南太行山山前平原地下水水化学以及同位素组成研究

采用环境同位素和水化学方法,通过分析南太行山山前平原不同类型水体氢氧稳定同位素(δD和δ18O)、溶解性无机碳同位素(δ~(13)C-DIC)和水化学组成特征,探讨不同水体来源以及人类活动对地下水水质的影响过程。研究区地下水氢氧同位素组成表明,区内地下水均来自大气降水,补给区和排泄区浅部含水层地下水较深部含水层地下水氢、氧同位素值均偏正,氘盈余值(d值)也偏小,显示浅部含水层地下水受蒸发作用影响。同时排泄区地下水氢、氧同位素值较补给区地下水偏正,显示排泄区地下水经历较明显的蒸发过程。研究区地下水溶解性无机碳碳同位素(δ~(13)C-DIC)组成表明,补给区和排泄区浅部含水层地下水δ~(13)C-DIC值较深部含水层δ~(13)C-DIC值均偏负,显示浅部含水层地下水无机碳更多来源于有机物分解。同时排泄区地下水δ~(13)C-DIC值较补给区地下水δ~(13)C-DIC值偏负,表明排泄区地下水溶解性无机碳受有机物分解影响较大。研究区地下水水化学组成表明,补给区地下水水化学类型以Ca-HCO3型为主,排泄区地下水水化学类型以Na-HCO3-SO4型为主。结合同位素组成特征,补给区地下水水化学组成主要受溶滤作用和人类活动的影响,排泄区地下水水化学组成则受溶滤作用、蒸发浓缩作用、阳离子交换作用和人类活动的共同控制。     

南小河沟流域地表水和地下水的稳定同位素和水化学特征及其指示意义

南小河沟流域为典型的黄土高原沟壑区,本文分析了该流域地表水和地下水的氢氧稳定同位素和水化学特征,揭示了地表水与地下水之间的相互关系.结果表明,大气降水的δD和δ~(18)O值呈现春夏高,秋冬低的季节变化特征.水库水的δD和δ~(18)O值的季节性变化规律呈现夏秋高、冬春低的特征.地下水的δD和δ~(18)O值季节性变化规律相对不显著.流域内地表水和地下水水化学类型主要为Na·Mg-HCO_3型.地表水和地下水电导率的季节性变化规律均呈现冬季高、夏季低的特点.当地大气降水和深层地下水可能是南小河沟流域内地表水(水库水、沟道水)和泉水的主要补给来源.流域内的常流泉可能主要由深层地下水补给,而季节泉,例如,董庄沟和杨家沟的源头泉则可能是由深层地下水和当地大气降水共同补给.     

京津冀西北典型流域地下水化学特征及补给源分析

为揭示京津冀西北典型流域地下水循环特征,运用环境同位素和水化学技术等方法分析张家口市不同流域水体氢氧同位素特征、水化学特征及时空变化特征、地表地下水转化关系。结果表明：地表水化学类型主要为HCO₃-Mg·Na和HCO₃·Cl-Na型;地下水化学类型不同时期表现出不同的类型,水化学类型更为多样,主要以HCO₃-Mg·Na型、HCO₃·Cl-Na型、HCO₃·Cl-Na·Mg为主。地表河水和地下水中离子均主要来源于岩石风化作用;张北和桑干河流域地下水中离子偏向于蒸发浓缩作用控制。张家口市各流域地表地下水δ¹⁸O、δD组成较为接近,表明了当地地表水和地下水均受到大气降水的补给。大气降水和地表河水对地下水的补给比例均值分别为37.74%和62.26%,以地表河水的补给为主要方式。     

锡林河上游雨季降水、河水和地下水转化关系

为深入理解草原内陆河流域的水文循环过程及不同水体转化机制,以锡林河流域大气降水、河水和地下水为研究对象,对其氢氧稳定同位素进行了测试及多尺度时空特征分析,探究流域不同水体间的定量转化关系.结果表明：①锡林河流域具有明显的内陆性半干旱气候特征,大气降水是流域河水和地下水的主要补给源,地下水和河水同时经历了不同程度的非平衡蒸发;②河水同位素组成在季节上表现出春秋贫化、夏季富集的特征,在空间上表现为自上游到下游逐渐升高的趋势;浅层和深层地下水δ¹⁸O在生长季的波动变化基本一致,二者的主要差异发生在生长季末期,即前者趋于稳定而后者呈上升趋势,反映出深层地下水对大气降水和地表水入渗补给具有滞后响应,在空间上二者均由东南向西北逐渐贫化;③基于端元混合模型的估算结果可知,夏季大气降水和浅层地下水对河水的平均补给比例分别为52.69%和47.31%,说明对于内陆河流域,即使在多雨季节,浅层地下水也是河水的重要补给来源,研究旨在为半干旱典型草原内陆河流域的水资源调控和生态环境保护提供理论指导.     

漓江流域δD和δ18O对蒸发的指示作用

以漓江流域为例查明不同水体之间氢氧稳定同位素组成特征,并探讨氢氧稳定同位素对漓江流域的蒸发过程指示作用.结果表明：流域内不同水体之间,氢氧稳定同位素表现出不同的组成特征,地表水和地下水,在丰水期δD值和δ¹⁸O值要比枯水期更容易富集,地下水的δD值和δ¹⁸O值分布范围较地表水小;随着水温的升高,δ¹⁸O的变化趋势比d-excess明显.从漓江上游到下游高程逐渐下降,河水线的斜率和截距也在逐渐减小,其中漓江下游河水线的斜率和截距要低于当地大气降水线,表明下游受到蒸发作用较强烈;地下河水线、地表河水线在一定程度上偏离当地大气降水线,但偏离程度较小,表明三者之间有很好的水力联系.受温度和湿度的共同影响,漓江干流丰水期河水的蒸发量占最初水体总量的0.7%~9.1%,枯水期河水的蒸发量占最初水体总量的2.6%~9.7%,丰水期的蒸发比例低于枯水期,从上游到下游蒸发比例在逐渐上升.研究区蒸发量估算值为959.40mm,与多年实测值少43.11mm,相对误差4.70%.氢氧稳定同位素对研究区降水、地表水、地下水之间的转换规律具有重要的实际意义,在今后的漓江流域水文研究中有着更加广阔的空间.     

黄土丘陵沟壑区小流域不同水体氢氧同位素特征

研究黄土丘陵沟壑区不同水体间同位素特征及水体转化关系,可以更好了解黄土丘陵沟壑区水循环特征,为评价区域环境、气候、生态建设和水资源形成机制提供依据.通过野外采集2017年整年生态建设治理条件良好的韭园沟研究区降水、河水及浅层地下水中δD和δ18O日及月平均数据及相关气象资料,运用稳定同位素技术,分析了不同水体中稳定氢氧同位素的组成关系、影响因子及时空变化,结合二端元混合模型揭示了研究区不同水体中稳定同位素间转化特征.结果显示:河水氘盈余参数在观测期间内呈现出随海拔升高而增大的趋势,河水δ18O值随着距河源距离的增大而富集,随着高度的递增而降低;气温、风速、相对湿度和降水量对大气降水氢氧同位素值均影响显著;河水在非汛期表现为降水和浅层地下水补给河水,比例分别为46%和54%,在汛期为河水和降水补给浅层地下水,比例分别为60%和40%.表明研究区"降水-河水-浅层地下水"间具有良好转化关系,生态建设措施的实施对小流域不同水体转化产生了一定影响.通过以上结果可为流域水资源开发保护及流域生态水文过程研究提供帮助,为建立黄土丘陵沟壑区流域水循环模型提供依据.     

南太行山山前平原地下水和地表水氢氧同位素组成及环境意义

借助氢氧同位素和水化学方法对南太行山山前平原地下水补给运移规律进行研究,阐明人类活动对地下水的影响过程。研究结果表明:(1)区内不同水体δD、δ~(18)O、氘盈余值(d-excess)和氚同位素(T)值差异明显,深层地下水均值分别为-74.0‰、-9.4‰、1.5‰和8.73TU,浅层地下水均值分别为-72.1‰、-8.8‰、-1.9‰和17.46TU,河水均值分别为-71.3‰、-8.9‰、-0.4‰和18.60TU,工业废水均值分别为-68.3‰、-7.2‰、-10.7‰和21.11TU;(2)补给区深层地下水δD、δ~(18)O和d-excess年均值分别为-68.08‰、-9.24‰和5.84‰,径流区深层地下水δD、δ~(18)O和d-excess年均值分别为-62.30‰、-8.50‰和5.66‰,排泄区深层地下水δD、δ~(18)O和d-excess年均值分别为-75.14‰、-10.26‰和6.94‰;(3)深层地下水补给源包括大气降水和河水,受污染河水通过断层导水裂隙带补给深层地下水。浅层地下水补给源包括大气降水和河水,受污染河水通过河流侧渗方式补给浅层地下水;(4)受河水影响的深层地下水氘盈余值变低,T含量升高,因此结合氘盈余值与T含量可以很好地识别区内深层地下水污染过程。     

太行山区水循环及其对华北平原地下水补给的研究

山区水循环研究不仅对山区本身, 对与其相连的山前平原地下水的补给也具有重要意义。太 行山区作为华北平原的重要水源补给区, 其水循环现状以及对华北平原地下水的补给研究尚少, 许 多机理还不明确。研究通过阐述山区水循环过程与机理, 结合地处太行山中段的牛家庄实验流域的 实例研究, 对太行山区对华北平原地下水的补给过程进行了分析。2004 年4-11 月的研究结果表 明, 牛家庄流域对山前的侧向补给量为1.53×106m3, 补给系数(补给总量/降水总量)为0.242。流域的 下游补给系数最大, 中游次之, 上游最小。最后, 用概念模型对太行山区流域水循环机制和山前侧向 补给的机理进行了阐述。     

海南岛北部剥蚀平原区浅层地下水水化学特征的形成与演化

海南岛北部剥蚀平原区浅层地下水是区域内重要的供水来源,同时作为区域地下水重要的补给区和径流区,对整个琼北地区地下水水化学特征的形成与演化具有重要意义。以龙门地区浅层地下水为研究对象,结合水文地质条件并应用多元统计、水化学和同位素地球化学分析方法,对影响该地区浅层地下水水化学特征的主要控制因素和演化过程进行了分析。结果表明:该地区浅层地下水水化学特征的形成与演化受大气降水补给、局部蒸发浓缩作用的影响强烈,地下水水化学组成主要受到大气降水溶滤作用的控制,以硅酸盐矿物溶解为主,并伴生蒸发盐及碳酸岩矿物溶解;60%以上的地下水样品受到不同程度的硝酸盐污染,化学肥料的使用是其主要来源;地下水环境变化促进地下水介质中硫化物矿物氧化,加速了地下水中硅酸盐矿物的溶解和阳离子交换过程的发生。该研究结果可为该地区地下水资源的可持续开发利用和区域地下水环境演化认识提供重要依据。     

氢氧同位素组成对丰沛平原区水循环的指示意义

丰沛平原区包括丰县、沛县与铜山区北部,近年来该地区出现地下水超采、地下水氟污染等严重的问题。为调查该地区水循环情况,采集了地表水与地下水样品共28个,分析了氢氧同位素组成的分布规律及其影响因素,并讨论了丰沛平原区浅层地下水与地表水转化关系以及各自的蒸发损失情况。研究结果表明：大气降水的云下二次蒸发程度较小,地下水的蒸发比附近地区更强烈。地下水同位素含量呈现总体沿地下径流方向逐渐富集的趋势,且地下水¹⁸O与CO₂存在微弱的交换作用导致¹⁸O贫化。结合水文地质调查与氢氧同位素特征,推断出河流中上游更倾向于地下水补给地表水,河流下游地表水对地下水大量渗漏。利用两端元法计算得出,总体上地表水受到地下水补给的比例为20%～40%左右,部分地区补给比例达60%以上。河流下游河水对地下水的补给比例大多介于25%～50%不等,部分点位可达90%。采用非平衡分馏条件下的Rayleigh模型计算蒸发比例,河水的蒸发损失约为23%～28%,地下水蒸发损失约为15%～20%。结果可为丰沛平原区及周边相似地区的水资源管理提供科学参考。     

凉水河流域地下水水化学特征和时空变化规律

北京凉水河流域的同位素和水化学特征分析表明:1)地下水水质在100m以浅相对较差,但到2017年为止,水质保持稳定.2)浅层地下水与平原区河水同位素相对富集,且落在同一条蒸发线上;但整体上河水与浅层地下水水化学类型不同,据此推断山前冲洪积扇河水入渗是区域地下水补给的重要来源,下游地下水主要受到侧向径流影响.3)同位素平...     

云应盆地北部浅层地下水氢氧同位素特征分析

区域氢氧同位素特征对于区域地下水来源具有非常重要的指示意义,可为正确评价与合理开发利用地下水资源地下水提供科学依据。以云应盆地北部的澴河河谷阶地为研究对象,分析了流域内不同含水层地下水中氢氧同位素特征,探讨了流域内浅层含水层之间的水力联系及其水循环特征。结果表明:研究区各含水层地下水样点主要分布在当地大气降水线的右侧,构成斜率明显小于大气降水线的蒸发线;不同含水层地下水中δD、δ18 O值的不同体现了研究区不同水体的水循环条件存在差异性;不同含水层蒸发线的斜率不同说明各含水层的蒸发强度不同,其蒸发强度与含水层的埋藏深度表现出一致性。     

黄土丘陵区不同水体中氢氧同位素特征及相互关系

为了研究典型黄土丘陵区不同水体氢氧同位素特征及水体间补给转化关系,合理利用干旱半干旱区水资源,通过野外采集2019年6月至11月延安市安塞墩山周围降水、河水、地下水和土壤水样品,运用同位素示踪技术,结合混合模型探索研究区不同水体氢氧同位素特征及水循环转化关系。结果表明:河水、地下水较土壤水富集氢氧同位素;各水体D和18O含量的非稳定性表现为降水土壤水河水地下水;降水、土壤水、河水氢氧同位素随时间变化较大,8月和11月较其他月份贫化,地下水同位素含量较稳定;受强烈的非平衡蒸发作用影响,土壤水、河水和地下水蒸发线的斜率与截距均小于大气降水线,其中土壤水最小。降水和地下水补给河水的比例分别为32.54%、67.46%。土壤水和河水补给地下水的比例分别为72.35%、27.65%。研究区地下水的主要补给水源为土壤水,河水的主要补给源为降水。     

四川西北部漳腊盆地地下水化学特征研究

在大量的实测资科和参考资料的基础上,运用地球水化学分析、地质构造理论和同位素方法,探讨了该地区地下水化学组分的特征以及矿化度与各组分含量之间的相互关系,并对其水化学特征的形成机理进行了深入分析,认为该地区地下水有深部构造水和浅层地下水两种类型,这种组成特点与区内地质构造存在必然联系;地下水同位素等分析显示,该地区地下水的补给主要为现代大气降水及雪山融水,浅层水为就地补给,深部构造水为高山远距离运移补给;地下水化学组分的成因主要是溶滤作用和蒸发作用。     

四川西北部漳腊盆地地下水化学特征研究

在大量的实测资科和参考资料的基础上,运用地球水化学分析、地质构造理论和同位素方法,探讨了该地区地下水化学组分的特征以及矿化度与各组分含量之间的相互关系,并对其水化学特征的形成机理进行了深入分析,认为该地区地下水有深部构造水和浅层地下水两种类型,这种组成特点与区内地质构造存在必然联系;地下水同位素等分析显示,该地区地下水的补给主要为现代大气降水及雪山融水,浅层水为就地补给,深部构造水为高山远距离运移补给;地下水化学组分的成因主要是溶滤作用和蒸发作用.     

四川西北部漳腊盆地地下水化学特征研究

在大量的实测资科和参考资料的基础上,运用地球水化学分析、地质构造理论和同位素方法。探讨了该地区地下水化学组分的特征以及矿化度与各组分含量之间的相互关系,并时其水化学特征的形成机理进行了深入分析。认为该地区地下水有深部构造水和浅层地下水两种类型。这种组成特点与区内地质构造存在必然联系;地下水同位素等分析显示,该地区地下水的补给主要为现代大气降水及雪山融水．浅层水为就地补给．深部构造水为高山远距离运移补给;地下水化学组分的成因主要是溶滤作用和蒸发作用。     

汾河流域浅层地下水水化学和氢氧稳定同位素特征及其指示意义

汾河流域是黄河的第二大支流,本文利用Piper三线图、Gibbs模型、主成分分析法、相关矩阵和正向演替模型等方法,分析了汾河流域浅层地下水的水化学和氢氧稳定同位素分布特征及其控制因素,揭示了流域水循环及水质演化过程.结果表明,汾河流域地下水属弱碱性和微硬水;优势阴阳离子分别为HCO₃^-和Ca²⁺;地下水水化学类型以Mg-Ca-HCO₃和Mg-Ca-Cl-SO₄为主,水质整体较好,Ⅰ~Ⅲ类水占比超94%.地下水δD和δ¹⁸O平均值分别为-70.2‰和-9.6‰,与7~9月降水同位素值相似,指示地下水可能主要来源于该时期的降水,并发现地下水补给方式（优势流和活塞流）存在一定的空间变化.岩石风化是地下水溶质的主要来源（87%）,而大气输入和人类活动相对较小,分别占8%和5%.在岩石风化中,硅酸盐岩、蒸发盐岩和碳酸盐岩对地下水溶质的贡献相当,分别占32%、28%和26%.本研究结果可为促进可持续开发利用汾河流域地下水资源提供依据.     

江苏洋口港地区地下水的环境同位素组成及其形成演化研究

江苏洋口港地区是江苏沿海开发重点建设的深水港区,水质优良的地下水是港区经济社会发展的重要基础.本研究利用近期获得的钻孔剖面地层对比数据资料,沿水文径流剖面分层采集水样,通过识别地表水、各含水层地下水的环境同位素(δD、δ~(18)O、~3H、~(14)C)组成指纹特征,以揭示研究区地下水的形成演化规律.结果表明,研究区浅层地下水主要来源于现代大气降水的入渗补给,大气降水在补给地下水过程中经历了明显的蒸发过程;研究区深层地下水的放射性~(14)C年龄主要为15000~26000 a,其稳定同位素δ~(18)O、δD值比现代降水低,是晚更新世末次冰期(大理冰期)的盛冰期降水入渗补给.地下水含水层的氘、氧、碳同位素分布具有明显的呈层性,随着地下水埋藏深度增加,地下水中的δD、δ~(18)O值呈下降趋势.浅层地下水与地表水水力联系紧密,可更新能力较强;深层地下水径流缓慢,总体上处于封闭-半封闭状态,可更新能力弱.江苏沿海平原天然地下水流动是自晚更新世末期以来,伴随着冰退、海平面上升而调整到目前的模式.末次盛冰期以来的自然地理及地质发展史,决定着研究区第四系地下水流系统的演变格局,现代人类活动加强了浅层与深层地下水之间的水力联系.研究在高强度开发地下水条件下的区域水文循环特征,可为沿海地区地下水演变机理和调控研究提供技术支持.     

基于水化学和氢氧同位素的东宫河流域不同水体转化关系研究

为明晰秦皇岛东宫河流域水环境特征,以该流域大气降水、地下水及地表水为研究对象,通过对水化学和氢氧稳定同位素样品测试及特征分析,揭示其时空变化特征及大气降水、地下水和地表水的相互转化关系.结果表明:①东宫河流域地下水（第四系孔隙水、岩溶水、裂隙水）和地表水（河水、泉水）的水化学类型,枯水期较丰水期丰富.丰水期水化学类型主要以HCO₃-Ca型、HCO₃·SO₄-Ca型和HCO₃-Ca·Mg型为主;枯水期水化学类型以HCO₃-Ca型、HCO₃-Ca·Mg型、HCO₃·SO₄-Ca型、HCO₃·SO₄-Ca·Mg型为主.②研究区第四系孔隙水和泉水的离子含量变化受季节影响较大,枯水期离子含量变化较丰水期显著;岩溶水和裂隙水各离子含量变幅较小,基本趋于稳定.岩溶含水层和裂隙含水层中富含石膏,为SO₄2-的主要来源;Na+和Cl-主要来源于易溶解盐NaCl,Ca2+和Mg2+主要来源于方解石的风化溶解.③东宫河流域地下水、地表水及大气降水之间存在密切的水力联系,针对氢氧同位素的组成分析表明,大气降水为地下水和河水的主要来源;不同泉水补给来源存在差异性,泉水主要接受岩溶水补给,同时也受蒸发作用影响;第四系孔隙水接受大气降水和河水的双重补给;裂隙水主要接受山区降水径流补给.研究显示,东宫河流域不同水体中离子含量受降雨量、温度和地质背景等影响,不同水体间联系密切,相互补给排泄.      

青海湖流域浅层地下水补给来源及其水位变化

地下水补给来源及水位变化是干旱– 半干旱地区生态和植被的主要制约要素之一,也是 开展流域生态和环境治理技术与试验示范的关键。通过青海湖流域2000 年8 月和2009 年8 月浅 层地下水埋深的调查,以及地下水、河水和雨水氢氧同位素分析,揭示了青海湖流域浅层地下水 埋深的基本状况,明确了大气降水是青海湖流域浅层地下水的主要补给来源,其水位变化受居民 用水量的影响外,主要与降水量、地形密切相关。