水同位素技术示踪地下水活动

水同位素技术已成为研究地下水的重要手段，有助于从宏观和微观上阐明地下水活动机理。本文分别从环境同位素和人工放射性同位素示踪地下水活动，阐述水同位素技术在解决地下水资源问题所起的独特的作用。     

水化学在新疆伊犁河谷地下水循环中的指示作用

在分析研究区水文地质条件基础上,沿地下水运动方向,重点研究典型剖面水化学在地下水循环演化的指示意义。结果表明:"1号剖面"潜水主要水化学组分浓度在地貌类型(强倾斜砾质、缓倾斜含砾细土、冲洪积细土平原区)分界部位浓度上升,出现峰值。由北向南水化学类型依次为HCO_3—Ca、HCO_3·SO_4—Ca·Mg、HCO_3·SO_4—Ca·Na。"2号剖面"主要阳离子与阴离子具有相同的变化规律,在沿程变化图中出现了一个明显的拐点,即水样F4W04点。从水样点YN01W20到F4W04点,如Ca2+从188.4 mg/L降至48.1 mg/L等。由北向南水化学类型依次为HCO_3·SO_4—Ca·Na、HCO_3·SO_4—Ca·Mg、HCO_3—Ca。水化学结果指示了存在局部循环系统、中间循环系统,地下水以水平方向运移演化特征为主,循环交替强度由北向南逐步减弱,并且地下水循环速率与所处地貌类型紧密相关。     

局部坐标有限分析法及其在腊家滩水源地群孔抽水试验中的应用

本文介绍了一种新的数值计算方法－局部坐标有限分析法，并将其应用于腊家滩水源地群孔抽水试验的数值模拟中，以确定含水层的参数。同时与有限元的结果进行了对比，结果表明，局部坐标有限分析法的结果与实测值吻合较好，且优于有限元结果，说明了局部坐标有限分析法在处理实际地下水流方面是可行的。     

地质构造对生态环境的控制作用分析--以博尔塔拉河为例

博尔塔拉河是天山北麓唯一东西流向的河流,是目前艾比湖的主要补给来源.沿流向分布的温泉隆起、博乐断隆,形成了上、中、下游3个盆地,各盆地的水资源转化均呈现上部渗漏下部溢出.基岩隆起成为盆地的天然地下坝体,在中游形成天然的地下水库.另外河流北部的乌拉斯台隆起调节了支流的水循环.这些造成博尔塔拉河的径流量温泉站夏季最大,而博乐站冬季最大.上游为良好自然草地生态,中游为较好的农田草地生态,下游为荒漠生态.研究认为构造演化决定地貌格局和土壤岩性,它们控制了水体分布与运动和土壤性质,水土状况共同决定植被等生态环境特征.     

非饱和带二氧化碳入侵对表生植物及土壤的影响

非饱和带属于地球关键带,与人类生存环境及安全健康关系密切,而CO₂对生态环境及全球气候变化的影响至关重要。为了探索高浓度CO₂入侵非饱和带对生态环境可能带来的风险,基于长安大学水与环境原位试验场CO₂试验平台,向种植有5种典型植物（黑麦草、小麦、玉米、豌豆和苋菜）的土壤中长期注入浓度为5%、10%和15%的CO₂气体,评估CO₂入侵对植物和土壤的潜在影响。对表生植物及土壤样品（深度为20～30 cm）的理化性质分析表明:高浓度CO₂明显抑制了植物的生长,会导致植株高度、叶片数和果实重量下降;土壤矿相和理化性质也有微小变化,表现为土壤pH值的变化以及氮、有效钾、有效磷等的减少。通过分析植物的光合作用、渗透调节作用以及抗氧化系统的变化,不同的植物对CO₂胁迫表现出不同且复杂的响应,总体上C3单子叶植物黑麦草和C4单子叶植物玉米显示出比其他植物更高的敏感性,表明它们有潜力作为评估CO₂生态影响的指示植物。     

格尔木河流域水面蒸发特征及影响因素分析

水面蒸发是水均衡的重要一项,阐明其变化特征对水资源评价具有重要的指导意义。格尔木河流域是我国西北旱区典型的内陆河流域,面临水资源开发利用与水害减灾双重挑战。前人对流域内水面蒸发相关研究未考虑主控因素及空间异质性,气候变化背景下水面蒸发特征也有待进一步研究。基于格尔木河流域气象观测资料,采用时间序列分析、相关分析和多元回归分析方法,研究了流域上游山区、中游戈壁砾石带及终端尾闾湖的水面蒸发特征及其主要影响因素。结果表明:（1）流域内水面蒸发呈波动下降趋势,但蒸发量空间差异明显,上游山区近60 年蒸发量减少了183.2 mm,中游近60 年减少了1135.1 mm,下游尾闾湖近30年减少了241.7 mm;（2）流域内水面蒸发主控因素不同,上游山区主控因素为气温,中游主控因素为风速,终端尾闾湖主控因素为水域面积;（3）流域内气候变化总体呈暖湿化,与全球气候变化一致,但水面蒸发未随气温升高和降水增加而增加,呈现出“蒸发悖论”特征。研究表明,水面蒸发的空间差异性及其主控因素对旱区流域蒸发和水资源评价具有重要影响。     

霍城县地下水资源构成变化及驱动力分析

地下水资源构成变化及驱动力分析研究对于城市水资源的开发利用、发展规划及城市资源的管理具有实际指导意义。前人对新疆伊犁霍城县的研究多为当年水资源量,未涉及水资源构成变化的讨论。文章采用地下水均衡、数理统计及因子分析等方法,对霍城县近30年地下水资源构成变化及驱动力进行了定量研究。结果表明:1985—2014年霍城县地下水资源总体呈下降趋势,1985—1990年间为正均衡,2000—2014年演变为负均衡。同时地下水资源构成发生了深刻变化,从水均衡法得到河道和渠系入渗补给显著减少,田间入渗补给量持续增加,泉水排泄量减少22.85%,人工开采量增加15.2%;从因子分析法对比出1985—2000年较2000—2014年,水资源构成项中的主要成分与水资源总量的正负相关性发生了改变。泉水排泄量、河道入渗量、水库入渗量与水资源总量的相关性由负相关变为正相关,田间入渗补给及人工开采由正相关变为负相关;水均衡法和因子分析法对地下水资源构成变化分析结果呈现较高的相关性,结果表明人类活动对地下水资源构成产生深刻影响,是造成霍城县地下水资源变化的主要驱动力,其中灌溉面积不断增大的同时,改进灌溉方式提升灌溉水利用系数,使得田间入渗量增加速度较为平缓。人工开采使地下水位持续下降,造成泉水资源量呈阶段性衰减,同时研究区地下水位重新分布,灌溉面积及灌水总量增大,使得蒸发量增大。故而针对各驱动力提出相应节水措施对指导当地水资源的可持续利用有着重要意义。     

西北干旱内陆盆地区裸土蒸发强度

鉴于包气带蒸发的水分是从地表散失,故查明裸土蒸发规律对研究包气带水分蒸发、潜水蒸发问题具有重要意义。为了查明西北干旱内陆盆地区裸土蒸发强度规律,通过开展裸土含水率观测、包气带负压观测等野外原位试验,结合气象资料,对包气带剖面流场特征进行分析,采用有限差分法对裸土蒸发强度进行计算。结果表明：依据包气带水分在垂向上迁移的不同状态,将裸土区包气带剖面划分为水分向上传输带和水分向下迁移带2个带;西北内陆干旱盆地裸土包气带极限蒸发深度为1.2 m;受外界蒸发能力和包气带向上输水能力交替控制作用,盆地内裸土蒸发出现在4月下半月至9月下半月,其中4月下半月至5月裸土蒸发强度最大,平均蒸发强度达0.56 mm/d;裸土蒸发强度平均仅占水面蒸发强度的3.5%,最大达6.7%。     

基于质点运移模型的区域地下水循环规律研究——以陇东盆地为例

地下水循环规律研究是合理开发利用地下水资源的前提。选取陇东盆地泾河段作为研究对象,通过地下水模拟技术,确定了剖面上地下水流动方向,同时将水流系统划分为3个循环系统:局部循环系统、中间循环系统、区域循环系统。得出不同水流系统循环深度及循环宽度,3个循环系统深度依次为20~160m、160~700m、700~1 000m,循环宽度为3~8km、8~34km、34~70km。根据流速分布特征,将流速范围0.01m/d、0.005~0.01m/d、0.005m/d分别划分为强径流带、中等径流带、弱径流带。并对各径流带地下水运行更新时间进行计算,得出强径流带更新时间小于4 109a,中等径流带更新时间为4 109~24 657a,弱径流带更新时间大于24 657a。