格尔木河流域平原区地下水同位素及水化学特征

通过对格尔木河流域天然水中H、O同位素的系统分析,根据地球水化学组分循环演化规律所对应流域不同类型水体的同位素组成的研究,结果表明流域地下水化学组分随流程增加溶滤作用增强,地下水中HCO3-逐渐减少,Cl-则增加。运用δD、δ18O和3H值建立了流域大气降水线方程,确定了山区河水非当年降水补给,河水以地下水补给为主、其次是冰雪融水和大气降水补给。山区降水δD、δ18O均值低于平原区,表明平原区降水受蒸发作用影响水中富重同位素。平原区地下水中的δD、δ18O值与河水基本一致,说明平原区地下水主要受河水出山后入渗补给。承压自流水δD和δ18O值与潜水基本一致,根据地下水的3H值确定早于潜水年龄,且随埋深增加δD、δ18O值减少的趋势,其年龄亦由新变老。     

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。     

玉符河对济南岩溶水化学过程的影响研究

玉符河是济南岩溶地下水重要补给源,对济南保泉和供水具有重要意义。本文以2015年玉符河入渗补给试验为例,利用水化学和同位素方法分析了河水入渗对岩溶水矿物组分溶解及离子成分的影响、河水入渗后的渗流路径、影响范围等问题。结果表明,玉符河至城区泉群,水化学类型由SO₄-Ca-Mg型逐渐过渡到HCO₃-Ca型;河水的入渗导致岩溶地下水中方解石和白云石饱和指数减小,石膏的饱和指数几乎不变;水化学和同位素数据表明催马-蛮子庄一带岩溶水中河水比例为48%。在空间分布上,河岸东侧3km范围内河水入渗补给量占比可达50%。在河道东侧8km处,河水入渗补给量占比为5%。在靠近城区泉群一带,河水入渗补给量占比更低, < 5%。本次观测结果表明,河道补水尚未对城区泉群有明显影响。本研究为济南岩溶水资源评价和保泉方案的制定提供依据。     

应用~2H、~(18)O同位素示踪华北平原石家庄包气带土壤水入渗补给及年补给量确定

采集2个不同深度包气带土壤水2 H、18 O同位素剖面ZK1,ZK2,应用天然稳定同位素2 H、18 O示踪的方法,研究了华北山前冲积平原石家庄地区包气带土壤水入渗补给的历史演化特征。结果显示,研究区内,以0.05m为取样间隔,δ2 H、δ18 O值可以明显指示出大气降水及灌溉水入渗补给时间—剖面深度位置的年际对应关系。ZK2的δ2 H、δ18 O值随着埋深的增大出现周期性的波动,具有分层现象的岩性差异并不明显,说明ZK2剖面以活塞流的入渗方式补给地下水。在0~3.90m深度,δ2 H、δ18 O值显示降水和灌溉水的入渗补给时间为2011年10月至2001年11月。18 O峰值位移法计算补给量的结果显示,降水、灌溉水通过包气带补给地下水的垂向运移速度为38.5~65.0cm/a,年均入渗补给量为131.3~185.3mm。同时,对比2003年及2005-2007年降水量数据,说明少雨年份农业灌溉用水量的大小对当地地下水的入渗补给量起着关键性作用。     

高寒山区河水与地下水相互作用的温度示踪:以黑河上游葫芦沟流域为例

高寒山区的地表水与地下水相互作用的定量研究对水资源的评价及管理等具有重要意义,而目前在高寒山区开展的地表水与地下水相互作用的定量研究相对较少.以黑河上游葫芦沟流域为研究区域,采用温度示踪方法对高寒山区河水与地下水的相互作用进行了研究,并对温度示踪方法在高寒山区的适用性进行了讨论.监测了研究区两个时段的地温、河水水位、地下水水位以及河床沉积物底部不同深度处的温度,并对温度系列数据进行定量分析,计算了不同位置处河水入渗流速.结果表明:研究区河水水位普遍高于地下水水位;河床底部温度在9月份整体低于7月;流速计算结果表明监测时段内主要为河水入渗补给地下水,入渗速率整体介于2×10-6~5×10-5 m/s.温度示踪法在高寒山区的适用性分析表明:在地下水受多途径补给时,温度示踪法仅指示河水对地下水的补给,而其他水源对地下水的补给还要通过同位素方法和数值模拟等其他手段进行计算.影响高寒山区河水对地下水补给的因素主要有:河水与地下水水位、河床沉积物的水力传导系数与热容.      

伊犁河支流大西沟河水与地下水转化关系研究

开展河流和地下水转换关系研究对于区域水资源合理开发利用具有重要意义。文章以大西沟河水与地下水转换关系为目标,在分析地下水动力场的基础上,通过水化学类型、溶解性总固体(TDS)、氯离子（Cl-）等水化学以及环境同位素18O、D、T等指标作为示踪剂,分析大西沟河和地下水的转换关系和转化强度。结果表明:研究区河流和地下水化学类型主要为HCO3—Ca,水化学类型空间分布特征相似;TDS和Cl-浓度表现为先增加后下降,但地下水的变化幅度大于河水。通过对大西沟河水和地下水中的水化学和环境同位素指标对比分析,发现研究区河流与地下水之间补给排泄关系具有明显的分段性;从河流出山口到下游地区,河水和地下水之间发生了三次转化关系:在山前倾斜砾质平原区以河水入渗补给地下水为主,补给量占该段潜水径流量的56%;到了细土平原区出现地下水补给河水地段,补给源为承压水越流补给潜水后的混合水体,潜水和承压水补给比例占该段河水径流量的20.4%与58.4%;风成沙漠区河水沿途渗漏补给地下水直至河流断流。本次研究结果为建立研究区水循环演化模式和水资源合理开发利用提供了理论和技术支持。     

同位素技术解析安阳河与地下水相互作用

河流与地下水相互作用研究是水文学研究的难点和热点。安阳河与地下水相互作用研究,对于安阳市水资源科学开发与管理具有重要意义。安阳河冲洪积扇地表水与地下水转化率为17%～27%。潜水位标高为80 m,向下游逐渐变成多层含水层（水位40 m）。当地降水环境同位素监测数据表明,当地大气降水线与全球大气降水线接近平行,表明该线代表本地区大气降水的氢氧同位素特征。地表水同位素值较集中,2016年8月δ18O值变化范围为-9‰~-8.7‰,δD值变化范围为-65‰~-63‰,2017年1月δ18O值变化范围为-8.5‰~-8.2‰,δD值变化范围为-63‰~-61‰,河水水化学类型为HCO3·SO4—Ca型,表明流域内地表水的同位素值受距离的影响较小。地下水稳定同位素值变化较大,2016年8月δ18O值范围为-10.4‰~-5.5‰,δD值范围为-75‰~-46‰,2017年1月δ18O值范围为-10.2‰~-5.4‰,δD值范围为-75‰~-45‰,即从接近降水值到最大值形成一条“蒸发”线。河流出山口一带地下水同位素值呈现最大蒸发值,表明地表水补给地下水,地下水化学类型为HCO3·SO4·Cl—Ca,存在明显人为污染成分。下游为大气降水补给浅层地下水,中深层地下水主要来源于中游侧向径流,水化学类型主要为HCO3—Ca·Mg型,综合分析表明,安阳河中下游（冲洪积扇）地带“三水”转换积极,并影响其水质、水量。     

浅谈大气降水对地下水的补给

大气降水入渗补给是地下水的主要补给源.在分析大气降水入渗机理,以及影响降雨入渗诸多因素的基础上,以山西省第二次水资源评价为例,采用相关图解法、回归分析分别对降雨入渗补给量进行计算研究.结果表明,作为大气降水对地下水补给因素影响,综合反映的降水入渗补给系数是计算降水入渗补给量最关键参数,直接表达了降水对地下水垂直入渗补给...     

永定河北京段秋季生态补水对玉泉山 泉的补给效果探究

生态补水是恢复北方缺水河道地表水、地下水水力联系的重要方式。针对永定河（北京段）生态补水对玉泉山泉补给过程,采用六氟化硫（SF6）作为示踪剂和氘（D）、氧（18O）环境同位素分析方法,研究了生态补水条件下区域地表水、地下水转化规律。结果表明：（1）研究区存在沿断裂形成的强渗透带,生态补水沿渗透带对玉泉山泉地下水有显著补给作用,永定河河水补给玉泉山泉地下水有两条补给路径：一是沿永定河断裂后经强渗透带补给玉泉山,二是沿着永定河断裂带径流,顺八宝山断裂向北东方向过田村,最终补给玉泉山泉地下水;（2）区域地下水流速差异不大,两条路径的平均流速分别为3.38 km/d和2.96 km/d;(3)河水补给占玉泉山泉地下水总补给量的比例为18%。研究成果对于加强在人工补水河道地表水对地下水的补给过程中的水资源合理利用、高效补水以及水资源变化预测具有重要意义。     

基于环境同位素技术的河水补给研究——以沈阳黄家傍河水源地为例

河水入渗补给是傍河水源地的主要补给来源,确定河水补给强度对于促进水源地长期安全的开采具有十分重要的意义。以沈阳黄家水源地为研究区,通过对比研究区河水、地下水的水化学及氢氧稳定同位素特征,分析了水源地地下水的补给来源及强度。结果表明:傍河水源地地下水主要接受河水的入渗补给和区域地下水的侧向补给;受河床沉积物和含水介质的岩性及结构在空间上的差异影响,河水入渗补给后在向地下水位漏斗中心流动的过程中具有浅层和深层两条地下水流路径,深层地下水与河水的水力联系更为紧密;河水对地下水的补给强度具有明显的时空变化特点,表现为雨季河水入渗强度明显大于旱季,并且随着与辽河距离的增加,水源地地下水获得的河水补给量呈逐渐减小的趋势。     

黄河水δ18O、δD和3H的沿程变化特征及其影响因素研究

根据2000年8～9月雨季和2001年3～4月旱季在黄河18条断面上河水的同位素测试结果，分析了黄河水占δ^18O、δD和^3H浓度的沿程变化特征。研究结果发现，从黄河源头至入海口，黄河水具有稳定同位素比率逐渐增大而^3H浓度逐渐下降的趋势；外来水体的混合作用、蒸发作用以及人类活动对黄河水的同位素具有明显的影响。黄河源头地区和中游地区是黄河两个主要的产流区，河水同位素的变化是不同径流来源对河水补给的良好标志。兰州以上黄河源头地区河水的δ^18O、δD的季节性变化与雨水相反，地下水对河水的补给贡献旱季大于雨季。晋陕峡谷北段雨季δ^18O相对较低的岩溶水和当地雨水对河川径流有明显的补给，而旱季^3H浓度相对较低的岩溶水对河川径流有一定的补给；吴堡—潼关段雨季和旱季均有同位素比率相对较高的地表支流(如汾河、渭河)的加入。河水水面蒸发作用对兰州—包头段和黄河下游段旱季河水的δ^18O具有明显的影响，而对这些河段雨季河水的同位素影响较小，灌溉回归水的蒸发可能是影响这些地段河水同位素组成的主要因素。     

多年冻土区风火山流域降水河水稳定同位素特征分析

由于多年冻土区流域土壤冻融过程对水循环影响的复杂性,水循环物理过程观测存在困难和不足,而利用稳定同位素方法可以有效地解决该问题。因此,基于2009年长江源风火山流域夏季定点降水和河水δD和δ¹⁸O,对研究区降水河水稳定同位素特征进行分析。结果表明,研究区夏季降水δD和δ¹⁸O受到降水量和温度的双重影响,即受海洋性和大陆局地气团的交替影响。河水氢氧同位素的季节变化和空间差异与壤中流、地下水补给河流的季节差异和植被覆盖的空间差异有关。随着地温升高和土壤冻融锋面的迁移,河水补给来源和同位素特征发生改变,表明土壤冻融变化对多年冻土流域径流过程起到重要作用。此外,蒸发分馏作用是研究区河水同位素的重要影响因素。     

同位素技术在黄河下游河水侧渗影响范围研究中的应用

运用同位素技术确定河水与地下水的关系是当前研究的热点.利用在黄河下游悬河段4个剖面上采取的67个地下水和黄河水样,获得了δD、δ18O和T(TU)在空间和时间上的分布规律.潜水的氚值和δ18O的特征表明,黄河水与地下水水力联系密切,黄河对地下水的影响,南岸在郑州一带影响范围小,约5 km,向东影响范围逐渐增大,在中牟和开封一带约为7～10 km;在黄河北岸影响范围大约9～20 km.     

都思兔河氢氧稳定同位素沿流程的变化及其对河水蒸发的指示

本文在对都思兔河流域水文地质条件进行介绍的基础上,根据实测结果对河流量及δ18O和δD沿流程的变化进行了讨论,分析了其变化机理。结果表明都思兔河流量沿流程的变化与地下水等水位线及河水与地下水的补排关系吻合很好。把河水的氢氧稳定同位素成分与流域内其他水体的成分进行比较发现,河水明显受蒸发作用的影响。河水同位素成分的变化主要由地下水的补给及河水的蒸发两种作用共同引起,地下水的补给使河水的1δ8O和δD减小,河水的蒸发则使其同位素成分增大。文章使用Rayleigh平衡分馏方程对河水的蒸发比例进行了计算,结果表明,河水的累计蒸发比例可达20%~48%。     

锡林河流域地表水和浅层地下水的稳定同位素研究

2006年4—9月,在从锡林河源头沿河流进行地表水和地下水同位素样品采集和分析的基础上,利用全球降水同位素监测网(GNIP)包头站的大气降水稳定同位素资料,结合锡林河流域的气象和水文资料,对锡林河流域大气降水、地表水和地下水稳定同位素进行了研究.结果表明:地下水中δ18O和δD值分别集中在-11.7‰～-14.9‰和-80‰～-89.5‰范围内,δ18O沿地下水流向有增加的趋势,大部分地下水中δ18O的季节波动性不大;河流干流δ18O和δD的年算术平均值从源区的-12.8‰和-94.5‰到入锡林河水库处的-10.0‰和-79.3‰,差值分别约为3‰和15‰.河水中的δ18O值沿流程增加而增大的现象可归结为受含有较高δ18O值的地下水补给作用和河水的蒸发作用的共同影响,其中对δ18O蒸发富集的研究显示,蒸发引起δ18O富集值为1‰.通过地下水线(GWL)和地表水线(SWL)及区域大气降水线(LMWL)的对比分析发现,在径流季节,降水对地表水的贡献小,地下水是地表水主要的补给源,地表径流基本是地下水的排泄.     

北京永定河流域地下水氢氧同位素研究及环境意义

利用氢氧同位素方法对北京地区永定河流域地下水状况及补给运移规律进行了研究。在系统采集了不同地点、不同深度的地下水样品的基础上,分析测试样品的δD、δ^18O、T。通过分析研究成果资料,初步判断出本区地下水的状况及补给运移规律：浅层地下水主要以近10a左右的“新水”为主,而且其主要补给方式是地表大气降水的垂直入渗补给;中深层地下水普遍混有“新水”,且新水比例有增大趋势;深层地下水基本以50a以上“老水”为主,但局部已混有“新水”。本区地下水的状况反映出浅层水补给深层水的越流现象普遍,这会引起深层地下水水质下降。由此可见,本区地下水水资源由于人工不合理的开采利用,状况不容乐观。     

基于调蓄试验及数值模拟的北京市西郊地下水库人工补给效果评估

地下水库人工补给的效果评估对于水资源调蓄具有重要意义.本文利用回灌试验和数值模拟研究了北京市西郊地下水水库永定河河道入渗能力.结果表明在调蓄水源为3.30×108m3时,永定河河道入渗补给量为2.39×108m3,河道入渗率高这72.5%,调蓄能力强.三家店水库弃水后河道入渗影响范围为188 km2,对地下水补给效果明显.可见永定河河道是比较理想的人工调蓄场所,使得南水北调中线工程向北京输水后水资源在丰水年地下水人工补给成为可能.     

重庆岩溶地下水氢氧稳定同位素地球化学特征

重庆地区分布有380条岩溶地下河, 是重庆市重要的水资源。为掌握岩溶地下河水稳定同位素地球化学特征及其环境意义, 研究了重庆市不同地区51条地下河水体的稳定同位素地球化学特征。研究表明, 重庆市岩溶地下河旱、雨季δ18O、δD值均沿大气降水线分布, 表明地下河水均起源于大气降水。受雨季降水云团运动规律(环流效应)和区域地形的影响, 地下河水δ18O、δD值雨季表现出渝东北地区(渝西地区, 渝东地区)<渝东南地区的明显区域分布规律(“<”表示偏负于), 旱季由于地下河水在含水层中运动较慢, δ18O、δD值的区域性规律不明显, 且由于具有较雨季长的滞留时间, 导致其d-excess值明显小于雨季。利用岩溶地下水δ18O值和区域高程建立了二者之间的二元回归模型, 揭示了重庆岩溶地下河水旱季δ18O值随高度的变化率为–0.34‰/100 m, 雨季为–0.31‰/100 m, 这对于区域水循环研究具有重要意义。     

矿区流域不同水体同位素时空特征及水循环指示意义

为了探究平朔矿区所在流域不同水体同位素的时空变化规律, 揭示采煤活动下区域水循环规律, 于2020年8月和12月对流域内地表水、地下水和矿井水进行采样, 测试样品的D和18O同位素组成, 并利用贝叶斯混合模型MixSIAR计算了矿井水不同来源的贡献率。结果表明: ①地表水和矿井水δD和δ18O夏季较冬季高; 地下水δD和δ18O季节差异不明显。地表水氢氧同位素值沿程呈增加趋势, 但局部受到矿井水的补给, 出现贫化; 地下水氢氧同位素值沿径流方向呈逐渐增加趋势。②采煤区氢氧同位素值较非采煤区明显增加。受季节效应影响, 在空间分布上8月浅层地下水氢氧同位素高值区域较12月明显增多。③ δ18O与δD关系图表明, 地表水在接受大气降水的补给之后受到了蒸发分馏作用的影响; 浅层地下水的补给源较复杂, 深层地下水由于采煤形成的导水裂隙带受到了浅层地下水和地表水的补给; 矿井水受地表水、浅层地下水和深层地下水的补给。④ MixSIAR模型揭示出深层地下水是矿井水的主要补给来源, 占61.60%~67.20%, 且补给比例冬季大于夏季; 浅层地下水对矿井水的补给存在明显季节差异。     

桂林地区大气降水的氢氧同位素研究

本文分析了桂林地区1983～1985年大气降水的氢氧同位素组成的逐月变化,得出本地区大气降水的δD与δ18O值关系式是δD=8.9δ18O+20,其相关系数为0.993。而这个地区内的δD月变化(δ18O亦然)与降水量的变化相反,本区所有的河水,地下水的δ值都落在大气降水线附近,这说明它们都由大气降水补给。