喀什平原区地下水同位素年龄特征及更新速率分析

为分析喀什平原区300 m以浅地下水年龄和更新速率,准确划分地下水流系统,采用了3H和14C放射性同位素测试方法,对采集的120组地下水样品中3H和14C同位素组成进行了分析,研究了喀什平原区不同区域地下水的年龄特征。结果表明,研究区大部分潜水氚值为12.2~39.6 TU,地下水年龄从山前冲洪积砾质平原至细土平原区逐渐增大,为10~50年;在中部库木塔格背斜隆起一带,潜水氚值小于10 TU,地下水年龄大于500年,形成地下水年龄分水岭;区内地下水14C年龄约为2 000~13 000年,反映了地下水补给时段差异较大。从山前冲洪积砾质平原上游至冲积细土平原中部地区,地下水更新速率约为2%~7%,属积极交替带;冲积细土平原中下游地区,地下水更新速率约为1%~2%,属较积极交替带;在冲积细土平原下游地区,地下水更新速率均小于1%,属弱交替带。     

喀什平原区地下水硫同位素分布特征及其硫酸盐来源研究

喀什平原区是沙漠与戈壁交界的绿洲平原,属于典型的水质型缺水地区,地下水的化学特征主要表现为高硫酸盐、高硬度、高矿化度。本文针对喀什平原区300 m以浅钻孔中完成的地下水样品硫同位素进行测试,结果显示,地下水中δ34S值均为正值,δ34S值范围为2.1‰~13.6‰之间。采用统计、对比分析的方法 ,研究了喀什平原区地下水中硫同位素分布特征及其硫酸盐来源,表明研究区地下水中的硫酸盐主要来自于不同沉积相蒸发岩的溶解以及大气降水的补给。从区域分布看,南部盖孜河地下水流亚系统的地下水中硫酸盐浓度相对较低,北部克孜勒河地下水流亚系统的地下水硫酸盐浓度较高,沿水流方向,SO42-的浓度逐渐增加,而δ34S值变化不大,是蒸发浓缩和沿程累积共同作用的结果。研究结果为喀什平原区水质典型缺水地区的地下水资源开发、利用与保护提供科学依据。     

氘氧同位素法在周口市地下水研究中的应用

在野外采样测试的基础上,通过对周口市内大气降水、河水和不同层位地下水中氘(δD)、氧(δ18O)同位素含量分析,发现当地降水、汾河水和浅层地下水的氘(δD)、氧(δ18O)均落在全球和中国降水线附近,呈现出明显的线性相关性,表明区内浅层地下水主要来源于大气降水入渗补给,而中深层和深层水则落在δD-δ18O降水线关系图的左下方,没有呈现明显的线性分布,表明其与大气降水的补给关系微弱;再者,根据不同深度地下水中δD、δ18O的含量特征分析,显示出随着埋藏深度的增加,氘(δD)和氧(δ18O)呈现出减小的趋势,表明其径流条件越差,可更新能力亦越差,这与区内不同层位地下水的运动规律相一致;最后根据大气降水的δD和δ18O值的高度效应,计算出周口市中深层地下水补给区高度为640~1 447 m;深层地下水补给区高度为1 240~2 447 m,这和区内西部地下水上游伏牛山区的海拔高度500~2 192 m相吻合,表明区内中深层和深层水主要来源于西部伏牛山区地下水的侧向径流补给。     

哈密盆地地下水环境同位素研究

哈密盆地位于新疆维吾尔自治区东部,土地肥沃,水源充足,具有完整独立的地下水补给径流排泄系统。为查明哈密盆地地下水的形成转化及循环规律,采用水化学和环境同位素D、~(18)O、T和~(14)C相结合的方法 ,对研究区地下水进行分析研究,在盆地由南往北布置采样点取得样品53组,对数据进行稳定同位素及放射同位分析研究,结果表明:研究区内地下水的主体是由1952年以前降水组成的,其中沙尔湖区域靠近盆地最低点150 m以下深度处存在古水,而其它山前倾斜平原的地下水主体来源于全新世湿润期的降水直接入渗补给。     

锦屏山地下水碳酸碳氧同位素组成

HCO_3~-是地下水中主要化学成份之一,主要来自CO_2气体的加入及地层中碳酸盐岩的溶解,HCO_3~-中的碳氧稳定同位素(~(13)C、~(18)O)与地层中碳酸盐岩存在相关关系。在系统采集和测定了锦屏山碳酸盐岩地层、钙华及地表水、地下水中HCO_3~-的~(13)C、~(18)O组成的基础上,发现地下水因起源、补给和径流循环条件不同,其碳氧稳定同位素组成也各不相同,据此为查明锦屏山地下水系的发育特征提供了重要依据。     

新疆叶尔羌河流域地下水同位素特征及其补给来源分析

笔者以新疆叶尔羌河流域为例,在研究区水文地质调查的基础上,根据不同区域、不同深度D、~(18)O和T值的变化分析地下水补给来源.解决了传统研究方法很难解决的问题.为干旱地区地下水起源及空间分布规律研究提供了新思路。研究结果表明:(1)研究区地下水不是来自大气降水的直接入渗,而是地表水渗漏补给。(2)流域分为两个独立的地下水循环系统,分别接受叶尔羌河与提孜那甫河河水补给。(3)潜水和承压水的起源相同,属统一的地下水系统。(4)地下水径流表现为倾斜平原区径流强烈,地下水以水平运动为主;细土平原区地下水径流迟缓,地下水以垂直蒸发运动为主.径流方向与地表水流向密切相关。     

山东半岛日照地区环境同位素特征研究

分析2013年3月枯水期和10月丰水期分别在荻水村、东南河村、付疃河下游所取地表水与地下水样的D、~(18)O、~(14)C同位素分析数据,揭示地表水及地下水与大气降水的补给关系。D、~(18)O分析结果显示:大气降水是地表水和地下水的最初来源,枯水期还接受冰雪融水补给;水源混合作用是水体同位素组成发生改变的主要因素。~(14)C分析结果显示:地下水和地表水仅在付疃河南岸年龄较大,且和地表水的年龄差别较大,说明傅疃河南岸地下水主要为来自上游的径流补给,补给路径较长。其它地区地表水和地下水年龄均小于200 a,表明多为现代降水补给,且循环快速。     

娘子关泉域岩溶水氢氧同位素特征及影响因素浅析

为了研究娘子关泉域岩溶水状况及补给运移规律,系统采集了泉域内岩溶水、地表水样品,分析测试了样品的δD、δ~(18)O值,利用氢氧同位素方法,通过分析氢氧同位素特征及其影响因素研究岩溶水的补给来源及各含水层的相互联系。研究结果表明,大气降水和河流渗漏补给是泉域内岩溶水的主要补给来源。由于大气降水的高程效应和温度效应,导致泉域内δD、δ~(18)O值存在一定的差异。由于受到强烈蒸发后的大气降水及河流渗漏水的补给,河流沿岸岩溶水的δD、δ~(18)O值相对较高。同时对娘子关泉群城西泉、五龙泉和集泉站的D和~(18)O同位素分析结果表明,城西泉水来源于近源低海拔的补给源;而五龙泉和集泉站泉水来源于深循环、远距离、较高补给高程与地表水交换弱的补给源。通过以上研究,进一步明确了娘子关泉域岩溶水的补给运移规律,为当地政府合理开发及可持续利用娘子关泉域岩溶水资源提供了理论支撑。     

滇东黔西地下水氢氧同位素特征

通过大气降雨氢氧同位素进行分析,得出了滇东黔西的大气降水线为δ(D)=7.848δ(~(18)O)+11.00,地下水氢氧同位素组成落在滇东黔西大气降雨线附近,说明研究区地下水是由大气降雨补给。从贵州中部向西云南昆明,地下水中越来越贫重同位素,显示夏季滇东黔西地区大气自东向西运移的特点。研究区自东向西地下水中氧漂移越来越明显,说明自黔西到滇东水岩作用越来越强烈。研究区氘过量系数d为9.9,显示了滇东黔西地区不平衡蒸发强烈。滇东黔西地区地下水出露高程和δ~(18)O值的关系为δ~(18)O(‰)=-0.00259H-5.657,地下水出露高程与δD值得关系为δD(‰)=-0.0236H-31.08。即在滇东黔西地区海拔每上升100m,地下水中δ~(18)O值下降0.259‰,δD值下降2.36‰。     

滇东黔西地下水氢氧同位素特征

通过大气降雨氢氧同位素进行分析,得出了滇东黔西的大气降水线为δ(D)=7.848δ(~(18)O)+11.00,地下水氢氧同位素组成落在滇东黔西大气降雨线附近,说明研究区地下水是由大气降雨补给。从贵州中部向西云南昆明,地下水中越来越贫重同位素,显示夏季滇东黔西地区大气自东向西运移的特点。研究区自东向西地下水中氧漂移越来越明显,说明自黔西到滇东水岩作用越来越强烈。研究区氘过量系数d为9.9,显示了滇东黔西地区不平衡蒸发强烈。滇东黔西地区地下水出露高程和δ~(18)O值的关系为δ~(18)O(‰)=-0.00259H-5.657,地下水出露高程与δD值得关系为δD(‰)=-0.0236H-31.08。即在滇东黔西地区海拔每上升100m,地下水中δ~(18)O值下降0.259‰,δD值下降2.36‰。     

济南岩溶泉域泉群区水化学与环境同位素研究

本文通过对济南岩溶泉域排泄区地下水样品的分析,采用主要离子(Cl、NO_3、Mg、Ca、HCO_3、SO_4)、微量元素(Br、Ba、Sr)、氢氧同位素(~2H和~(18)O)、硫同位素(~(34)S)等示踪因子的综合研究方法,结合岩溶泉域实际水文地质条件,揭示了济南泉水的水文地球化学特征、枯丰期水化学动态和环境同位素特征,确定了泉水在枯、丰水期不同的补给来源及补给途径。研究显示,泉群区出流的泉水可以分为三组,黑虎泉出流的路径是经奥陶系灰岩直接出流,趵突泉是经奥陶系灰岩与第四系沉积层出流地表,而五龙潭泉、珍珠泉和53号井则是在灰岩和侵入岩体的接触地带及第四系沉积层较薄弱处涌出地表;在丰水期地下水是混合补给,包括来自奥陶系岩溶水直接补给和硅酸盐岩裂隙水的间接补给,而在枯水期地下水主要由奥陶系岩溶水直接补给;泉群区地下水中的S主要来源于燃煤,而且有不断增加的趋势。     

沁水盆地南部山西组煤储层产出水氢氧同位素特征

水化学成分及特征对煤层气开发有重要指导意义。为研究沁水盆地南部柿庄南煤层气开发区块3号主采煤层的地下水径流与水化学特征,从该区采集了煤层气井排出水样,进行主要离子浓度及氢氧同位素测定,分析离子浓度与氢氧同位素的展布特征。同位素组成研究结果显示,3号煤层产出水均来自大气降水补给,表现出18O与D漂移的特点。研究区由东向西δD和δ18O值呈增大趋势,和Na+、K+、Cl-等离子浓度呈现出一定的正相关性,并与研究区由东向西水文径流区（氧化环境）到滞流区（还原环境）的过渡特征相符合,说明δD和δ18O值也可以作为判断煤层水径流条件与煤层气开发有利区的参考指标。      

基于氢氧同位素示踪法矿坑水径流过程及补给来源研究

为了探明西南某矿山矿坑水的补给来源及受补给后的地下水径流过程,采用了氢氧同位素示踪法即(2H、18O)及放射性氚(3H)进行分析研究。研究结果发现:矿坑水最终来源于近期大气降水补给,地下水整体径流过程为部分浅层水补给深层承压水,部分深层承压水通过拖顶越流方式补给浅层水,说明矿区因各形态断层的密集发育,原有的砂页岩隔水层部分地段丧失了隔水性能,使地下水含水系统成为统一的含水体。     

淮北煤田太原组灰岩水年龄及同位素地球化学特征

为了解淮北煤田太原组灰岩水年龄、水化学特征及演化,采集了淮北煤田29个矿井地下水样品进行水常规、氢氧同位素及~(14)C测试。利用传统图示及统计方法探讨了地下水化学特征及演化,约束了地下水年龄及径流特征。结果表明:淮北煤田太原组灰岩水年龄在2900～21910 a之间变化,不同矿区之间灰岩水化学特征有明显差异。闸河矿区以较低的TDS浓度、最小的地下水年龄和最高的δD和δ~(18)O值为特征,为淮北煤田太原组灰岩水主要的补给区;临涣矿区孙疃矿、宿县矿区桃园矿具有较大的地下水年龄、较高的TDS浓度和低的δD和δ~(18)O值,为主要排泄区。TDS浓度等值线图和地下水年龄等值线图呈现一致的演化规律,淮北煤田东北部闸河矿区为主要补给区。太原组灰岩水径流特征主要受构造背景的控制,地下水补给条件及水岩相互作用程度决定了水体中TDS浓度和氢氧同位素富集特征。     

北京市城近郊区地下水的环境同位素研究

应用环境同位素方法,研究北京城近郊区地下水演化规律。沿北京市永定河冲洪积扇地下水流动方向取样15组(D、18O、T、14C及全分析),对所取水样进行D、18O、T、14C分析,并确定地下水同位素年龄。运用地下水14C和T含量在垂向和水平方向变化的结果,验证了地下水的流向并计算了地下水的流速变化范围为5·02~62·63m/a,从山前至平原浅层地下水径流速度逐渐变小,反映了地下水水平径流强度逐渐减弱,地下水交替逐渐变差;浅层孔隙水以垂向交替为主,深层孔隙水以水平径流为主。对地下水D、18O之间的关系进行分析,从而判断地下水的补给来源等。     

新疆三工河流域厚层包气带区地下水垂向补给量的厘定

通过对荒漠区荒地、绿洲区耕地及摞荒地厚层包气带剖面土壤水的含水率、易溶盐离子及稳定同位素(δD、δ18O)的测定和分析,对厚层包气带区土壤水的补给来源及地下水的垂向补给量进行了厘定。结果表明:荒漠区荒地、绿洲区耕地与摞荒地土壤含水率、易溶盐中氯离子与土壤水氢氧同位素在垂向上均呈现旋回变化,每个旋回经历了一次新水入渗补给的过程。绿洲区土壤水与荒漠区土壤补给水中的δD值为-124.10‰~-94.44‰,土壤补给水来源于冬季大气降水或降雪的入渗补给。绿洲内耕地区、摞荒地区及荒漠区地下水垂向入渗补给量分别为1.29~5.53 mm/a、0.52~1.85 mm/a及0.03~0.08 mm/a。     

金华地区地下水同位素特征及更新能力研究

金华地区位于金衢盆地东段,对其地下水同位素特征及更新能力研究对于整个盆地地下水资源研究具有重要意义,通过分析研究区内稳定同位素氘(D)和氧(~(18)O)以及放射性同位素氚(~3H)和碳(~(14)C)的空间分布特征,建立了金华地区降水线方程为:δD=8.29δ~(18)O+15.9,讨论了地表水、潜水、红层地下水的环境同位素的组成特征,对潜水及红层地下水的更新能力进行了评价。结果表明,金华地区降水线方程斜率及截距均大于全球大气降水;潜水、红层地下水及地表水三者联系密切;潜水、红层地下水在接受降水的补给后经历了不同程度的蒸发作用;红层地下水D和~(18)O同位素明显向下游富集;潜水~3H值介于6.6～19.0TU,~(14)C年龄显示为现代水,因此其可更新能力较强,红层地下水放射性~(14)C年龄为3020～5360BP,可更新能力较弱,红层地下水3H值介于4.4～12.3TU,表明红层地下水中有现代水的混入,δ~(18)O随着地下水的年龄的增加而偏负。     

喀什平原区地下水硫酸盐分布特征及来源

喀什平原区位于我国最西部,是中巴经济走廊建设的重要组成部分。以往水文地球化学研究表明,该区域地下水硫酸盐含量、硬度和总溶解固体量普遍偏高。以此次采集的地下水化学样品测试结果为依据,结合喀什平原区水文地质条件,采用统计、对比以及饱和指数分析方法,系统分析了区内地下水中的硫酸盐含量分布特征及其来源。研究表明,区内SO_4~(2-)含量为81.62~1 757.13 mg/L,总体呈北部高、南部低,东部高、西部低的分布规律;沿地下水流方向,SO_4~(2-)浓度由西至东呈逐渐增大的趋势。地下水中方解石和白云石饱和指数大于零,而石膏及硬石膏饱和指数小于零,说明硫酸盐主要来自于地下水对石膏和芒硝的溶解作用。该研究成果可为喀什平原区发展和规划对地下水资源的开发利用提供一定的水文地质依据。     

鄂尔多斯地下水同位素组成与气候变化关系

鄂尔多斯盆地地下水中18O同位素组成与区域古气候变化关系研究有利于认识区域水循环规律,在对鄂尔多斯盆地地下水18O、14C同位素资料分析基础上,结合相关古气候变化研究成果,对比研究鄂尔多斯盆地地下水的同位素组成与古气候变化的关系,认为:①鄂尔多斯盆地地下水中稳定同位素(δ18O)含量的变化与该区古气候的变化具有良好的对应关系,特别在10 kaB.P.前后,鄂尔多斯盆地南部的古气候变化与其地下水中的δ18O含量变化十分明显;②鄂尔多斯盆地南部,10.2～11.9 kaB.P.、13.1～14.4 kaB.P.及16.2～18.9 kaB.P.三个时间段,可能由于当时古气温较低,导致地下水相对补给偏少;③古地下水的补给过程受古气候的变化影响呈现非等速补给特征.     

黄土丘陵区降水-土壤水-地下水转化实验研究

通过对黄土丘陵区燕沟流域2005~2007年雨季的多次降水、0~400 cm土层土壤水、沟道地表水、地下水(泉水、井水)水样中D和18O采样分析,研究了该区降水、土壤水、地表水、地下水的转化关系.结果认为:燕沟流域的降水线与中国、世界的降水线有明显区别,斜率和截距偏小;降水、地表水、土壤水、地下水逐渐富集δD和δ18O,且δ18O富集速度高于δD,由D和18O的蒸发分馏差异所致,可利用各类水体的δD和δ18O变化情况甄别水体之间的水量转化;土壤水δD和δ18O剖面在200 cm深度处出现低值区,应是降水补给到达该深度且土壤蒸发影响逐渐衰减共同作用的结果,其在200 cm以下逐渐升高则因为降水补给影响逐渐降低、土壤水本底同位素影响增强所致.由于380~400 cm深层土壤水的δD和δ18O对降水事件的响应存在,因此认为降水-地下水的转化存在,降水补给泉水的滞后期小于35 d.而对井水的补给滞后时间以及土壤水对地下水的补给量还需进一步研究.