西南喀斯特流域岩溶水氢氧同位素时空分布特征及水文意义——以后寨河流域为例

受多重导水介质影响,喀斯特流域水循环过程复杂,只以水分为研究对象的水文学方法难以刻画其时空变化特征及其受喀斯特水文地质条件的控制作用。稳定氢氧同位素赋予岩溶水指纹信息,为解译喀斯特流域水循环时空演变与水文功能提供了重要研究手段。论文选取贵州普定后寨河流域为研究对象,基于月尺度的高空间分辨率的水样采集,结合聚类分析和克里金插值方法,分析流域岩溶地下水氢氧同位素和反映蒸发分馏程度的Lc指数时空分布特征及其影响因素。以此为基础,研究喀斯特流域降雨混合、水文连通性及水流路径等水文作用。结果表明,研究区雨季岩溶地下水δ¹⁸O与Lc偏负,枯季岩溶水整体δ¹⁸O与Lc相对偏正,表明雨季湿热条件下,岩溶地下水受“新”、“老”水混合作用与流域蒸发过程的共同影响,枯季地下水混合作用较弱,蒸发作用弱;相较于中下游覆盖型岩溶区,流域上游峰丛区岩溶水δ¹⁸O偏负,Lc偏正,表明流域上游土壤/表层岩溶带浅薄山区,降雨入渗迅速,岩溶水中土壤水成分较低,下游土壤较厚,入渗较慢且蒸发强烈,地下水蓄存时间长,岩溶水中土壤水成分较高。干湿交替期,岩溶水Lc快...     

喀斯特流域水化学特征及水-岩作用分析——以后寨河流域为例

本文选取后寨流域作为研究对象,基于对水体中主要离子的主成分分析和离子比值分析,研究丰枯期水化学特征及水-岩作用程度。研究表明,水体中各离子的主成分荷载值和站点得分能够辨识流域内主要水化学成分及水-岩(T_2g~2、T_2g~3)作用特征,丰水期主成分反映碳酸盐岩可溶性和水动力条件组合的影响,枯水期主成分反映蒸发岩和水动力条件组合的影响。水流作用强的石灰岩地区,管道发育,水流变化迅速,水体中离子浓度低。随着白云岩含量增加或水流作用减弱,水体中离子含量增大。枯水期从上游至中下游水流作用减弱,蒸发作用增强。     

近10年流域江湖关系变化作用下鄱阳湖水动力及水质特征模拟

鄱阳湖水文情势受流域来水及长江共同影响,近10年流域、长江和鄱阳湖间关系发生了较大变化,导致了新的水文节律调整,进一步使得湖区水质环境发生变化.对近10年序列(2003—2012年)和1956—2002年序列的多年平均的日水文过程进行对比,分析了鄱阳湖的流域入流、湖口出流及湖区水位的年内变化过程;近10年鄱阳湖最高水位降低,湖相时间变短,河相时间增长;通过构建鄱阳湖的二维水动力水质模型,并采用实测2010年湖区水动力及水质数据对模型进行率定验证,在此基础上着重研究流域、江湖水文情势变化条件下,湖区的水动力和水质发生的变化.模拟结果显示,由于4—6月间湖区丰水期滞后13 d,8—10月间枯水期提前21 d,导致TN浓度在两个时间段内分别上升10.6%和12.4%,TP浓度在两期间内分别升高11.7%和13.6%.在8—10月期间,湖区水位下降速率增加,南部与西部的碟型湖提前与主湖区分离,形成相对静水的水塘,加剧了碟型湖的富营养化风险.     

基于稳定同位素和水化学成分的西南喀斯特流域径流划分

针对喀斯特流域下垫面空间异质性强,地表、地下径流转化复杂的特点,本文选择贵州陈旗实验小流域,根据实地调查流域内水源位置以及同位素、水化学样品的采集,将流域内水源划分为地表水(仅当强降雨时发生)、表层岩溶带水和深层地下水,采用稳定同位素和水化学成分组合方法划分了流域出口径流的水源成分。结果表明:降雨期间,坡面地表径流所占比例较少,小于10%,表层岩溶带所占比例在28%～45%之间,地下径流所占比例在49%～62%之间;降雨过程中表层岩溶带径流比例增大,地下径流比例减少。降雨过后,表层岩溶带径流比例迅速减少、地下径流比例呈现增加趋势;地下径流是无雨期流域出口断面径流的主要组成部分,无雨期地下径流占地下暗河出口径流量68%～88%。     

基于土壤系统结构的喀斯特流域水文干旱分析——以贵州省为例

干旱是全球性普遍发生的一种自然现象,而喀斯特流域水文干旱不能简单归因于“气候异常、降水量减少”。论文将利用面向对象分类技术,提取土壤类型、土壤相对覆盖度、土壤相对粗糙度、土壤相对湿度的遥感信息;从土壤系统结构与土壤系统功能的关系角度,分析土壤单因素单因子、单因素双因子耦合以及多因素耦合对流域水文干旱影响。研究表明:①土壤单因素单因子对流域水文干旱影响,即是土壤通道对降雨的土壤径流影响的体现;②土壤单因素双因子耦合对流域水文干旱影响,取决于其单因子对流域水文干旱影响的程度;③土壤多因素耦合对流域水文干旱影响,即是土壤通道耦合对降雨的土壤径流影响的综合体现。因此,通过论文的研究,从土壤系统结构的角度,揭示了流域水文干旱的驱动机制,为喀斯特地区水资源的利用提供了理论基础。     

唐古拉冬克玛底冰川流域pH值和电导率分析

2005-05-11～2005-09-27,在青藏高原唐古拉段冬克玛底冰川流域对融水径流和草地径流分别进行采样.对样品的pH值和电导率进行了分析.结果表明,研究区环境受人类活动影响很小.借助电导率水量来源模型对冬克玛底河流量进行划分,暖季径流主要以冰川冰融水补给为主,占总流量的62%以上,其次是积雪融水和降雨补给,其中,第1、3阶段的积雪融水补给分别占31%和37%,第2阶段的降雨补给占17%左右;土壤冻结水消融对径流贡献很小,占2%以下.     

西南喀斯特农业区大气降水化学及硫同位素组成特征

西南酸雨区属于中国重要的酸雨区,为了理解其中喀斯特农业区酸雨成因及其变化趋势,本研究于2016年5月至2017年9月在中国科学院普定喀斯特生态系统观测研究站进行了大气降水采集(n=147),分析了其水化学成分和硫酸盐硫同位素组成(δ~(34)S-SO_4~(2-))。结果表明,研究区内710%的降水为非酸性雨水(pH56),降水中SO_4~(2-)和Ca~(2+)为主要离子,分别占总阴、阳离子浓度的781%和566%。与研究区2008年降水中硫酸盐浓度(加权平均浓度为1406μmol/L)相比,本次采样期间降水中SO_4~(2-)浓度(加权平均浓度为989μmol/L)显著降低。在研究期间,降水δ~(34)S-SO_4~(2-)为-65‰～212‰,加权平均值为13‰±62‰,与贵阳2008～2009年降水δ~(34)S-SO_4~(2-)(平均值-28‰±14‰)相比有所升高,说明研究区降水硫酸盐中来自工业燃煤排放的贡献降低。研究区降水化学组分和δ34S-SO_4~(2-)均受到降雨量的影响,随着降水量减小,SO_4~(2-)浓度升高,δ~(34)S-SO_4~(2-)则下降,工业燃煤对雨水中硫酸盐的贡献也增加。西南喀斯特农业区大气硫酸盐沉降介于城市和森林之间,季节变化明显,受控于工业燃煤排放和生物成因硫释放。该研究表明优化产业结构,降低工业燃煤,可进一步优化大气环境。     

流域水环境保护管理存在的问题及对策分析

流域水环境保护管理不好,会对环境与经济的协调性发展产生阻碍作用,因此本文对我国在流域水环境保护管理方面取得的成果、问题以及加强该方面管理的对策等方面分别进行了分析和探讨。     

双河洞流域氢氧同位素特征及其指示意义

为了探究喀斯特区域地表水与地下水的相互转化关系及水-岩作用特征,以双河洞流域为研究对象,分别在2018年12月和2019年6月对流域地表水与地下水进行监测采样。运用数理统计、Piper三线图、回归分析等方法对水样的氢氧同位素组成和水化学特征进行分析。结果表明：(1)旱季和雨季流域内地表水、地下水优势阳离子以Ca²⁺和Mg²⁺为主,优势阴离子以HCO^-₃为主;水化学类型为Ca²⁺·Mg²⁺-HCO^-₃型。(2)流域内氢氧同位素具有季节变化特征,表现为雨季高、旱季低;流域沿程有着复杂的转换关系,池武溪上游以地下水补给地表水为主,池武溪中游至下游地表水与地下水交替补给。(3)流域氘盈余值呈现出旱季低雨季高的季节差异,在水-岩作用的影响下与当地大气降水的氘盈余值变化特征相反,而且水-岩作用强烈的区域与流域洞穴密集分布的特点相对应。     

流域水环境保护管理存在的问题及对策

水是保障人民正常生活的基础,对农业的发展也具有举足轻重的作用,在现代社会的背景下,工业不断发展,各种污染也随之产生,污染对流域水的破坏是非常严重的,给治理环节带来极大的难度,因此,一些流域水的保护管理工作应运而生。流域水环境保护能够保持水资源的洁净,有效的减少污染的负面影响,对于水资源短缺的我国来说,更是具有重要的作用。本文主要分析我国流域水环境保护存在的主要问题,以及应当采取的对策,以期对我国流域水环境的保护工作有所帮助。     

三姑泉域岩溶地下水分布特征及子系统识别

通过地质学、岩溶动力学、构造学、地球物理勘探、流体动力学、水文地质试验、水文地球化学及同位素分析等方法,分析了三姑泉域岩溶地下水赋存与富集规律,阐明了可溶岩与构造对岩溶地下水分布的控制;采用多种手段联合方法对三姑泉域的地下水子系统进行了识别。共划分了东丹河、丹河、高平-晋城、赵庄四个地下水子系统。每个子系统内都发育强径流带,径流带内物探结果显示低电阻率,水化学显示低TDS,同位素显示高δ~(18)O、δD值,子系统边界上则呈现了高电阻率,高TDS及低δ~(18)O、δD值的特征。多种研究方法相互印证结论一致,提高了地下水子系统识别的准确度。     

利用等效水力传导系数在地下水与地表水交互影响模拟中的应用

在滨海地区的环境管理工作中,地表水—地下水交互影响的重要性日益凸显。一方面在湿地系统的研究中,交互影响对地下水系统有着巨大的影响;另一方面,在河流——地下水系统中,大尺度管理模型的建立也是一个难题。因此,将等效水力传导系数的概念引入环境管理之中以解决这些问题。等效水力传导系数的推导过程是基于明渠流曼宁公式建立的,完成地表水系统与地下水系统的统一。最后,以抽水井管理为例,对该方法进行了演示。     

敦煌地区干热与干冷环境特征研究

目的 建立大气环境干热、干冷环境特征的表征方法,以便定量表征大气环境干热、干冷的严酷性,为高分子材料及产品在该地区的老化试验与评估提供参考。方法 设置温度-相对湿度组合为临界值,统计给定时期内温度高于临界温度、相对湿度低于临界相对湿度的时间为干热时间,统计给定时间内温度低于临界温度、相对湿度低于临界相对湿度的时间为干冷时间,并以干热时间、干冷时间占给定时期总时间的百分比来表征干热、干冷环境特征,研究临界条件、数据间隔时间对干热、干冷特征的影响。结果 以25 ℃RH40%、5 ℃ RH40%为临界条件分别统计干热时间和干冷时间的月、年百分比,可表征大气环境的干热、干冷特征。敦煌6、7月份为干热严酷月,月干热时间百分比超过40%,1、2月份为干冷严酷月,月干冷时间百分比可超过70%。结论 临界温度、临界相对湿度、统计年份、数据间隔时间等对统计结果有较大的影响。     

西南岩溶地区生态系统完整性分析

生态系统完整性不仅反映了环境干扰下生态系统维持最优化运作和良性发展的能力,也反映了为人类社会提供有价值产品和服务的能力。本文以生态系统完整性的视角,从耗散结构和生态系统结构、过程、服务功能方面分析了岩溶生态系统的特点,表明岩溶生态系统完整性也是潜在脆弱的,随着生态的逐渐退化,生态系统完整性逐渐损失。作为人类作用胁迫下的终态,岩溶土地石漠化的发生和加剧代表着岩溶生态系统完整性的丧失,石漠化治理及生态恢复过程则是生态系统完整性逐渐恢复的过程。     

长江上游小型水库枯水期水质对景观组成、配置和水库特征的响应

长江流域小型水库数量多分布广,具有重要的生态经济效益,探明小型水库水质对环境变量的响应规律对于提升水库水质具有非常重要的意义.基于长江上游36个小型水库枯水期水质数据,运用相关分析和冗余分析等研究方法,将环境变量划分为景观配置指标、景观组成指标和水库特征指标这三大类,探明其对水质指标变化的影响.结果表明：(1)旱地是NO^-₃-N、TN和TP的主要来源;居民点是TP物质的主要来源;水田、林地和荒草地对水库N、P的截留和净化具有正向作用;(2)旱地最大斑块指数与水库TN和NO^-₃-N浓度显著正相关,水田散布与并列指数、林地散布与并列指数与水库NO^-₃-N和TN浓度显著负相关;旱地斑块密度与TP物质含量显著正相关;林地最大斑块指数与TP含量显著负相关;(3)水库库容、水库平均深度和水库形状指数对水库水质提升具有显著的正向作用;(4)水库环境变量中,景观配置指标对水库水质指标变化的解释率最高(24%),其次是水库特征指标(11%),最后为景观组成指标(9%).流域...     

西南喀斯特流域水化学空间变异性分析

本文以后寨河流域为研究对象,基于地统计学分析方法,研究喀斯特地区含量较高的四种离子(HCO_3~-、Ca~(2+)、SO_4~(2-)、Mg~(2+))的空间变异特征。结果表明:选取的离子都呈正空间自相关性,其中SO_4~(2-)和Ca~(2+)的空间集聚作用更显著。由于离子来源和影响因素的不同,离子的自相关程度和变程范围有所不同,由C0/(C0+C)比值判断,HCO_3~-、Ca~(2+)和SO_4~(2-)为中等强度空间相关,Mg~(2+)表现为强相关且变程较小,结构性因素对Mg~(2+)作用更为显著。离子在一定的距离内都表现为各向同性,超出该距离,受到岩性、构造、人类活动等因素的影响,则表现出了明显的各向异性特征。     

会仙岩溶湿地丰平枯时期地下水金属元素污染与健康风险

以我国面积最大的亚热带低海拔岩溶湿地为研究区,对该区不同时期(丰水期、平水期和枯水期)地下水27 组样品中10种金属元素(Cd、Cr、As、Al、Cu、Pb、Zn、Mn、Hg和Fe)进行测试和分析,分别运用综合污染评价法、多元统计分析及健康风险评价模型揭示了丰平枯时期地下水中10 种金属元素的污染特征、分布状况和健康风...     

香溪河岩溶流域水文地球化学特征分析

湖北宜昌香溪河流域碳酸盐岩分布广泛,岩溶地下水是当地居民的重要供水来源,研究地下水水化学组成的形成及内在规律,对当地地下水合理开发利用具有重要意义。以岩溶水为重点研究对象,并结合与岩溶水联系密切的降水、相邻非碳酸盐岩地下水、地表水,分析了香溪河流域水文地球化学特征。结果表明:研究区降水属于矿化度和硬度均低的弱酸性水,具有较强的侵蚀作用;研究区地表水化学组成是地层岩性比例的反映,干流受农业影响大而受工业活动影响小;受山区地形控制,研究区地下水矿化度较低,矿化度主要集中在150~300mg/L,并受地层岩性影响,碳酸盐岩裂隙水、岩浆岩裂隙水与碎屑岩裂隙水化学组成有所差异,总体来说水化学类型以HCO3-Ca型、HCO3-Ca+Mg型和HCO3-Mg+Ca型为主,同时受降水和温度影响,不同季节矿物溶解特点不一,地下水水质受农业药物影响程度较低。     

涡河流域中部地区地下水化学特征及其成因分析

地下水是涡河流域中部地区重要的供水水源,但普遍面临着污染及水质异常等问题.本文在调查采样的基础上,综合运用数理统计、Piper 三线图、Gibbs图和离子比值等方法对不同深度地下水的水化学特征及其形成机制进行分析和探讨.结果表明:①研究区地下水总体为弱碱性水,不同深度地下水中的优势阴、阳离子均为HCO3-和Na+.浅层...