应用环境同位素方法研究黑河源区水文循环特征

维持黑河流域中、下游绿洲生态和社会经济发展的水资源主要形成于祁连山区。该文在野外采样的基础上,通过测试分析不同地段、不同水体中的环境同位素(δD、δ^18O和^3H)和水化学组成特征,利用同位素混合模型,识别黑河源区地表水和地下水的来源、组成和径流过程,揭示源区的水文循环特征,在此基础上探讨源区水文循环模式。结果表明：1)黑河源区存在两类地下径流系统：局部径流系统接受局地降水和冰雪融水入渗补给,就近向河流排泄,水循环交替积极,据同位素估算结果,降水补给占76％,冰雪融水补给占24％;区域径流系统接受中高山带的降水和冰雪融水补给(补给高程大于3600m),在出山口附近的断裂带以泉的形式排泄,水循环交替缓慢。2)山区地表水由大气降水、冰雪融水和地下水组成,出山河水的构成为：降水占69％～72％,冰雪融水占23％～24％,深部地下水占5％～7％。     

间歇性过水条件下滹沱河近岸浅层地下水变化特征

滹沱河出山口修建黄壁庄和岗南水库后,滹沱河成为间歇性过水的泄洪通道。在丧失河水对河道两侧地下水补给功能的前提下,距河岸不同距离的浅层地下水表现出不同的动态变化特征,并且在间歇性通水时发生不同响应变化。根据多年来研究区地下水动态监测数据分析,总结出长期人类活动干扰下滹沱河近岸地下水响应河道过水的动态变化规律:从时间上看,不同区位和距河道远近不同的地下水位升降规律各异;从空间上看,随着距河道距离的增大,地下水的响应强度和响应速度逐渐减弱;在河道常年有水和间歇性过水不同背景条件下,地下水的年际回升量变化随距河道距离不同而表现出明显差异。     

海河流域平原地下水同位素年龄及其水化学区域分布特征

本文从海河流域平原区第四系地下淡水同位素年龄和水化学的区域分布特征的相似性入手 ,初步探讨了地下水形成年龄与其化学组分通过水循环演化过程而建立的关联机制 ,得出地下水1 4 C校正年龄或其水化学组分的区域分布特征中蕴涵着量化描述一个地区地下水循环演化进程和水动学条件信息的新认识。     

甘肃西部平原区地下水同位素特征及更新性

大量同位素资料研究表明，甘肃西部黑河流域南部平原区地下水补给和更新的特征是，具有非均一性和有限性；潜水较年轻又更新快，承压水较老又更新慢；东部地下水更新较快，西部更新较慢；祁连山前戈壁带地下水更新较快，细土平原更新较慢；近河道带地下水更新速率大，远离河道则小。上述特征与出山地表径流量及其补给源属性密切相关。因此，结合地下水更新特征，充分利用祁连山前戈壁带较强的入渗条件和调蓄功能，与地表水联合优化调控，有利于该区水资源可持续利用。     

地下水功能评价可视化平台的开发及应用

为辅助专业人员进行地下水功能评价与区划,以区域地下水功能评价理论为依据,在Visual Basic 6.0环境中,开发研制了地下水功能评价的可视化平台.通过数据输入、数学运算和数据输出等功能模块,实现地下水生态功能、资源功能和地质环境功能评价过程的自动化和可视化,并在华北平原滹沱河流域示范应用.结果表明,软件操作简单,计算结果可靠,可为地下水功能区划提供数据基础.     

西北内陆河流域地下水循环特征与地下水资源评价

在系统梳理前人调查研究成果基础上,总结了西北内陆河流域主要的含水层特点,对山区、平原区和沙漠区的地下水循环特点进行了分析,着重对平原区地下水水流系统进行了讨论。由于西北内陆河流域地下水与地表水关系密切,形成了具有密切水力联系的含水层-河流系统,不论是上游开发地表水还是地下水,都会引起整个流域内地下水资源的强烈变化。地下水资源评价表明,西北内陆河流域地下水资源量为783亿m~3/a,其中平原区的地下水资源量为487亿m~3/a,山区与平原区的地下水资源重复量为199亿m~3/a,现状开采量为128亿m~3/a。地下水开发潜力分析表明,除柴达木盆地、塔里木盆地南缘等地区外,其他地区的地下水开采潜力有限,应通过提高水资源的利用效率来提高其承载能力。今后应加大(微)咸水资源化、地下水水库的调查研究,加强地下水的生态功能和生态需水量评价,为地下水资源的合理开发利用提供技术支撑。     

巴丹吉林沙漠南缘冲洪积物的光释光年代及其水文学意义

冲洪积物是古气候和古水文信息的重要记录,为了探讨巴丹吉林沙漠南缘地区全新世气候环境及其对区域地下水的影响,对沙漠南缘的水成沉积物进行了沉积学分析和光释光年代学测试,结果表明本文研究的两个沙漠南缘沉积剖面分别为全新世中期（6.6~5.2 ka）的间歇性河流沉积和暂时性流水形成的洪泛沉积.基于前人全新世中期沙漠中湖泊水位、气候环境重建,以及本文研究的冲洪积物的沉积特征与年代,表明在气候湿润的地质时期巴丹吉林沙漠南缘及山区的区域降水形成暂时性洪流和/或间歇性河流会对沙漠地区地下水进行补给.      

旱区湿地周边盐渍化农田生态水位阈值与“水位-水量”双控技术

西北旱区湿地周边农田易盐渍化,合理实时控制和降低地下水水位是实现湿地保护及其周边农田盐渍化防控“双赢”的有效途径。选取西北石羊河流域邓马营湖湿地与农田之间过渡带为示范研究区,通过分析地下水埋深变化特征及其与表层土壤盐分的协同关系,确定生态水位阈值,并基于该阈值研发了由虹吸辐射井群为支撑的地下水“水位-水量”智能双控技术,其关键点是:采用一井虹吸联通多个辐射井,用于增大弱透水层区单井涌水量,实现水位面状控制;利用电系统、信号系统和控制器集成智能控制子系统,实现地下水水位和水量的实时控制。该技术示范应用结果表明:随地下水埋深增大,农田盐渍化风险和湿地植被芦苇覆盖率均降低,农田盐渍化防控和湿地保护的地下水埋深阈值为1.9～3.0 m;每年7—8月的潜水蒸发阶段是表层土壤主要积盐时段,期间智能双控系统可将地下水埋深调控在水位阈限范围;该双控作用不仅能够控降灌溉引起的表层土壤电导率的增大幅度,而且还能有效降低表层土壤的积盐速率;相对微咸水,淡水灌溉条件下智能双控技术的淋盐和控盐效果更明显。因此,这项技术能够实现地下水水位精准调控,对旱区湿地保护及其周边农田盐渍化防控具有重要的现实意义。     

基于RS和GIS的石羊河流域近50年土地覆被类型变化研究

选取石羊河流域为研究区,采用1970～2017年18期Landsat系列卫星遥感数据,通过数据处理、面向对象信息提取,获取了石羊河流域近50年土地覆被类型基础数据;运用转移矩阵、GIS分析手段,对石羊河流域不同土地类型时空变化特征进行了研究.结果表明：1）近50年来,石羊河流域自然绿洲面积总体呈逐年减少趋势,由1970年的35 717.53 km²减少到2017年的33 865.47 km²;人工绿洲面积相应增加,由5 355.79 km²增至7 208.70 km².2）耕地、天然林地、天然草地、建设用地总体呈增加趋势,耕地的增加主要由天然草地、未利用地及水域湿地转化而来,天然林地的增加主要由天然草地、未利用地转化而来,天然草地面积的增加主要由未利用地转化而来,建设用地的扩张以占用周围草地、耕地及未利用地为主.3）石羊河流域土地类型的演变,总体反映了石羊河流域生态环境趋好,绿洲区域逐渐增加.     

利用包气带环境示踪剂评估张掖盆地降水入渗速率

降水入渗补给速率是干旱半干旱地区地下水资源评价和保护中的重要参数。长期以来在河西走廊中游盆地地下水资源评价中,一直认为地下水位埋深>5m的地带难以产生降水入渗补给。本文在黑河流域中游的张掖盆地分别选择沙丘区和裸地区,综合运用包气带同位素和水化学信息,开展了降水入渗补给研究。包气带氯质量平衡法结果表明:现代气候条件下,张掖盆地地下水位埋深>5m的地带仍存在降水入渗补给,在沙丘覆盖区,地下水位埋深6.3m时,降水入渗补给速率为13.3～14.4mm/a,入渗系数0.10～0.11;在裸地区,地下水位埋深8.6m时,降水入渗补给速率为16.8～18.4mm/a,入渗系数0.13～0.14。