青藏高原西部、南部和东北部边界地区天然水的水化学性质及其成因

特殊的地理和人文环境致使青藏高原天然水拥有独特的水化学性质并保存着较完整的原生状态,但随着人类活动强度的持续增大,可能导致当地水环境及水化学性质发生改变。通过对青藏高原存在人类活动的西部、南部和东北部边界地区进行水样采集、分析与测定,并探讨了当地天然水水化学性质的区域差异及其成因规律。结果表明:青藏高原不同边界地区天然水的物理性质、水化学性质和成因均存在差异,这些差异主要是地理环境、地质条件等综合作用的结果;水样pH的平均值为7.75,总溶解固体(TDS)的均值为171 mg/L,总硬度(TH)的均值为168 mg/L,总体来看水质较好,大部分能够满足国家和世界卫生组织(WHO)生活饮用水卫生标准,适宜饮用;水样中Ca²⁺和Mg²⁺为主要阳离子,HCO_3^-和SO_4^2-为主要的阴离子,主要由碳酸盐的风化和蒸发岩的溶解共同控制且碳酸盐岩风化的过程更为强烈;各边界地区天然水中的生物源物质均远低于国家和WHO标准,表明目前这些地区受人类活动的影响仍较小。     

柴达木盆地水—岩硼含量分布特征及其富集区域物源讨论

柴达木盆地盐湖是我国重要的硼资源富集区和成矿区。针对盆地内不同盐湖硼资源富集程度的差异性,采集柴达木盆地北缘河水和泉水样品,分析其硼和锂含量、矿化度和p H值,结合柴达木盆地不同流域补给水及蚀源区岩石已有的硼锂含量,总结盆地水—岩体系硼锂含量地球化学特征,并对柴达木盆地北缘富硼盐湖物源进行了探讨。结果表明,柴达木盆地北缘祁连山流域水体和岩石硼含量均较阿尔金山和昆仑山流域高,而其锂含量均较昆仑山那棱格勒河流域低,显示柴达木盆地北缘水—岩相对富硼贫锂的地球化学特征。综合对比柴达木盆地不同流域硼锂资源分布,显示出整个盆地硼锂含量的不均一性和不同步性特征。针对柴达木盆地北缘富硼盐湖的物源研究,主要归纳为祁连山系围岩(含电气石花岗岩)的风化淋滤、深部富硼地下水补给和含盐风成沉积溶滤输入成因,其中深部富硼地下水补给为最主要的来源。     

柴达木盆地水岩硼含量分布特征及其富集区域物源探讨

柴达木盆地盐湖是我国重要的硼资源富集区和成矿区。针对盆地内不同盐湖硼资源富集程度的差异性,本文采集柴达木盆地北缘河水和泉水样品,分析其硼和锂含量、矿化度和pH值,结合柴达木盆地不同流域补给水及蚀源区岩石已有的硼锂含量,总结盆地水岩体系硼锂含量地球化学特征,并对柴达木盆地北缘富硼盐湖物源进行了探讨。结果表明,柴达木盆地北缘祁连山流域水体和岩石硼含量均较阿尔金山和昆仑山流域高,而其锂含量均较昆仑山那棱格勒河流域低,显示柴达木盆地北缘水岩相对富硼贫锂的地球化学特征。综合对比柴达木盆地不同流域硼锂资源分布,显示出整个盆地硼锂含量的不均一性和不同步性特征。针对柴达木盆地北缘富硼盐湖的物源研究,主要归纳为祁连山系围岩（含电气石花岗岩）的风化淋滤、深部富硼地下水补给和含盐风成沉积溶滤输入成因,其中深部富硼地下水补给为最主要的来源。     

龙感湖小流域元素时空分布及湿地拦截功能探讨

众所周知,湖滨湿地是湖泊环境的屏障,它对流域入湖物质具有吸收与拦截作用。通过长江中游龙感湖湖滨湿地和湖泊沉积物中元素含量在时间序列上的对比研究,发现湖滨湿地对入湖主要重金属元素确有明显拦截作用;但对于化学性质活跃,易以溶液态迁移的元素如Fe、Mn等不具备明显的拦截功能。人类活动对湿地的破坏,减弱了湿地对流域入湖物质的拦截功能,加速了湖泊生态环境的恶化。     

拒马河流域黑鹳活动区域的卫星定位研究

自从2003年开始,北京房山区拒马河流域出现了黑鹳(Ciconia nigra),并在随后的几年出现了黑鹳分群及留居现象,为了掌握拒马河流域黑鹳是否迁徙和它们的季节性活动规律,2011年给2只黑鹳带上卫星发射器,并进行卫星定位观察。研究结果表明,拒马河流域黑鹳的冬、春季活动区域与夏、秋季活动区域存在明显差异;河面封冻、人类活动干扰和干旱是导致黑鹳的适宜取食地减少和分布区域变化的主要原因;根据黑鹳在不同季节的活动区域和活动规律,提出了拒马河流域黑鹳保护的具体建议。     

澜沧江流域云南段景观格局分析

流域作为一个特殊的地理生态环境区域,流域景观空间格局状况是进行流域环境资源管理的基础依据。针对澜沧江-湄公河国际河流上游云南段,基于遥感监测所获得的土地覆盖斑块信息,就该地区景观格局进行分析研究。初步结果表明：研究区内景观类型丰富,不同景观类型斑块大小的平均水平,以及斑块密度差异明显;山区早地斑块景观,作为人类驱动影响的直观外在表现,它对本流域山区景观格局具有主导作用。     

黄土区人类活动影响下的 产汇流模拟研究

日益频繁的人类活动改变了流域下垫面条件,对流域产汇流产生很大的影响。本文以黄河中游典型支流岔巴沟为研究区域,提出利用基于DEM的分布式水文模拟技术,探讨流域人类活动过程中的产汇流模拟,避免了经验公式的概化和由此引起的局限。模拟的结果证实了该方法的可行性。采用网格滞蓄的方法可以在子网格上体现人类活动引起的下垫面的变化及其对产汇流的影响,反映各个时期的产汇流条件,对降雨做出合理响应。     

西北内陆河流域“自然—社会—贸易”三元水循环模式解析

持续的强人类活动大大改变了流域水循环演变的结构、路径和驱动力,后者又反过来影响着人类生存发展的水安全。日益深入的市场经济使人类活动对水循环的影响从一个流域扩展到流域之外更宽广的区域范围,以产品贸易为纽带的水“流动”已成为驱动区域水循环演变与影响区域水安全的重要内在因素。以流域为单元的传统水循环研究,难以揭示不同区域之间的水循环联系、双向回馈机制与协同进化机理。本文从西北内陆河流域长期大量输出高耗水农产品这一现象分析入手,采用理论解析与案例相结合方法,阐述分析内陆河流域自然水循环、“自然—社会”二元水循环、区域间贸易水循环的基本过程、显著特征及其驱动机制,继而首次明确提出内陆河流域“自然—社会—贸易”三元水循环模式,并就其通量计量模型、影响因素与生态环境效应、科学前沿进行了探索分析,以便未来西北内陆河水循环、水文水资源等研究能更多重视对驱动内陆河流域水循环的外部力量及其双向互馈、协同进化的分析,更新内陆河流域水安全、生态安全的思考范式。     

黄土高原东西部全新世剖面炭屑记录的火环境变化

对黄土高原东、西部全新世3个典型黄土—土壤剖面磁化率和炭屑浓度进行分析和对比研究,探讨该区域剖面中炭屑含量变化及其所记录的火环境变化特征。马兰黄土堆积时期,气候干旱而不稳定,地方性和区域性火频繁发生,炭屑含量较高;全新世早期,气候由冷干向温湿过渡,但仍较干旱,炭屑含量相应也较高;全新世中期是全新世最为温暖湿润的时期,炭屑含量出现全新世时期的最低值,但在夏商文化时期和庙底沟文化时期炭屑含量出现峰值,则是人类活动的结果;全新世晚期,在干旱的气候条件下,人类活动加速了火的频率和强度,炭屑含量大幅度增加。在全新世不同时期,黄土高原东、西部的炭屑含量存在一定差异,黄土高原东部火活动较为微弱,而西部火活动相对频繁,这是火环境条件区域差异性的表现。     

长江源卓乃湖流域地表沉积物粒度分布与风沙流结构

干涸湖盆是干旱与半干旱地区沙尘暴的主要策源地。长江源地区卓乃湖流域湖泊溃堤后,大量湖底碎屑物质出露地表成为新的沙源,不断加剧的风沙灾害严重威胁着卓乃湖的生态环境与青藏铁路的安全运营。通过对卓乃湖西岸、南岸和东侧3个部位的风沙活动进行系统观测,获得了卓乃湖溃堤后地表及风沙流中沙尘物质的粒度分布以及风沙流结构。结果表明：卓乃湖西岸是流域内风沙活动最为强烈的区域,西岸和南岸是流域内的主要起沙起尘区;东侧为沉积沉降区,风沙沉积物既包括本地沙物质,也包含来自西岸和南岸的沙尘;由于湖相沉积物粒度较细,西岸的风沙流结构随高度线性递减。结合地表和风沙流中沙尘的粒度分析特征,认为卓乃湖流域沙尘以流体起动为主,而非传统观点认为的以跃移物质的轰击起动为主。高原地区干涸湖盆的风沙活动具有独特性,在风沙防治中不可照搬低海拔地区的防治模式。     

1972-2012年青藏高原中南部内陆湖泊的水位变化

青藏高原的湖泊水位变化能够清晰的记录湖泊波动,分析近几十年来气候变暖背景下青藏高原典型湖泊水位的动态变化,对理解全球变化的区域响应特征和规律有重要意义。本文利用多源遥感数据,获取1972-2012年青藏高原南部地区5个典型湖泊的面积与水位序列,并分析了40年来湖泊水位的变化特征。研究结果表明,1972-2012年,普莫雍错,塔若错,扎日南木错水位呈上升趋势,分别上升了0.89 m、0.70 m、0.40 m;同期,佩枯错与玛旁雍错的水位呈下降趋势,分别下降了1.70 m、0.70 m。总体来看,五个湖泊在1990s-2012年的变化比1970s-1990s的变化更剧烈,从空间变化看,处于青藏高原边缘地带的佩枯错与玛旁雍错发生的变化呈现一致性,而位于中部地带的塔若错与扎日南木错的变化也呈现一致性。     

Hydrochemical regime and its mechanism in Yamzhog Yumco Basin,South Tibet

The hydrochemistry of alpine lakes reflects water characteristic and its response to climatic change. Over 300 water samples had been collected from 52 sites of 5 lakes and 7 inflowing rivers in the Yamzhog Yumco Basin, South Tibet, during 2009–2014, basing which the hydrochemical regime and its mechanism were analyzed along with the adoption of hydrological investigations in 1979 and 1984 as well. Results revealed that the waters were hard with weak alkalinity for the Yamzhog Yumco Basin. Most of them were fresh, and the rest were slightly saline. The hydrochemical types of 5 lakes (i.e., Lake Yamzhog Yum Co, Puma Yum Co, Bajiu Co, Kongmu Co, and Chen Co) were SO₄ ^2––HCO₃ ^––Mg²⁺–Na⁺, HCO₃ ^––SO₄ ^2––Mg²⁺–Ca²⁺, SO₄ ^2––Mg²⁺–Na⁺, SO₄ ^2––HCO₃ ^––Ca²⁺, and SO₄ ^2––Na⁺–Mg²⁺–Ca²⁺, respectively. As for rivers, HCO₃ ^– and SO₄ ^2– were the major anions, and Ca²⁺ was the dominant cation. Lake Yamzhog Yum Co, the largest lake in the basin, exhibited remarkable spatial variations in hydrochemistry at its surface but irregular changes with depth. The weathering of evaporates and carbonates, together with evaporation and crystallization, were the major mechanisms controlling the hydrochemistry of waters in the Yamzhog Yumco Basin. Global warming also had significant impacts on hydrochemical variations.     

西藏玛旁雍错流域冰川与湖泊变化及其对气候变化的响应

利用遥感和地理信息系统技术,基于1974,1990,1999和2003年4个不同时期的遥感影像,包括Landsat系列影像,ASTER影像和地形图,研究了玛旁雍错流域(面积7786 km²)内冰川与湖泊的变化及其对气候变化的响应。研究结果表明,由于气候变暖,在过去30年里该流域冰川和湖泊都以退为主,有进有退。自1974年到2003年,冰川面积从107.92 km²减少到100.39 km²,冰川退缩明显加速。由于年降水量减少、蒸发量增大,30年中湖泊总面积从782.24 km²减少到748.08 km²。湖面的缩小与扩涨都在加速,尤其是小湖泊变化更明显,湖泊的加速变化可能是青藏高原高海拔内陆流域水循环过程加速的表征之一。     

Investigating changes in lake systems in the south-central Tibetan Plateau with multi-source remote sensing

Lakes in the Tibetan Plateau are considered sensitive responders to global warming. Variations in physical features of lake systems such as surface area and water level are very helpful in understanding regional responses to global warming in recent decades. In this study, multi-source remote sensing data were used to retrieve the surface area and water level time series of five inland lakes in the south-central part of the Tibetan Plateau over the past decades. Changes in water level and surface area of the lakes were investigated. The results showed that the water level of three lakes (Puma Yumco, Taro Co, Zhari Namco) increased, with expanding surface area, while the water levels of the other two lakes (Paiku Co, Mapam Yumco) fell, with shrinking area. The water levels of the lakes experienced remarkable changes in 2000–2012 as compared with 1976–1999. Spatially, lakes located at the southern fringe of the Tibetan Plateau showed consistency in water level changes, which was different from lakes in the central Tibetan Plateau.     

基于MODIS的青藏高原湖泊透明度遥感反演

湖泊透明度是湖泊水体性质的一个重要参数,是湖泊浮游生物和进入湖泊的有机和无机颗粒溶解程度的综合反映,对湖泊生态环境研究具有重要的科学及实践意义。遥感影像是获取面积广、时间长的湖泊透明度的重要手段,但由于实测数据缺乏,目前对青藏高原地区湖泊透明度的遥感反演研究相对不足。本文基于青藏高原地区24个湖泊实测透明度SD(Secchi Depth)值和相应的MODIS遥感影像,建立了该地区湖泊水体透明度SD值MODIS遥感反演模型。结果表明：基于MODIS绿色波段B4的单波段幂函数模型在该地区反演效果最好,精度较高(R2=0.91, N=24),并具有较好的稳定性。以当惹雍错为例,选用该模型反演得到湖泊透明度的时间变化序列,发现该湖存在明显的季节波动和较为明显的年际变化。初步分析得出,降水/融水季节的湖泊透明度与湖泊所在流域的降水率具有密切的关系。本文结果表明,利用遥感手段能够有效地开展青藏高原地区湖泊透明度的反演,可为进一步深入研究该地区湖泊透明度及其影响要素奠定基础。     

巴丹吉林沙漠湖泊与地下水的补给来源及化学组成(英文)

Based on the analysis of ion chemical composition of lake water and shallow groundwater in the Badain Jaran Desert, this paper discussed the characteristics of ion chemical composition, spatial variation of lake water, and possible supply sources of lake water and groundwater in the desert areas. The results show that the pH, salinity, TDS and electrical conductivity of the lake water are greater than those of groundwater. The ion con-tents of water samples are dominated by Na+ and Cl?. Most of the higher salinity lakes are Na (K)-Cl-(SO4) type, and a few of low salinity lakes belong to the Na-(Mg)-(Ca)-Cl-(SO4)-(HCO3) type. Most of the groundwater is Na-(Ca)-(Mg)-Cl-(SO4)-(HCO3) type, attributed to subsaline lake, and only a few present the Na-Cl-SO4 type, flowing under saline lake. The pH, salinity, TDS and electrical conductivity in the southeastern lakes are relatively low, and there are slightly alkaline lakes. The pH, salinity, TDS and electrical conductivity in the northern lakes are much greater than those of the southeastern lakes, and the northern lakes are moderately alkaline and saline ones. In the southeastern part of the Badain Jaran Desert, the ion chemical characteristics of the lake water from south to north show a changing trend of sub-saline →saline→hypersaline. The changing trend of chemical compositions of ions in recent 9 years indicates that most of the ion contents have a shade of reduction in Boritaolegai, Badain, Nuoertu and Huhejilin lakes, which state clearly that the amount of fresh water supply is increasing in the 9-year period. The ion chemical composition of the lake water reveals that the flow direction of lake water is from southeast to northwest in the Badain Jaran Desert. The ion chemical composition, moisture content of sand layer water level height and hierarchical cluster analysis of the lake water and groundwater demonstrate that the lake water is mainly supplied by local rainfall and infiltration of precipitation in Yabulai Mountains and Heishantou Mountain, and the supply from the Qilian Mountains is almost impossible.     

巴丹吉林沙漠湖泊及地下水化学特征

通过对巴丹吉林沙漠丘间湖泊和古日乃、雅布赖、阿拉善右旗等地及其周围浅层地下水离子化学成分分析,探讨了沙漠地区湖水与地下水化学成分特点、水化学类型、空间变化和湖水补给来源。结果显示,巴丹吉林沙漠湖泊水的pH、盐度、TDS和电导率均远远大于地下水。湖水样品中Na⁺和Cl^-含量占绝对优势,大多数盐度较高的湖泊属于Na(K)-Cl-(SO₄) 型,个别盐度较低的微咸湖属于Na-(Mg)-(Ca)-Cl-(SO₄)-(HCO₃) 型。地下水的化学类型多数为Na-(Ca)-(Mg)-Cl-(SO₄)-(HCO₃)型,属微咸水,个别为Na-Cl-SO4型的咸水。沙漠东南部湖群水的pH值、盐度、TDS和电导率比较低,呈微碱性,属微咸湖;而北部湖群水的pH、盐度、TDS和电导率远远大于东南部湖群,呈中等碱性,为盐水湖。湖水离子化学特征显示沙漠东南部湖群自南向北的演化趋势为：微咸湖→咸水湖→盐水湖。湖水离子化学成分短时间序列变化指示,近9 年宝日陶勒盖、巴丹东湖、巴丹西湖、诺尔图、呼和吉林湖水中的大多数离子的含量有所降低,表明其近9 年来淡水补给量增多。湖水化学成分与湖水位高度显示,巴丹吉林沙漠湖群湖水流向是由东南流向西北。水化学成分和水位分布高度表明,该区沙漠湖水主要来自当地降水补给和来自沙漠东南缘雅布赖山和南缘的黑山头山地降水的补给,而来自祁连山区来水补给的可能性很小。     

The effect of the Changjiang River on water regimes of its tributary Lake East Dongting

The blocking or reversing effect of the downstream trunk river on its tributary lakes is an essential aspect of river-lake hydraulics. To measure how and the extent to which a trunk river can influence its tributary lakes, we made a case study in Changjiang River and one of its tributary lakes, Lake East Dongting (Lake ED) during a 35-year study period (1980–2014). Specifically, we investigated Lake ED’s discharge ability into Changjiang River using stage-discharge relationship curves, and hence the changes of the lake discharge ability under different hydrologic conditions of the Changjiang River. The results show that (1) the Changjiang River does exert a huge impact on the water regimes of Lake ED. And this impact varies seasonally. A variation of 3000 m³/s in Changjiang River’s runoff would change the lake water level by about 1.1 m in dry seasons, by 0.4 m in wet seasons, and by 0.6 m during severe summer floods. (2) Changes in the Changjiang River runoff triggered by the Three Gorges Dam since 2003 have led to dramatic water regime variations in Lake ED. Other factors, including reduction of lake inflow and the lake bed erosion, also exacerbated the water regime variations in Lake ED.     

藏南羊卓雍错沉积物元素地球化学记录的过去2000年环境变化

以青藏高原南部的羊卓雍错（简称羊湖）沉积岩芯为研究对象,以较可靠的年代数据（ ²¹⁰Pb和AMS ¹⁴C交叉定年）为框架,基于高分辨率的元素地球化学记录,通过数理统计分析方法提取环境信息,结合粒度和磁化率,重建该地区过去2000年来的环境变化。结果显示,该区黑暗时代冷期（DCAP）和小冰期（LIA）气候较为寒冷,降水量较高;而中世纪暖期（MWP）和现代暖期（CWP）气候较为温暖,降水量较低,气候具有冷湿—暖干的特征。其中,重建的温度显示,中世纪暖期的温暖程度似乎持平甚至超过20世纪暖期;小冰期期间可能存在一次百年尺度的温暖事件,而17世纪和18世纪可能是过去2000中最寒冷的一段时期。分析发现,过去2000年以来青藏高原南部存在着冷湿—暖干的气候模式;过去2000年青藏高原南部地区温度的变化可能主要受到太阳辐射的影响,而小冰期期间西风环流的南移和增强可能是导致区域降水增加的重要因素。另外,该时期羊湖的湖泊水位的变化受温度和降水共同控制：当温度降低,降水增加时,湖泊水位上升,反之亦然。     

1974—2009年西藏羊卓雍错湖泊水位变化分析

羊卓雍错(简称羊湖)是青藏高原南部最大的一个封闭型内陆湖泊,位于西藏自治区浪卡子县境内,与纳木错、玛旁雍错一起并列为西藏三大圣湖,是藏南地区重要的风景旅游区。始建于1989年的羊湖发电站于1997年正式投入运营,为世界上海拔最高的抽水蓄能电站。在全球气候变暖和人类活动的影响下,其湖面水位变化及其成因备受国内外关注。利用1974—2009年羊湖白地水文观测资料,分析了36年来羊湖水位年际、年内变化特征及其与自然要素(气温、降水和蒸发等)和人类活动之间的关系。结果表明,羊湖平均水位为19.06 m,历史最高值出现在1980年,为21.37 m,2009年水位降至17.08 m的历史最低值。自1974年有水位观测资料以来,羊湖水位呈波动式下降趋势,其中,1974—1977年水位表现为逐年下降,幅度为0.26 m/a;之后至1980年以0.4 m/a呈上升态势,1980年羊湖水位达到了历史最高值;此后,至1996年水位呈显著下降趋势,减少速率为2.08 m/(10 a),1996年是羊湖水位上升的一个转折点,至2004年水位在逐年上升;2004—2009年是一个水位显著下降的时段,速率为0.57 m/a,也是水位下降趋势最为显著的时段。羊湖水位下降年份占整个时段的56%,而44%的年份水位在上升。1974—1984年及2001—2005年水位高于多年平均值,而1985—2000年及2006年之后水位都低于多年平均值。羊湖水位的年内最低值一般出现在6月,最高值则在10月。羊湖年内水位变化对流域降水量的响应具有一定的滞后性,时间为2个月左右。羊湖水位变化主要是由降水波动、气温上升、蒸发的变化等自然因素共同作用的结果,特别是,流域年际降水量波动是湖面水位升降的主要影响因子,人为和工程的影响范围和程度均较小。自羊湖电站1997年运行以来,流域的环境在暖湿的气候大背景下有所改善,且对羊湖水位变化无明显影响。但如果电站不能蓄水与发电并举,达不到总体不消耗羊湖水量的设计目标和水量平衡,对羊湖水位的影响将不可忽视。