用同位素方法研究额济纳盆地承压含水层地下水的补给

本文通过环境同位素、温度、电导率和人工示踪等方法研究了黑河下游古日乃和额济纳盆地深部承压水的补给源 ,初步揭示了额济纳盆地承压水来自于祁连山的降水 ,是部分祁连山西端雪水直接渗入山前的深大断裂 ,在玉门宽滩山一带注入与之相交的阿尔金断裂 ,然后继续向东补给至巴丹吉林沙漠 ,并顺着古日乃断层补给到额济纳盆地。通过蒸发量计算得到的补给量为 5× 10 8m3/a。黑河流域承压水中的 T(氚 )为 17.8～ 0 .1TU ,地下水的年龄与取样孔的位置有关 ,靠近强渗漏带附近的地下水的年龄只有 2 0～ 30 a。古日乃、拐子湖的湖泊、泉、沼泽等消失的主要原因是由于 5 0 a来温度升高、蒸发量增加和下游抽水量增大的原因。该项研究对于重新认识额济纳盆地、古日乃、巴丹吉林沙漠的地下水补给与黑河下游水资源调度、开发与利用具有十分重大的意义     

水文山流域土壤水δ~(18)O空间分布异质性研究

流域非饱和带和土壤层的空间异质性是构成水文过程非线性的主要根源,也是水文实验研究中的薄弱环节,特别是其空间分布,传统研究集中于等值线类型的定性描述。研究通过实验流域土壤水δ~(18)O这一非饱和带的主要空间变量,结合传统统计和地统计方法分析不同深度土层δ~(18)O的变化机制和分布空间的分布变异情况,为地统计学方法对水文参数空间变异定量的应用提供数据基础。研究结果显示:15 cm土层土壤水δ~(18)O半方差函数空间模型从纯金模型到高斯和指数模型,再回到纯块金模型,变化剧烈。通过蒸发分馏估算其蒸发强度,得到45cm土层最强(11%),且有关离散性质的极差、标准差和偏度差绝对值也都以45cm土层为最大。说明了在这非饱和带过程中,起关键作用的不是所想象的表面土层,而是中部土层,在水文山实验流域则是地面下的45cm土层;45cm土层的δ~(18)O符合高斯模型和指数模型,且高斯模型中块金与基台值之比C_0/(C_0+C_1)接近于零,说明在下渗、蒸发、迁移以及和土壤中原有δ~(18)O融合后,形成更强的空间自相关性。80cm深度参与"混合"机制的是46d前降雨的"老水",其δ~(18)O的空间自相关性变化则呈现明显滞后性,48 h后才呈现出空间的相关性。可见,经典统计学点参数变量和地统计学区域化变量方法在流域水文参数空间定量方面的有效性,同时在流域水文机制方面出现有意外的、特别是与传统概念相悖的现象。     

铀系不平衡在大同南寒武-奥陶系地下水资源研究中的应用

在大同口泉沟南寒武-奥陶系碳酸盐岩地下水资源勘探研究中,应用了铀放射系不平衡方法.由地下水中234U与238U放射性活度比的不平衡对相邻泉域作出区别,划分出岩溶地下水的3种类型,相应于强、中、弱径流条件和不同的含水层环境.利用234U盈亏指标识别了本区各岩溶地下水子系统、相互关系、补给源和混合比及其与侧向补给和侧向排泄的关系.地下水中铀含量和活度比有较大变幅,神头泉有罕见的小于久期平衡的铀放射性活度比.     

巴丹吉林高大沙山表层孔隙水现象的疑义

1997-2003年对巴丹吉林沙漠中不同位置共7个高大沙山和1个流动沙丘表层2m内的孔隙水情况用常规方法作了观测,每年均在相近日期进行。孔隙水量随深度而增大,历年观测期间2m附近的体积含水量约3%,达到相应实测最大持水量的约65%或更高,25cm至1m孔隙水δ18O的正值表明它经过了反复补给-蒸发过程。观测了雨后入渗深度及其在沙丘120m坡面上的分布,另由历年短期能量平衡测验获得沙山陆面蒸发和凝结概念。认为当地年降水量和凝结量不足以对沙山2m表层内的孔隙水现象作出解释,疑另有与大尺度地下水系统相关的补给源。     

环境同位素硫在大同南寒武-奥陶系地下水资源研究中的应用

对山西大同口泉沟南寒武-奥陶系碳酸盐岩地下水(岩溶水)资源的开发研究中,利用不同价态硫富集34S的不同以及硫同位素分馏,主要是硫酸盐和硫化物中δ34S(SO₄2-)、δ34S(HS-)的变化,分析了岩溶水的来源,区分出表征循环交替和补给条件的三种地下水类型和环境,识别出口泉南水文地质区内各个地下水子系统及其相互关系。对岩溶水开发中泉域划分问题,使用硫同位素之间的关系,并结合硫酸盐中氧同位素δ18O(SO₄2-)以及14C关系,表明本区与相邻的两泉域相互独立。岩溶水中δ34S(SO₄2-)、δ34S(HS-)和δ18O(SO₄2-)有很大变幅,神头泉Z1岩溶水有罕见的异常值。     

中国陆地水元素组成的中子活化分析试验

对同期降水、江河水和地下水的元素组成,使用中子活化分析方法作了对比试验。降水取自分布于8个气候带的11个站,其海拔高程为5～3659m,年平均降水量为50～1571mm。河水取自各主要江河包括内陆河和海岛的12个测站以及3个实验流域,并在其附近采集地下水。降水中共检出35种元素,各站有19～31种元素,同期均有空间分布。河水中共检出39种元素,各河分别有21～31种元素。地下水中共检出35种元素,各站有30～32种元素。对其浓度组成作了由大于1000μg/L至小于0.01μg/L的分级综合。有些元素含量超出所报道的世界淡水浓度范围,小于其最低值,甚或远大于其最高值。     

论流量过程线划分的环境同位素方法

自1987年起,在实验流域和代表流域对现行流量过程线划分两种径流成分的环境同位素法的基本假定进行了实验检验.结果表明,由于沉域水文系统同位素条件的复杂性,8项基本假定大多是不正确观念,应用该模型所得结果误差较大.研究认为对天然流域流量过程线使用环境同位素方法划分两种或两种以上径流组分时,必须具有4项必要条件,才能取得合理结果.     

小河测流建筑物量水方法

近年来我国小河站网(包括实验流域)有了很大发展,这对水资源研究、工程水文以及水文学发展,都有重要意义。由于小河的特殊水情(如涨落率大、水流不稳定、水深常较小、洪峰径流模数高而小流量的历时却较长等),用常规流速仪方法测验,组成流量的各种随机不确定度都将大大增加,再加测验中的各种系统不确定度,流量误差往往很大,从而降低了小河站网的价值而达不到予定目的,这是一个应该引起重视和亟待解决的问题。量水方法对高、低水流量有比较统一和合理的精度和准确度,又能连续记录,并符合发展水文遥测的要求,因而受到普遍重视,国外近十几年     

集水区降雨径流晌应的环境同位素实验研究

利用环境同位素氚和氧-18对实验集水区进行降雨和径流响应的研究表明:(1)地面径流必源于本次降雨的概念不确,其中往往有非本次降雨的水量.经对1986年～1989年各次降雨估算表明,非本次降雨贡献最高可达50.5%.(2)非饱和带壤中流和饱和带地下水径流中必有非本次降雨的水量,并与地面径流一样,在次降雨径流过程中有时程变化.(3)对不同径流组成的流量过程,非本次降雨所占的比重不同.通过分析,可知降雨径流相关关系中的一一对应假定不确切,认为:传统的降雨径流经验关系和单位线概念需重新考虑;传统的过程线经验划分方法和现行同位素划分方法的有关基本假定不完全符合实际.     

无机水化学离子在实验流域降雨径流过程中的响应及其示踪意义

为研究无机水化学离子在降雨径流示踪中的可能性,在实验流域实测降雨、地面径流、壤中流、地下水径流过程和流域内17个测孔的地下水过程中,施测了Na+,K+,Ca2+,Mg2+,Cl-,SO₄2-,HCO₃-+CO₃2-,NO₃-,F-,NH₄-,PO₄2-,SiO₂和pH,EC,18O的同步过程,还施测了少数土壤水水样。结果是:①在Ca2+与Cl-/SO₄2-和EC与Na+/(Na++Ca2+)的关系中以及除NO₃-,NH₄-,PO₄2-外的所有离子,都可识别出上述各种径流组分;②径流离子过程均与降雨离子过程相仿,随径流组分从地面到地下而渐趋坦化;③除个例外,离子浓度过程均以降雨为最小并从地面径流到地下水径流渐次增大;④降雨和地下水离子过程表现为径流离子过程的两端元;⑤在降雨和各径流组分中,18O过程与大部分离子过程有一定的同步性。从以上结果认为,降雨并不是流域径流离子输出的主要来源,然而却是形成它的主要控制因素。此外,有关试验结果还对应用Cl-进行地下水补给的估算方法提出了问题。