基于同位素与水化学分析法的地下水补径排研究——以苏锡常地区浅层地下水为例

在分析研究区浅层地下水空间分布特征的基础上,采用同位素与化学分析相结合的方法研究苏锡常浅层地下水的补径排条件.利用氢氧同位素的分析结果,建立潜水与微承压水的δD-δ18O%关系曲线,分析潜水含水层与河流、湖泊等地表水体关系;利用放射性同位素氚与14C研究微承水与现代水的补给关系;利用常规的水化学分析方法研究浅层地下水补...     

苏北平原隐伏玄武岩地下水研究

针对苏北平原地表水污染严重,深层承压水成为主开采层,在大量抽取地下水之后,依然存在高水位地区的问题,对连云港、淮安、扬州、泰州和盐城等地的河水、地下水进行采样,测试分析了样品的氢氧同位素以及水化学特征。结果表明:苏北平原承压水氢氧同位素相对于地表水和浅层地下水贫化,并非来自当地降水下渗以及上部含水层越流补给,补给源具有明显的同位素贫化的特征;地下水接受现代降水补给,承压水中测到明显的来自核试验的氚;地下水水岩反应以硅酸盐反应为主,上新世以来东亚地区发生了多期火山喷发,第四纪地层下的隐伏玄武岩地区可能是深层地下水发生水岩反应并产生偏硅酸的主要含水层,而后这些富含偏硅酸的地下水通过断裂带运移到第四纪承压含水层中。     

干旱半干旱荒漠化草原区降水-地表水-地下水同位素分布特征——以达尔罕茂明安联合旗为例

为能揭示出研究尚处于初级阶段的干旱半干旱荒漠化草原区水循环机理,本文应用被视为水体“DNA”探索的同位素示踪方法,对以达尔罕茂明安联合旗为例的干旱半干旱荒漠化草原区所采集的降水、地表水和地下水中同位素含量的时空分布特征进行探究。根据降水氢氧同位素含量及其氘盈余(d)值的变化过程,发现研究区大气降水水汽在夏季主要受海洋季风的影响、冬季主要受蒙古高压影响,而且从时空变化来看研究区地表水和地下水同位素含量随时间变化不大但由于纬度和降水源区不同的影响随着自西向东的空间变化各水体同位素含量逐渐变大。此外,研究区地表水和地下水同位素含量均散落于当地大气降水方程线下方,说明研究区域内地表水和地下水的补给来源主要为降水,并且部分区域地表水与地下水同位素含量分布比较集中,属于交叉分布,说明这些区域还存在地表水和地下水转换互补。     

衢江流域地表水与地下水的转化关系

地表水和地下水之间的转换关系是流域水循环和水环境问题研究的关键.以水化学和氢氧同位素作为示踪剂可以在一定程度上反映流域内地表水和地下水之间的关系.以衢江流域为研究区,分析了流域内地表水、地下水的水化学和氢氧稳定同位素的空间分布规律和演化趋势,定性和定量地揭示了流域内地表水与地下水的转化关系,结果表明:①溶解性总固体(TDS)、pH指标显示研究区地表水与地下水水化学指标空间变化特征相似,两者转化频繁;流域上游主要是地下水补给地表水,中下游则主要是地表水补给地下水;②阴阳离子组分显示:研究区水化学类型主要是HCO3-Ca、HCO3·Cl-Ca类型水,流域内水的最终来源为大气降水;水中离子主要受岩石风化和降水因素影响;③δD-18δO关系显示氢氧同位素含量沿河水流向不断富集;依据氢氧同位素与大气降水线之间的关系,显示出研究区地下水和地表水均受大气降水补给;④地表水与地下水的定量关系显示:研究区上游主要是地下水补给地表水,地下水对地表水的平均贡献率为19.67％,日均补给量为2.73×106 m3/d;中下游主要是地表水补给地下水,地表水对地下水的平均贡献率为22.77％,日均补给量为3.49×106 m3/d.     

淤地坝土壤水来源与分布研究

选取韭园沟流域作为研究对象,通过实地采样,探索流域地表径流、地下水、降水和土壤水等各种水体氢氧稳定同位素分布特征,为研究淤地坝淤积规律和坝控流域中淤积的水沙分布规律提供基础。应用氢氧稳定同位素示踪技术,分析了淤地坝淤积体中土壤水的分布和来源:土壤水的组成中天然降水的含量始终不大;土壤水从浅到深的赋存规律由"较为平均分布、以地表径流为主",逐步变成"地下水为主、地表径流为辅"。结合在纵深方向上的土壤水份分布情况,发现土壤水含水量的变化和同位素的变化存在相同的分布特征。     

淮南煤田潘谢矿区深层地下水氢氧同位素特征分析

从淮南煤田潘谢矿区采集了不同水体(大气降水、地表河水、太原组灰岩水、奥陶系灰岩水和寒武系灰岩水)样品34个,进行溶解性总固体(TDS),δD和δ18 O的测试,分析了不同水体的氢氧同位素组成特征及其成因.结果表明:不同的蒸发斜率以及氘盈余表明潘谢矿区多个灰岩含水层的蒸发作用以及地下水滞留时间的差异.太原组灰岩水与地表水(河流)水力联系相对于奥陶系灰岩水更强,灰岩水(石炭系、奥陶系、寒武系的碳酸盐岩裂隙岩溶水)的同位素组成特征可能因为浅层水与深部地下水的混合.水岩作用等原因导致灰岩含水层表现出了不同程度的氢氧同位素漂移.     

抽水蓄能电站库区水化学特征影响因素及其示踪作用

通过对泰山抽水蓄能电站2009—2020年各类水体水化学特征影响因素的分析,论述了水化学特征变化对库水渗漏的示踪作用。结果显示：泰山抽水蓄能电站库水和地下水均呈弱碱性,水化学类型主要为HCO₃-Ca型,部分为HCO₃-SO₄-Ca、HCO₃-SO₄-Ca-Mg、SO₄-Ca-Mg型,巴山沟地表水水化学类型为SO₄-Ca、SO₄-Ca-Mg型。离子比值分析表明,硅酸岩风化是库水、地下水以及巴山沟地表水水化学离子的主要来源;巴山沟地表水受岩石风化和大气降水的同时控制作用,有未经充分水岩反应的大气降水混入。水化学聚类分析表明,右岸排水廊道和坝后量水堰水样来自库水的渗漏补给,库底廊道量水堰、B2高压支管廊道、6号和1号施工支洞水来源为区域地下水补给。水化学分析结果与水体氢氧同位素分析结果有较高的一致性。     

四川若尔盖湿地国家级自然保护区水体氢氧同位素与水化学特征

【目的】了解若尔盖湿地国家级自然保护区水环境特征、水体补给关系,为合理保护和改善湿地水生态环境提供理论参考。【方法】采用液态水/水汽同位素分析仪测定了氢氧稳定同位素丰度,通过离子色谱仪测定八大离子水化学特征指标,对若尔盖湿地国家级自然保护区不同水体(降水、河水、沼泽水、地下水)的化学参数和氢氧稳定同位素[(δ(D)和δ(¹⁸O)]进行分析,研究该区域水化学类型和同位素空间分布特征,探讨了其形成原因和环境意义。【结果】①湖泊水体、黑河及其入沼泽水体、出沼泽水体的主要化学类型都为$HCO_{3}^{-}$-Ca型(重碳酸钙型水);②若尔盖夏季“大气水线”为δ(D) = 8.28 δ(¹⁸O)+13.86,说明受局地水汽、二次蒸发影响小,但蒸发强烈。偏小的δ(¹⁸O)和δ(D)值,反映了雨季受海洋性暖湿气团的影响,降水集中且丰沛,重同位素沿途受雨水冲刷作用较强的特点。HYSPLIT模拟结果证明若尔盖夏季水汽来源于平稳的西风带,受西风环流控制;③降水是其他水体(河水、沼泽水、地下水)最初始的补给来源;河水斜率与沼泽水斜率相近,趋近平行,说明二者的补给关系最为频繁和密切,其中沼泽水接受黑河的支流——果曲、津曲、阿蒙曲、德纳的补给,而黑河的干流与沼泽则是交汇补给。【结论】若尔盖各水体水化学特征主要受流域水岩作用所调控,水体氢氧稳定同位素特征揭示了流域降水、蒸发、大气环流及水文循环过程。     

拉萨河流域中下游地区水化学及 地表水-地下水转化关系研究

为研究拉萨河流域中下游地区水化学及地表水地下水转化关系,利用水化学资料分析了不同水体水化学和稳定同位素特征,并探讨了地表水-地下水之间的转化关系。结果表明:拉萨河流域中下游地区不同水体中主要离子含量均较低,矿化度较低,呈弱碱性,水化学类型均以HCO_3·SO_4(SO_4·HCO_3)-Ca·Mg(Mg·Ca)型为主。不同水体的水化学组成主要受岩石风化作用控制,且以碳酸盐岩和硅酸盐岩的溶解风化为主。水化学及同位素分析表明:水样点可分为地表水、地下水以及混合区三个区域,说明研究区地表水和地下水水力联系密切,存在明显的转化关系;地表水、地下水、泉水的主要来源均为大气降水,不同水体均受到不同程度的蒸发作用影响;支流地表水主要受地下水补给,拉萨河中下游地表水和地下水存在地段性互补关系,拉萨河是区域地下水的主要排泄通道。     

基于水化学和同位素的典型岩溶水系统溶质演化过程—以西昌市仙人洞为例

仙人洞岩溶水系统是西昌市南部典型的地下水系统,亦是该区饮用水和灌溉用水的唯一水源,对其水源成因和溶质组分演化过程的研究具有重要的科学价值和现实意义。本文以仙人洞岩溶水系统为研究对象,通过分析岩溶水、基岩裂隙水和地表水水化学组分、氢氧同位素和氚同位素特征,探讨了这三类水的成因和溶质演化过程。结果显示：仙人洞三类水阳离子以Ca₂₊为主,阴离子以HCO_3-为主,水化学类型主要为Ca-HCO_3-型水;水化学指标和同位素信息揭示三类水均以大气降水补给为主,但岩溶水属于具有快速通道的深循环、长径流途径的水循环模式,而基岩裂隙水则属于浅表层循环模式。系列水化学图示和离子比值系数表明岩石风化作用、碳酸盐岩溶解和离子交换过程是影响这三类水组分演化的主要化学过程。     

贺州大汤温泉的形成条件及其水化学特征

为了合理开发和保护贺州市南乡镇大汤温泉资源,通过对温泉区地理环境和地质条件的分析来探讨温泉的形成条件,并对温泉水质的化学成分进行测定.贺州市南乡镇大汤地热田是一个带状热储,区域内的几条深大断裂构成其地下热水储热和深循环通道.该温泉以大气降水补给为主,补给区为周边分水岭.由于分水岭的地势较高,地下水在获得降雨补给后,有足够的水头压力沿着构造断裂实现由浅至深再由深至浅循环.在循环过程中,地下水通过热传导从深部地壳中获得热量,并通过与围岩发生的地球化学作用而获得丰富的微量元素.水化学分析表明,南乡温泉出露的热水不仅矿化度低、且富含氟、含偏硅酸和多种有益的微量元素,其氟和偏硅酸含量可达矿水命名标准,具有很高的医疗价值.     

青藏高原特种盐湖与深部火山-地热水的相关性

 青藏高原特种盐湖形成于陆-陆碰撞带,高原深部熔融物质,自第三纪形成始至第四纪时期以来,以火山-地热水形式向上地壳表层携出大量B、Li、Cs等成分。昂拉陵地区是青藏高原盐湖特殊组分Li、B、K、Cs、Rb含量最高的区域,郑绵平等首次在该区域发现中新世火山-沉积二元结构,火山后期与热液活动成为青藏高原盐湖特殊组分的主要来源。青藏高原第四纪地热水分布广泛,全区由南往北划分为5条地热带,其中狮泉河-雅鲁藏布地热带（I）、班公湖-怒江地热带（II）、贵德-南祁连地热带（IV）,地热水中富含B、Li、Cs、Rb、As,这3条地热带周围分布的盐湖中也富集这些元素。青藏高原特种盐湖中B、Li、Cs、Rb、As等元素含量,湖泊水化学带、地热带的特征系数,Rb/Cs、Ni/Co系数以及同位素值,与一般盐湖、海水中不同,而与该区域地热水中相同;同时,特种盐湖水化学特征与地热带中特征具有较好的对应关系。青藏高原盐湖各补给水源中地热水的Li、B、K、Rb、Cs元素含量最高。综上表明,青藏高原特种盐湖中富集的Li、B、Cs等元素,与火山-地热水具有很高的相关性。     

基于水、盐均衡的鄱阳湖TP负荷探究

基于1∶5万DEM, 利用 ARCGIS92 将鄱阳湖流域划分为子流域。以2008年为均衡期, 入湖径流划分为河道径流( 赣江、抚河、信江、饶河、修河) 、区间径流、地下水径流与降水 4 个部分, 通过水量均衡对入湖水量进行修正。进一步研究总磷( TP) 负荷, 结果表明: TP 年总入湖负荷为7758 t, 湖泊滞留比例约为 10% , 河道入湖负荷占总入湖负荷的 87% , 赣江入湖负荷占河道入湖总负荷的57% 。河道径流主要枯水时段多集中在 12 月和 1 月, 以主要枯水时段负荷为单一点源负荷, 推求得到河道径流全年点源、非点源负荷, 二者负荷贡献率平均为 39% 和 61% , 非点源是首要的入湖污染来源。     

环太湖主要入湖河流污染负荷量 对太湖水质的影响及趋势分析

基于2007—2014年环太湖主要入湖河流水量、水质监测资料以及湖区水质监测资料,以CODMn、NH3-N、TP、TN为主要污染指标,阐述入太湖各湖区污染负荷量的时空分配,评估环太湖主要河流入湖污染负荷量对湖区水质时空变化的影响。通过环太湖入湖河流水量分析,考虑污染负荷量的历史长序列变化规律,定量了环太湖入湖河流水量、水质等相关因素对太湖水体污染负荷量贡献率,分析环太湖河流入湖污染负荷量对太湖水质的影响。结果表明,近年来对太湖入湖河流的治理成效,说明对入湖河流污染物的控制是缓解和治理太湖污染负荷输入的重要途径,为制定和实施环太湖河流入湖污染负荷限排总量意见提供参考。     

华南沿海温泉成因探讨

首先分析了华南沿海温泉成因，排除该区多数温泉具局部衰变热，岩浆残余热，断层活动热成因的可能性。重点讨论了地下水深特循环的动力学模型，分析了地下水循环深度（相当于张性断层的规模）和水头压力（相当于地形反差）对泉温和流量的控制作用，并把泉温和流量与理论计算曲线相比，从而得出华南温泉为深循环的成因的结论。分析还得出，较大地形反差和张性大断裂是温泉形成的两个有利条件，如果仅具备其中一个条件，那么张性大断裂（小地形反差）比大地形反差（小断裂）更有利于获得较高泉温。可见，温泉深循环的动力学模型对华南沿海地热资源的预测，开发和利用有一定的指导意义。最后，简要讨论了温泉与地震的关系。     

The ion chemistry of surface and ground waters in the Taklimakan Desert of Tarim Basin, western China

The physio-chemical and chemical features of water in natural conditions are controlled by the weath-ering of bedrocks,local climate,landforms and other geo-environmental parameters. In order to un-derstand the characteristics of water and the origins of the dissolved loads in the rivers and in the ground waters of the Taklimakan Desert,western China,we studied the ions in the water samples col-lected from rivers and wells. We collected water samples from four rivers (Keriya River,Cele River,Tumiya River and Yulongkashi River) in the southern desert and ground water samples from many parts of the desert. Major cations and anions were measured using ion-chromatograph and titration with HCl. The total dissolved solids (TDS),pH and conductivity were examined on site by a portable multi-parameter analyzer. The data show that the water in the rivers of southern Taklimakan is still of fresh water quality and slight alkalinity,although the TDS is comparatively higher than that of many other rivers of the world. The ground water is fresh to slightly saline,with TDS a little higher than that of river water in the study area. The concentration of ions is slightly different between the four rivers in the southern Taklimakan. However,the chemistries of ground water in all samples are to a large degree controlled by sodium and chloride. The ions in the ground water are concluded to be mainly from dissolving of evaporites,consistent with the dry climate in the region,whereas the ions in the rivers are mainly from rock weathering. Low-level human imprints are recognized in the ground water samples also.     

太湖限制排污总量及其管理应用研究

污染物总量控制是指导流域污染源治理和改善湖泊水环境质量的重要措施,基于特定水文条件计算得到的总量控制成果,尽管应用偏安全,却无法反映自然水文过程的动态变化,也不适应污染源全面控制的需要,因此进行湖泊限制排污总量动态变化分析并提出环湖分区入湖水质浓度控制要求,既适应了湖泊自然变化特征,又可以满足流域污染源全面控制与入湖污染负荷定量化管理的实际需要。本文分析了湖泊纳污能力的动态变化特征,提出选择典型水文年和将湖泊与环湖河道作为一个整体进行模拟是进行湖泊限制排污总量核算的关键,并以枯水年作为代表水文年,采用二维数学模型进行了近期太湖纳污能力动态变化模拟及限制排污总量核算,并基于近期太湖限制排污总量研究成果,提出环太湖分区逐月入湖水质浓度的平均值在经过简单的技术修正后,可作为近期太湖各分区入湖河道的水质控制浓度要求,为太湖流域近期水环境定量化管理提供了技术支撑。     

重庆打造"温泉之都"的可行性分析

重庆著名的天然南温泉、小泉、西泉已经断流,北温泉、东泉流量减小,东泉热洞成了干洞子,而今后5年重庆温泉旅游业发展规划是打造"温泉之都".为此,作者在论述重庆地区地下热水水文地质条件,温泉动态发展变化,各温泉之间的相互关系基础之上,分析了开发"温泉之都"的补给条件和储水量,以及"温泉之都"发展纲要中各温泉点之间的相互关系,由此得到开发"温泉之都"的可行性.研究表明,重庆打造"温泉之都"是可行的,但在打造"温泉之都"时要作整体的开采量规划设计,在整体开采量规划设计的条件下再作同一个背斜地下热水系统各开发点开采量规划,这样才能确保"温泉之都"的建设和可持续发展.     

向家坝水电站蓄水对大峡谷温泉的影响

向家坝水电站蓄水以后,大峡谷温泉将沉埋在90 m深的库水下.如何正确评价水库蓄水对大峡谷温泉的影响成为了大峡谷温泉能否异地搬迁重建的关键问题之一.为此采用地质分析与数值分析相结合的方法,从多角度分析计算了向家坝水电站蓄水以后对大峡谷温泉的影响,分析计算结果表明:水库蓄水以后,库水不会通过淹没范围内所涉及的"天窗"(大岩洞-下河坝地区、湾湾滩断层和楼东断层)大量进入温泉水层,对温泉水量和水质影响较小.并且温泉井周边的围岩最大主应力增加0.47～0.60 MPa左右,水平位移增加量6～13 mm,影响深度80 m左右,井周岩石无明显的破坏现象.因此,水库蓄水对温泉井本身无大的影响,温泉可以进行异地搬迁重建.     

Oxygen isotope variation in the water cycle of the Yamzho lake Basin in southern Tibetan Plateau

Given the potential use of stable isotope in the paleoclimate reconstruction from lacustrine records as well as in the local hydrology cycle, it is crucial to understand the processes of stable isotope evolution in catchment in the Tibetan Plateau region. Here we present a detailed study on the water oxygen isotope based on 2 years observation including precipitation, river water and lake water in the Yamzho Lake, south of the Tibetan Plateau. Temporal variation of local precipitation 5180 shows an apparent ＂monsoon cycle＂. In monsoon season, 5180 in waters is lower. In non-monsoon season, δ^18O in precipitation and lake water is higher and higher river δ^18O exists in spring, probably reflecting the effect of land surface evaporation, together with the higher δ^18O values in spring precipitation. It is also found that the surface lake water δ^18O varies seasonally and annually. The lower lake water δ^18O in the late summer is apparently related to the summer monsoon precipitation. The mean δ^18O value of lake water in 2007 is 1.2‰ higher than that in 2004, probably due to the less monsoon precipitation in summer of 2007, as can be confirmed from the precipitation data at the Langkazi meteorological data. It is also found that an obvious shift of vertical lake water δ^18O reflects the fast mixture of lake water. δ^18O values of lake water are over 10‰ higher than those of precipitation and river water in this region due to the evaporation fractionation. The modeled results show that the evaporation process of the lake water is sensitive to relative humidity, and the present lake water δ^18O reflects a relative humidity of 51% in the Yamzho Lake. It shows that the lake will take 30.5 years to reach present lake water δ^18O given a large shift in the input water δ^18O. The modeled results also reveal that surface lake water temperature and inflow δ^18O have slight effect on the isotopic balance process of lake water in the Yamzho Lake.