党河流域敦煌盆地地下水补给与演化研究

综合应用水文地球化学指标和稳定同位素技术研究了党河流域敦煌盆地地下水补给和演化规律。岩盐、石膏及芒硝等矿物的溶解对Na⁺、Ca²⁺、Cl^-及SO₄^2-离子浓度影响较大。阳离子交换作用明显,地下水中Mg²⁺和Ca²⁺浓度增加,并与碳酸盐发生沉淀,导致HCO₃^-减少。地下水的δ¹⁸O值介于-12.1‰~-7.5‰,δ²H值变化范围为-84.3‰~-61.5‰,指示了盆地不同地带地下水补给来源不同。潜水δ¹⁸O和δ²H数值随着地下水径流路径方自西南到东北越来越富集,反映了蒸发浓缩效应,南湖、盆地南部潜水同位素与河水相近,体现了现代补给。相比之下,承压水稳定同位素相对贫乏,指示过去寒冷时期的补给。该研究可以为敦煌区域地下水资源规划和管理提供一定的借鉴意义。     

科尔沁沙地奈曼地区地下水水质时空变化特征

区域地下水水质是水质评价的重要内容,也是合理制定地下水开发利用及保护治理方案的基本前提。以科尔沁沙地奈曼地区地下水水质为研究对象,选取2005-2014年地下水水质监测数据,分析地下水水质时空变化特征。结果表明：近10年来奈曼地区地下水水质各指标均值均低于地下水Ⅱ类标准,pH值、NO₃^-含量、化学需氧量（COD_cr）在局部地区出现超标现象,但水质总体较好;该地区地下水矿化度（TDS）与Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺、HCO₃^-、SO₄²⁺浓度及COD_cr具有明显的正相关关系,即随着Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺、HCO₃^-、SO₄²⁺、COD_cr浓度的增加,TDS也会增加;各主要指标浓度随时间呈下降趋势,SO₄²⁺、Na⁺、HCO₃^-浓度及TDS较稳定,而Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-、PO₄^3-浓度及COD_cr随时间变化较为明显;Ca²⁺、Mg²⁺ 、HCO₃^-、SO₄²⁺浓度及TDS农田非灌溉井> 农田灌溉井> 沙地水位井,Na⁺、COD_cr浓度沙地水位井> 农田非灌溉井> 农田灌溉井,NO₃^-浓度沙地水位井> 农田灌溉井> 农田非灌溉井;该地区地下水水质变化主要与碳酸盐岩溶解、农药化肥的使用、工业及生活污水排放有关。     

甘肃省武威市大气降水特征及水汽来源

对2013年4月至2014年7月甘肃省武威市降水事件中常量离子进行测定,运用相关分析、富集因子分析、因子分析和HYSPLIT后向轨迹分析对常量离子的化学特征进行分析。结果表明：武威市降水pH值的变化范围为6.69～8.84,加权平均降水pH值为7.56;降水电导率的分布范围为33.9～1 011 μS·cm^-1,加权平均降水电导率为191.07 μS·cm^-1;降水中离子浓度SO₄^2- > Ca²⁺ > NO₃^- > Na⁺ > Cl^- > K⁺ > Mg²⁺ > NH₄⁺ > F^-。SO₄^2-、Ca²⁺、NO₃^-、Cl^-和Na⁺浓度占总离子浓度的92.14%;阴阳离子浓度随季节变化均表现出显著的波动,Na⁺、Ca²⁺、NH₄⁺均在春季出现最大值,K⁺、Mg²⁺、F^-、Cl^-、NO₃^-和SO₄^2-均在冬季出现最大值。人类活动产生的污染对武威市降水离子浓度有很大影响,特别是工农业生产以及人类活动排放SO₂、NO_x以及氯化物等污染物。据水汽通量、流线分布和后向轨迹将武威市的降水划分为西风源降水和混合源降水（受季风和西风共同影响）。     

基于随机森林模型的干旱绿洲区张掖盆地地下水水质评价

为合理准确评价地下水水质,建立了基于随机森林（RF）模型的地下水水质评价模型,并根据张掖盆地81个地下水采样点的pH值、Cl^-、SO₄^2-、NO₃^-、Na⁺、NH₄⁺含量及总硬度的监测数据,对研究区的地下水水质进行了综合评价。结果表明：盆地地下水水质主要为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类水,其中甘州区地下水埋藏较深,水体不容易受到来自地面的污染,水质较好,大多数地方为Ⅱ类水;临泽县和高台县地下水埋藏较浅,水质较差,大多数地方为Ⅲ类水,尤其高台县的水位最浅,再加上地处河段下游,污染更为严重,部分地区达到Ⅳ类。根据指标的重要性度量发现影响研究区域地下水水质的主要因子是NO₃^-含量;其次是NH₄⁺、SO₄^2-、Na⁺、Cl^-含量及总硬度、pH值。为验证模型的有效性,将地下水水质评价结果与基于支持向量机（SVM）和人工神经网络（ANN）的地下水水质综合评价模型模拟结果进行对比,3个模型均能很好地评价研究区地下水水质,但RF模型的评价结果更为准确。     

克拉玛依大气降水化学组分及来源分析

利用2016年在克拉玛依酸雨观测站采集的降水样品，分析了降水中主要阴阳离子（F^-、Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-、Na⁺、NH₄⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺）、重金属元素（Al、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、Hg）、总碳总氮浓度特征及可能的来源。结果表明：该区降水pH值在5.1~6.88之间，雨量加权平均值为6.25，其中pH>5.6的样品占94%。降水中各离子雨量加权浓度的大小顺序为Ca²⁺> NH₄⁺> SO₄^2-> NO₃^-> Cl^-> Mg²⁺> Na⁺>K⁺>F^-，表现出了内陆性大气降水的特征，其中Ca²⁺是最主要的阳离子，年均值为182.09 μeq·L^-1，SO₄²是最主要的阴离子，年均值为87.28 μeq·L^-1，表明硫酸盐是该地区降水中的主要致酸物质。降水中总离子浓度秋季最高，春夏次之，冬季最低，其中SO₄²、NO₃^-、NH₄⁺、Ca²⁺、Na⁺浓度变化明显。相对酸度（FA）和中和因子（NF）计算结果表明99.5%的降水酸度被碱性成分中和，其中Ca²⁺的中和能力最强，其次是NH₄⁺。降水中重金属元素Zn的均值最大，其次是Fe，最小的是Pb，与国内外城市比较，克拉玛依大气降水中大部分重金属含量都不高，其降水中有毒重金属污染较轻。可溶性总碳（DTC）、可溶性有机碳（DOC）和可溶性无机碳（DIC）浓度变化范围大，分别为1.62~9.97 mg·L^-1、1.62~7.19 mg·L^-1和0~3.75 mg·L^-1，平均浓度分别为4.37 mg·L^-1、3.60 mg·L^-1和0.78 mg·L^-1，可溶性总氮（DTN）的浓度变化范围为0.64~8.01 mg·L^-1，年均含量为2.69 mg·L^-1，都与降水量呈负相关关系，而DOC和DTN的湿沉降通量与降水量呈明显的正相关关系。基于相关性分析表明，SO₄^2-和NO3^-主要来自燃煤和化石燃料燃烧，Na⁺、Mg²⁺和Ca²⁺主要来自风沙、扬尘，大气中铵类化合物主要以铵的硝酸盐形式存在。各重金属元素之间相关性差异较大，重金属主要污染源为金属冶炼、燃煤及人为活动。克拉玛依大气降水的化学组成特征主要受人为活动、化工生产、燃煤以及沙尘活动等影响。     

玉龙雪山周边典型河流雨季水化学特征分析

2009 年5~10 月在玉龙雪山周边典型小流域白水河、三束河、哥吉河采集河水样品,水化学分析结果表明,三条河流河水均呈现弱碱性,主要离子组成表现为富集Ca²⁺+Mg²⁺和HCO₃^-+SO₄^2-,且以Ca²⁺和HCO₃^-为主,各类离子存在显著季节变化。离子来源分析表明,玉龙雪山周边小流域河水雨季主要受降水和岩石风化影响,大气降水对河水主要常规离子Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-的贡献率为分别为23.44%,9.66%,3.10%,17.81%,10.48%。研究区碳酸盐岩的风化产物是河水离子组成的主要控制因素。     

祁连山浅山区降水化学的环境意义

通过连续收集降水样品对祁连山浅山区民乐县大气降水特征及水汽来源进行研究,运用相关分析和主成分因子分析,探讨了2013 年5 月27 日至2014 年7 月7 日祁连山民乐地区降水常量离子的化学特征。结果表明：研究时段内降水离子浓度由大到小依次为Ca²⁺ >SO₄^2- >NH₄⁺ >Cl^- >Na⁺ >NO₃^- >Mg²⁺ >K⁺,其中Ca²⁺和SO₄^2-是高浓度离子,阳离子总浓度远远高于阴离子总浓度。降水pH 平均值为7.44,降水电导率的变化范围为4.0 μs·cm^-1～940.0 μs·cm^-1,平均值为167.93 μs·cm^-1。Ca²⁺离子和SO₄^2-离子分别占阳离子和阴离子总浓度的47%和44%。各阴阳离子随季节变化表现出明显的波动趋势,冬、春季节降水极少时阴阳离子浓度较高,而在夏季降水较多时各离子浓度较低。冬春季频繁的沙尘暴活动造成大气陆源气溶胶浓度升高,且该时段降水量少,因此降水离子浓度升高。相关分析和主成分因子分析结果表明,祁连山浅山区民乐县的降水化学离子主要来源于陆源物质,农业生产和人类活动产生的气溶胶是次要来源。     

西藏山南地区沉错湖泊与径流水化学特征及主控因素初探

选取枪勇冰川径流-卡鲁雄曲（河）-沉错（湖）为研究区域,开展高原湖泊及其补给河流与冰川径流的水化学特征研究,并探讨影响主离子组成的主控因素。结果表明：夏季湖水主要离子呈均匀混合状态,pH值、电导率、TDS及优势阴阳离子在整个湖泊空间上变化不显著;总体上,从上游冰川融水径流、河水至下游湖泊,离子浓度呈现上升趋势;融水径流及河水的水化学类型主要受岩石风化作用控制,表现为SO₄^2--Ca²⁺-Mg²⁺类型;沉错湖水的水化学类型主要受蒸发结晶作用控制,表现为SO₄^2--Na⁺-Ca²⁺类型,在蒸发作用下Ca²⁺逐渐沉淀析出,Na⁺浓度不断升高而成为绝对优势阳离子。     

山西浅层地下水水化学特性时空变化特征分析

水体主要元素的时空分布特征可反映水体物理、化学及生物过程,评估水体中的主要离子的浓度及时空变化特征是认识区域水体物质循环及水系统中元素分布的重要依据。通过对2015-2016年山西省不同季节的95个浅层地下水采样数据的检测与比较,综合运用描述性统计、空间插值分析图、Gibbs图和Piper三线图分析等方法,分析研究山西省浅层地下水水化学特征及其影响因素。结果表明：研究区地下水整体属于淡水,水质较好,地下水矿化度呈现显著的空间差异,其中中部、西南部矿化度较高且季节变化显著;东南部及西北部矿化度较低且季节变化不明显。地下水阴离子中HCO₃^-占主要优势,阳离子中Na⁺、Ca²⁺占主要优势,丰水期与枯水期相比,地下水主要离子中Na⁺和Cl^-增加明显,可能受地形和季节性降水的影响。水化学类型复杂多样,主要水化学类型有HCO₃^--Ca²⁺型、HCO₃^--SO^2-₄-Na⁺型、HCO₃^--SO^2-₄-Ca²⁺-Na⁺型和HCO₃^--Cl^--Na⁺型。水体离子的组分变化主要受岩石风化的影响,其中盆地地区受到一定的人为影响和蒸发浓缩影响。不同季节地下水中的离子相对含量变化显著,丰水期与枯水期相比,浅层地下水中的Na⁺和Cl^-增加明显,可能受到不同程度的土壤淋溶作用影响,研究的结果将有助于区域水资源的合理优化配置以及补充区域水化学研究数据的不足。     

丽江市大气环境特征分析

丽江市1990~2003年SO₂、NO_x和TSP的平均浓度为0.018、0.013和0.112 mg/m³,SO₂和NO_x浓度在1998之前为上升阶段,1998年之后为下降阶段。1989~2006年期间降水中年均pH值为6.08,高于酸雨标准值,EC均值为14.2 US/cm;pH值自1994年以来一直处于缓慢上升状态,EC也呈现出缓慢上升趋势。1989~2006年降水中SO₄^2-、NO₃^-、Cl^-、NH₄⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺、K⁺、平均浓度值依次为1.57、0.41、0.20、1.14、0.09、0.06、0.13 mg/L。研究证实大气环境状况、气候特征和产业结构转型对丽江降水中离子浓度有重要影响。     

长沙降水中稳定同位素的昼夜差别

基于长沙地区降水稳定同位素的实测数据,对不同季节（暖半年、冷半年）、不同降水类型（对流降水、平流降水）、不同降水强度下昼、夜降水中稳定同位素的变化特征进行分析和比较,旨在揭示昼夜降水中稳定同位素的差异及其影响因素,深化对季风区降水稳定同位素变化规律的认识。结果表明：降水中δ¹⁸O在暖半年时段夜间比白天偏正,而在冷半年时段白天比夜间偏正,且均与降水量呈反比;无论在暖半年还是冷半年,相较于白天,夜间温度低相对湿度大,降落雨滴中重同位素蒸发富集作用较弱,从而降水中过量氘d在夜间偏正;由于下垫面水汽再循环对大气水线（LMWL）的影响大于雨滴云下二次蒸发的影响,LMWL的斜率在白天较夜间偏正。在对流降水主导条件下,强烈的辐合气流携带低层具有相对富集同位素的水汽上升,形成降水中的δ¹⁸O明显偏正;相较于对流降水主导,平流云中微弱的空气垂直运动使得高层具有相对贫化同位素的水汽辐合,形成降水中的δ¹⁸O较为偏负;LMWL的斜率则在平流降水主导时更大。随降水强度的增加,降水中稳定同位素逐渐偏负,LMWL斜率和截距均明显增大;在降水强度≥0.1 mm/12 h时,LMWL的斜率在白天更大,截距在暖半年晚上和冷半年白天更大;降水强度≥5.0 mm/12 h时,LMWL的斜率和截距在暖半年白天和冷半年晚上更大。     

基于水化学和稳定同位素定量评价巴音河流域地表水与地下水转化关系

以分析青海巴音河流域地表水与地下水转化关系为目标,2016年8月,沿巴音河采集了23组地表水样、13组地下水样和9组泉水样,室内分析得到了其对应的主要水化学离子和氘氧稳定同位素数据,运用统计分析、Piper三线图、Gibbs图分析了流域水化学特征;以溶解性总固体（TDS）、氯离子（Cl^-）和氧同位素（δ¹⁸O）作为示踪剂,定性分析了巴音河沿程地表水与地下水的转化关系;基于质量平衡法,运用δ¹⁸O定量计算了巴音河沿程地表水和地下水之间的转化量。研究结果表明：TDS、Cl^-、δ¹⁸O可用于定性分析巴音河流域不同河段地表水与地下水之间的转化关系,定量评估其转换强度;巴音河流域地表水和地下水的水化学类型主要为HCO₃·Cl-Ca·Mg,地下水水化学类型更为多样,地表水受控于岩石风化作用,地下水与泉水受到岩石风化与蒸发作用的影响;地表水与地下水水力联系密切,沿巴音河流向,二者相互转化频繁,上游河段,地下水主要接受地表水渗漏和沿途侧向径流补给,补给比例分别为65.33%、34.67%,至黑石山水库上游,地表水接受上游地下水和溢出泉水的补给,补给比例分别为49.54%、50.46%;中游河段,地下水接受地表水和北部山区侧向径流补给,补给比例分别为65%、35%;下游河段,地表水接受地下水和泉水补给,补给比例分别为53.12%、46.88%。研究结果有助于建立流域水循环模式、揭示水资源形成机制,可以为巴音河流域水资源可持续开发利用和生态环境保护提供理论和技术支持。     

柯鲁克湖水化学特征分析

柯鲁克湖目前是柴达木盆地内唯一的淡水湖。2012年10月采集了柯鲁克湖不同方向的表层湖水,分析了其总溶解固体（TDS）、pH、硬度及化学成分,与入湖河流性质进行对比,探讨了湖水的物质来源及影响因素。柯鲁克湖湖水整体呈弱碱性,属于硬度较高的淡水,湖水类型为Cl^-·SO₄^2--Na⁺·Ca²⁺型或以O.A.阿列金分类为Cl NaⅢ型水。pH值的整体变化较小,TDS及硬度在东西采样方向上变化显著。因降雨量小,湖水成分主要来源于地表河流及地下水输入的岩石风化产物。巴音河为主要入湖河流,河水性质不同于柯鲁克湖,属于HCO₃^--Ca²⁺型,造成两者差异的原因在于湖水发生强烈的蒸发-浓缩,湖水中的Ca²⁺和HCO₃^-以碳酸盐矿物的形式析出。     

巴丹吉林沙漠地下水流场的宏观特征

黑河流域下游盆地与周边地区的水力联系是当地生态建设的关键问题。巴丹吉林沙漠与黑河流域下游盆地存在长达180 km的交界线,由于水文地质调查程度低,其地下水的流场不清楚,黑河流域下游天然水均衡账本中存在不确定因素。针对这个问题,在已有水文地质调查基础上,开展了巴丹吉林沙漠区域尺度的水位调查和钻孔勘探,获得461个已知水位点和63个水位约束点,绘制出巴丹吉林沙漠浅层地下水一级近似等水位线图。结果表明:研究区地下水位具有东南高、西北低的特点,水力梯度0.6‰~4.0‰,沙漠东南部地区的湖泊对地下水流场具有扰动作用,但没有改变宏观的地下水流向;第四系松散砂层是巴丹吉林沙漠浅层地下水的主要含水层,根据现有钻孔和物探资料,第四系沉积物在沙漠腹地较厚、边缘较薄,覆盖厚度普遍超过100 m,联通了沙漠和黑河流域下游地区的地下水;巴丹吉林沙漠的地下水补给黑河下游的古日乃湖、额济纳旗平原和拐子湖地区,地下水侧向出境流量为(0.61~1.97)×10⁸ m³·a^-1,其中进入古日乃湖平原的流量达到(0.33~1.06)×10⁸ m³·a^-1。计算结果仍然受到一些不确定因素的影响。     

敦煌盆地降水稳定同位素特征及水汽来源

基于敦煌盆地2012年11月至2013年11月降水氢、氧稳定同位素数据 (δD、δ¹⁸O和d-excess),结合GNIP降水同位素监测资料和HYSPLIT 4模型对降水后向气团传输路径模拟结果,对敦煌盆地降水稳定同位素特征及水汽来源进行研究。结果表明:敦煌盆地降水δD和δ¹⁸O存在明显的季节效应,即降水δD和δ¹⁸O具有夏高冬低的变化特征;同时降水δD和δ¹⁸O表现出显著的温度效应,温度每升高1 ℃,δD增加6.89‰,δ¹⁸O增加0.92‰。敦煌盆地局地大气水线(LMWL)为δD=7.45δ¹⁸O+2.72(R²=0.98),受降水二次蒸发的影响,其斜率和截距均低于全球大气水线(GMWL)。降水d-excess受当地气温和相对湿度的影响,冬半年(11月至次年4月)偏正,夏半年(5-10月)偏负。从全年来看,敦煌盆地降水水汽主要来源于西风输送,冬季和春季受极地气团的影响,夏季部分降水事件受西南季风和局地再循环水汽的影响。     

Seasonal Variations of Hydrochemical Characteristics of Groundwater in Changping Plain,Beijing

Changping Plain, located in the northwest of Beijing, has become an important groundwater recharge area for the Beijing Plain and an important source for the urban water supply. In this study, groundwater samples were collected during the dry and wet seasons in 2015 from 24 monitoring wells distributed in Changping Plain. A Piper-Tri-linear diagram, a Schoeller diagram, a Gibbs diagram, and the isotope technique were used to investigate the temporal and spatial variations in the concentrations of groundwater hydrochemicals and the sources of groundwater recharge. The results indicated: 1) seasonal variations in the concentrations of HCO₃^-, Ca²⁺, and Na⁺ were significant; the spatial variations of these ions were more dramatic in the dry season than in the wet season due to the dilution effect of precipitation; 2) Most groundwater samples had a HCO₃-Ca-Mg based hydrochemical type and a few had a HCO₃-Na-K based hydrochemical type; the hydrochemical type tended to evolve from HCO₃-Ca-Mg based to HCO₃-Na-K based in some monitoring wells that showed distinct seasonal variation; 3) the groundwater in the study area originated mainly from atmospheric precipitation, and it is affected by evaporation and concentration processes.     

基于LMDZ模型的蒙古高原降水氢氧稳定同位素特征及水汽来源分析

基于LMDZ（Laboratoire de Météorologie Dynamique-Zoom）模型的模拟数据、NCEP/ NCAR格点气象数据和北极涛动指数（Arctic Oscillation Index,AOI),验证了LMDZ模型在蒙古高原的适用性,分析了局地大气水线（Local Meteoric Water Line,LMWL）、降水中δ¹⁸O与环境因子的关系,探索了降水中δ¹⁸O、氘盈余（d-excess）的时空变化,并结合HYSPLIT (Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajectory Model)模型对蒙古高原气团运输轨迹进行了模拟。结果表明：在LMDZ模型的2种结果中,LMDZ-nudged模拟蒙古高原降水稳定同位素效果较好;计算得到的蒙古高原LMWL为δD=7.78δ¹⁸O+3.31(R²=0.995),其斜率和截距均小于全球大气水线( Global Meteoric Water Line,GMWL)斜率和截距,表明该区域雨滴下落中受云下二次蒸发影响较大;降水中δ¹⁸O夏高冬低,与温度、北极涛动指数呈正相关,而与相对湿度呈负相关。降水中d-excess呈现夏低冬高的特点;对蒙古高原后向轨迹追踪并对其进行聚类分析发现,研究区主要有3条水汽路径：西风带水汽（约88.39%）、东亚季风水汽（约5.73%）与极地水汽（约5.88%）,其中西风带水汽为主控水汽。     

基于水化学和同位素评价马莲河下游地下水补给河水的时空变化

准确评价地下水对河水的补给量是流域水资源量管理和合理利用的基础。在马莲河流域下游采集不同季节地表水和地下水样品75组，利用Cl^-、电导率（EC）和D、¹⁸O同位素多方法联合评价，识别了地下水补给河水的位置、补给量及其季节变化。结果表明：马莲河水EC和Cl^-质量浓度沿着流向均呈降低趋势，δD和δ¹⁸O值沿流向减小。雨季EC和Cl^-质量浓度最低，δD和δ¹⁸O值最高。地下水各组分浓度均低于河水，时空变化不明显。地下水单宽排泄量存在时空变异，上段和下段为地下水强排泄区，中段地下水排泄较弱，不同季节地下水排泄量占总排泄量的72.20%～95.07%。雨季地下水单宽排泄量显著降低，河水中基流比例由雨季前期的68.89%降至29.43%。整体上，地下水补给河水季节变化明显，而空间变化规律较为稳定。研究成果有利于深入认识河水和地下水的相互作用机制，并为当地水资源利用提供基础依据。