基于氢氧同位素的陈家河流域地表水与地下水时空特征研究

2017年,松宜地区陈家河煤矿区发生了酸水污染事件,对当地环境产生了严重影响,生态环境部委托相关单位对该区展开了地下水污染调查工作,试图查明地下水污染程度及污染路径,为后期治理提供水文地质依据。通过分析陈家河流域地表水与地下水氢氧同位素组成特征及分布规律,探讨不同水体之间的补给关系,结果表明：(1)陈家河流域水体δ¹⁸O-δD关系图斜率与斜距均小于全球大气降水线,显示该区域水体主要由大气降水补给。(2)δD与δ¹⁸O上游至下游变负的趋势增大,表明下游地表水受到地下水与矿洞水补给。(3)δD与δ¹⁸O的数值关系表明,在陈家河流域下游可能存在地下水运移的优势通道,例如断层导水带,岩溶通道等。(4)流域范围内水体δ¹⁸O与Cl含量关系反映流域中下游地区地下水在一定程度上受到人类活动的影响。     

乌鲁木齐河流域地表水与地下水转化及水质演变

乌鲁木齐河流域在自然条件下具有干旱区内陆河所特有的垂直分带规律，为水资源转化创造了条件。水资源在转化和开发利用过程中，其矿化度和水化学组成都深深打上了自然和人为活动影响的烙印。乌鲁木齐河虽然流短水，但天然水质的垂直变化明显。流域地表水和地下水矿化度较低，大都不超过１ｇ／ｌ，是优良的供水水源。集中、频繁的人为活动对水质有较大影响，但绝大多数地区水的污染物质含量不超标。     

蒲阳河流域地下水水化学及同位素特征

保定西部山前地区位于太行山及华北平原交界带,为缓解极端气候灾害对生产生活的影响,维持地下水资源的可持续开发利用,开展相关的地下水水化学及同位素特征研究。研究区地下水化学类型以HCO3—Ca·Mg、HCO3·SO4—Ca·Mg及SO4·HCO3—Ca·Mg为主,区内地下水主要来源于大气降水,流域内地表水补给地下水;地下水中化学成分为Ca2＋、Mg2＋、HCO-3、SO2-4,主要来源于岩石风化作用,同时受到人类活动的影响,地下水中硝酸盐含量明显升高;由于受到褶皱构造的控制,流域的上游及平原区均出现年龄大于60年的地下水,多数岩溶水年龄较复杂,从现代水到大于60年的水均有分布。研究成果为流域内水资源的合理开发利用提供建议,区内岩溶地下水的开发将在一定程度上缓解极端天气的影响。     

济南泉域浅层地下水水化学同位素研究

文章系统地分析了济南泉域浅层地下水(第四系孔隙水)和地表水的水化学成分和氢氧稳定同位素,并结合当地地形和水文条件,研究了不同地段浅层地下水和地表水的不同补给来源,揭示了浅层地下水与岩溶水的水力联系,得出浅层地下水在市区和东郊以降水入渗补给为主;在西郊和平安店则以岩溶水顶托补给和地表水(河水和水库水)入渗补给为主、当地降水入渗为辅的结论。为保护泉水、优化泉域内地下水开采方案提供了重要依据。     

三江平原地表水与地下水氢氧同位素和水化学特征

地表水与地下水的相互作用是水循环研究中的重要组成部分,是水资源管理、规划和优化配置的基础。通过野外考察取样和室内测试分析,应用同位素和水化学方法分析了三江平原地表水与地下水的相互作用关系。结果表明:兴凯湖水氢氧同位素最富集,乌苏镇井水同位素最贫化。松花江、黑龙江和乌苏里江沿河流流向,δD都呈现贫化的趋势;δ18O在松花江和黑龙江沿河流流向有富集的趋势,而沿乌苏里江则呈现贫化趋势。在松花江和黑龙江汇合处,黑龙江江水同位素贫化,电导率低。深井的氢氧同位素比浅井贫化,电导率较小。三江平原当地大气降水线(LMWL)为δD=7.4δ18O-3.1。三江平原水化学主要是Ca·Mg-HCO3型,在人类活动较大的地方,水化学类型发生了改变。利用氢氧同位素和水化学分析表明降水是地表水和地下水的补给源,地表水与地下水水力联系较强。地表水与地下水应作为统一体进行水资源管理。     

小昌马河流域地表水地下水同位素与水化学特征及转化关系

利用小昌马河流域上游大雪山老虎沟冰雪融水及下游昌马洪积扇区地下水的稳定同位素和水化学资料, 对流域稳定同位素和水化学的组分特征和季节变化进行了分析. 结果表明: 小昌马河流域内从上游冰雪融水区到下游昌马洪积扇地下水排泄区矿化度不断增高, 水化学类型由HCO₃-Mg-Ca过渡到HCO₃-SO₄-Ca-Mg; 上游冰雪融水与下游地下水δ¹⁸O的季节变化基本一致, 洪积扇区地下水来源于冰雪融水的补给. 水文地球化学模型模拟显示地下水形成过程中水岩作用以析出方解石, 吸收二氧化碳, 溶解石膏、 岩盐和绿泥石等为主要特征, 溶蚀的含盐矿物使地下水中氯化物、 硫酸根和钠离子含量升高, 地下水水质恶化. 同位素和水化学证据均揭示了小昌马河流域地表水-地下水的化学环境转化关系.     

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。     

淮河下游地区地表水与地下水同位素特征分析

为探明淮河下游地区地表水与地下水稳定同位素的组成特征,于2020年11月对该区域进行代表性采样,共采集地表水样13个,地下水样82个.结合全球大气降水同位素监测网(GNIP)公布的南京降水同位素数据,根据最小二乘法得出当地大气降水线(LMWL)方程为:δD=8.49δ18O+17.71,其斜率和截距高于全球大气降水线(...     

乌鲁木齐河流域地表水资源可利用量分析

以乌鲁木齐河流域为研究对象，对区域地表水资源可利用量进行了分析。采用倒算法，即采用从地表水资源量中扣除维护生态环境最小需水量的方法，提出了乌鲁木齐河流域地表水资源可利用量，并计算了不同生态植被和生态环境的最小需水量。     

洞庭湖湖区降水-地表水-地下水同位素特征

为探明洞庭湖湖区水体稳定同位素时间和空间上的变化规律,弄清各水体间的相互关系,分别在2012年4月和8月对区域内具有代表性的采样点进行了地表水和地下水的采样。通过对样品进行D、18O同位素分析,结合全球大气降水同位素监测网（GNIP）公布的1988—1992年间长沙降水同位素数据,发现湖区年内受不同盛行风影响,降水及地表水的同位素存在较大的季节性差异,4月份同位素富集,8月份贫化。此外,河水、湖水同位素也呈现明显的空间差异。两个时期地表水的水线斜率均小于当地降水线,地表水在两个时期均存在蒸发作用。虽然地表水和地下水的来源均为大气降水,但与地表水相比,地下水同位素季节变化较小,地下水接受地表水补给是一个较为长期的过程。     

玛纳斯河流域地下水水位变化及水量平衡研究

天山北坡玛纳斯河流域地下水长期大规模开采引发了一系列生态环境问题,地下水均衡状态和地下水流动模式明显发生了改变。为研究节水灌溉条件下的地下水系统流动模式及其对地下水均衡要素的改变规律,以平原绿洲区为研究对象,采用三维地下水数值模拟方法,研究玛纳斯河流域地下水水位动态变化及水量平衡规律。结果表明:研究区地下水水位的抬升和回落受农业灌溉的影响显著,具有一定的周期性,存在着明显的时空差异;地下水均衡处于负均衡状态,补排差为-2.81×108m3。模拟期内观测水头与计算水头两者相关系数各月均在0.81以上,模拟效果较好。     

黄河流域地下水资源状况及其生态环境问题

黄河流域是中国重要的生态屏障和经济地带,上中下游面临着不同生态环境问题,水在生态环境问题的形成演化过程中起着重要作用。本文从黄河流域地下水动态特征、地下水资源的数量、质量及开发利用等方面,分析了黄河流域地下水资源及饮水安全状况。黄河流域年度地下水资源量393.55亿m~3,银川平原、河套平原等7处主要平原(盆地)地下水资源量为81.91亿m~3,占比超过20%;黄河流域地下水质量以Ⅰ～Ⅳ类为主,劣质地下水主要受总硬度、硫酸盐、铁、溶解性总固体等天然原生组分影响,砷、氟、硒、碘等原生组分超标是流域部分地区地下水饮水安全的主要威胁;2020年与2019年同期相比,黄河流域地下水位呈上游稳定、中游局部上升、下游下降的态势,主要地下水降落漏斗形态基本稳定。针对黄河源区、宁蒙河套平原等重点区段,分析了存在的主要生态环境问题,提出了全面开展流域水文地质与水资源调查评价,深入开展黄河流域及重点地区水平衡分析等工作建议。     

鄂尔多斯白垩系自流水盆地地下水锶同位素特征及其水文学意义

鄂尔多斯白垩系自流水盆地北部为沙漠高原区,南部为黄土高原区。区内经济以农业和畜牧业为主,地下水的污染较弱。地下水中Sr来源于含Sr矿物的溶解。因此,可以利用Sr及^87Sr／^86Sr比值来研究水岩作用和地下水的演化。采自盆地20个Sr及其同位素样品的分析结果表明：在区域上^87Sr／^86Sr比值是不均匀的,西南部^87Sr／^86Sr比值较大（0．711002-0．711570）,其他地区。^87Sr／^86Sr比值较小（0．710378-0．710646）;在局域地下水系统中,埋深小于100m的浅层地下水,Sr含量较低,^87Sr／^86Sr比值较大,而埋深大于100m的深层地下水,Sr含量较高,^87Sr／^86Sr比值较小,并且沿地下水径流方向,sr的浓度越来越高。苏贝淖湖是自流水盆地北部局域地下水系统的一个排泻区,湖水Sr含量较低,而^87Sr／^86Sr比值较大,其Sr同位素组成特征与浅层地下水一致,表明湖水来源于浅层地下水。     

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。     

新疆孔雀河流域地下水演化及其生态效应

近50 a,西北干旱内陆河流域经历了历史时期的水土资源过度开发和近期的生态保护修复的不同阶段,对区域地下水和生态环境产生了重要影响,但地下水长期演化规律及其生态效应认识尚不清晰。以新疆孔雀河流域为典型研究区,基于最新地下水监测数据与历史数据对比,分析流域地下水流场时空演化规律以及流域地下水对河岸带胡杨林的影响作用,探讨地下水长期演化的生态效应。结果表明：1971—2021年,孔雀河流域因过量集中开采地下水引起区域地下水流动系统发生根本性变化,地下水水位整体呈下降趋势,流域内累计降幅大于40 m的面积达204.69 km2,累计降幅20～40 m的面积为1735.81 km2,累计降幅5～20 m的面积为1018.56 km2,并形成地下水降落漏斗;生态输水前,中下游河道长时间断流,河岸带地下水水位埋深累计降幅超过10 m,导致河岸带胡杨林退化萎缩,2016年实施生态输水工程以后,埋深逐渐上升2～4 m,上升至胡杨林生长临界水位以上,2014—2018年天然胡杨林植被覆盖率增大17%。本研究有助于认识西北干旱内陆河流域地下水和生态环境演化规律,为类似区域地下水可持续开发利用与生态保护提供科学参考。     

淮河水污染对环洪泽湖地区浅层地下水影响规律初探

为研究淮河水污染对环洪泽湖地区浅层地下水污染现状及其演变规律,选择位于盱眙北部平原地区鲍集作为地下水污染试验区,并在面上进行了大规模的取样,初步分析结果表明,淮河地表水常年补给浅层地下水,补给资源十分丰富,环洪泽湖地区浅层地下水已遭受严重污染.     

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。     

Groundwater Use in the Selenge River Basin,Mongolia

The Selenge River Basin occupies a total area of 447,000 km2, of which 343,000 km2 is located within Mongolia (the remainder is in Russia). The basin is characterized by an extreme continental climate, consisting of harsh, cold, dry winters and short, hot summers. Annual average temperatures are approximately -4°C and annual rainfall ranges from 220 mm to 450 mm.The Selenge River Basin is a critical groundwater resource for Mongolia. Greater than 55% (~1.5 million) of Mongolia’s population resides within the basin and, during 2003, an estimated average of 700,000 m3/day of water was abstracted from the basin’s groundwater system. The basin services Mongolia’s largest cities and industries (including the rapidly expanding mining sector) as well as important traditional pastoral ranges.     

淮河流域地下水资源概况及开发潜力

淮河流域人均水资源量为475 m3,不足全国人均水资源量(2100 m3)的1/4,且地下水质量较差,水资源供需矛盾突出,严重制约区域社会经济高质量发展.本研究以水循环理论为指导,利用多期地下水资源调查数据,分析了淮河流域地下水资源量、影响因素及可持续开发利用潜力.分析结果显示:淮河流域水循环过程主要受人工开采影响,导...     

珠江流域大气降水稳定性氢氧同位素特征

大气降水稳定同位素的特征对于明确流域水循环过程、水汽来源和气候变化等方面都有重要指示作用。选取珠江流域的广州、桂林、柳州和香港4个站点的IAEA大气降水氢氧同位素数据,对其时空分布特点及影响因素进行了研究。结果显示:该地区降水中氧同位素的变化呈现出旱季高、雨季低的特点。全年尺度下,4个站点主要受温度效应影响,只在旱季有着较为微弱的降水量效应;得到的珠江流域大气降水线方程:δD=8.084δ~(18)O+10.998,R=0.965,对比全球及中国大气降水线方程,都较为接近,证明该地区降水主要遵循瑞利分馏过程;d盈余值的变化呈现出雨季低、旱季高的特征,表明珠江流域水汽主要源于海洋,在旱季受到北方空气南下及局地水循环的影响。