应用

以秦皇岛昌黎地区为研究对象,介绍了环境同位素技术原理,通过分析水样中同位素含量,确定该地区降水线方程δD=9.2×δ18O+32,表明项目区降水量较大,蒸发量和蒸发速度均较慢,水资源较为充足。同时,分析该区域地表水、地下水同位素含量特征,推算出该区域地下水补给高程、年龄、更新速度等核心数据,为其水资源开发提供了必要的参考资料。