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基于环境同位素的豫北平原地表水与地下水转化规律研究

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基于环境同位素的豫北平原地表水与地下水转化规律研究

作者：杨婉菲中国地质大学(北京)

学位级别：硕士

豫北平原是河南省重要的工业和粮食基地,平原内尤其是悬河段黄河水和地下水的动态变化关系着黄河两岸社会经济生态的发展,因此,研究豫北平原的地表水与地下水转化规律显得尤为重要。本研究通过对研究区所处自然地理、区域地质、水文地... 详细信息

豫北平原是河南省重要的工业和粮食基地,平原内尤其是悬河段黄河水和地下水的动态变化关系着黄河两岸社会经济生态的发展,因此,研究豫北平原的地表水与地下水转化规律显得尤为重要。本研究通过对研究区所处自然地理、区域地质、水文地质等条件的分析基础上,结合区域地下水动力场特征,采用环境同位素方法对黄河地表水与地下水的转化规律做定性研究,并以水化学方法予以验证。利用水样的氘氧同位素组成关系分析了地表水和地下水的补给来源与形成环境,利用同位素沿新乡—中牟剖面的分布特征较为准确地划分了黄河地表水侧渗补给地下水的影响带范围,划分了研究区浅层地下水均衡区,利用同位素质量平衡理论计算了黄河水侧渗补给地下水的比例,利用放射性同位素氚判断了研究区地下水的年龄,提升了对豫北平原地表水与地下水转化规律的认识。研究表明:（1）豫北平原悬河段黄河对北岸地下水的补给能力要大于南岸,其侧渗补给地下水的影响范围在水平方向上分为强影响带和最远影响带,黄河以北强影响带范围至少为8.5km,最远影响带范围最远达22km,黄河以南强影响带范围至少为3.4km,最远影响带范围最远达10km;垂向上黄河侧渗补给地下水的范围可达地下100m,主要包含浅层含水层。自小浪底水库建成后,黄河未再发生过断流,黄河侧渗补给地下水的影响带范围保持较为稳定的水平。（2）研究区地表水与地下水均为大气降水成因,黄河水的补给源为沿程接受的降水和上游汇水,浅层地下水补给源为现代降水和黄河侧渗的河水,中层地下水补给源为至少60年以前的大气降水,局部地区接受浅层水越流补给,深层地下水补给源为较为寒冷干旱的更新世大气降水。

关键词：黄河地下水转化规律环境同位素豫北平原

安徽省地下热水水化学和环境同位素特征及成因研究

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安徽省地下热水水化学和环境同位素特征及成因研究

作者：彭吟雪合肥工业大学

学位级别：硕士

随着国民经济的快速发展、人民生活水平的提高,开发利用地热资源己成为人们的广泛共识。地热资源节能环保、用途广泛,环境效益和社会效益突出,具有广阔的开发利用前景。因此,地热资源的合理开发利用已经成为了一个关键的问题。安徽省具... 详细信息

随着国民经济的快速发展、人民生活水平的提高,开发利用地热资源己成为人们的广泛共识。地热资源节能环保、用途广泛,环境效益和社会效益突出,具有广阔的开发利用前景。因此,地热资源的合理开发利用已经成为了一个关键的问题。安徽省具有丰富的地热资源,了解其地下热水的形成原因及历史,对于地热水资源的合理开发和利用具有重要的参考作用。而地热水的物理、化学及同位素特征能够反映其形成条件及过程,因此,对地热水地球化学的研究具有重要意义。本文从水文地球化学的观点出发,以地质条件尤其是地质构造为基础,将地下热水、地表水、浅层常温地下水的氢氧稳定同位素对比作为研究的切入点,结合水化学成分、温度等相关信息对研究区域各个地热显示的地球化学特征进行了具体分析,并在不同构造类型及每一类型的不同构造单元之间进行了比较。本文分析了安徽省地下热水地球化学特征及其循环规律;解释、总结了安徽省地下热水的水文地质成因,深化了对其成因的了解,形成了对安徽省地热水流动系统的新认识;并将安徽省地热水的可持续利用与其水文地质成因相联系,对地下热水的可持续利用程度的高低进行排序归类,从水文地质的角度为安徽省地下热水资源的可持续利用提供了参考依据。

关键词：安徽省地下热水环境同位素水化学成因

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基于环境同位素的红壤坡地水分运移研究

水土保持通报 2012年第3期32卷 1-6页

作者：谢小立尹春梅陈洪松孟薇中国科学院亚热带农业生态研究所亚热带农业生态过程重点实验室湖南长沙410125 桃源农田生态系统国家野外科学观测研究站湖南桃源415700

应用土壤学、水文学研究手段,结合环境同位素示踪技术,从形态学、能量学两个角度,分析了红壤坡地油茶生态系统土壤水分的运移规律以及壤中流的发生机制。结果表明,降雨入渗过程初期0—40cm土层土壤水分受降雨入渗及蒸散发影响最大;40—9... 详细信息

应用土壤学、水文学研究手段,结合环境同位素示踪技术,从形态学、能量学两个角度,分析了红壤坡地油茶生态系统土壤水分的运移规律以及壤中流的发生机制。结果表明,降雨入渗过程初期0—40cm土层土壤水分受降雨入渗及蒸散发影响最大;40—90cm为过渡层次,水分呈上下交替运移。与浅根系荒草地相比,深根系的油茶林更利于壤中流的发生,同一土壤层次油茶林壤中流产流量较大,但峰值流量较低,产流过程开始早,结束晚;浅根系植被的荒草地降雨多以地表径流形式流失,难以入渗蓄水;同一植被状况,产流量、峰值流量、滞后和拖尾均为上层(0—40cm)小于下层(40—110cm)。稳定性氢氧同位素测定结果表明,壤中流的发生条件之一是存在相对的饱和层,且产流主要来自驱替而出的原有土壤水分。

关键词：红壤坡地土地利用方式水分运移(土壤水、壤中流) 环境同位素

环境同位素与示踪方法研究水布垭左坝肩岩溶渗漏

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中国科学技术大学学报 2004年第z1期34卷 337-342页

作者：陈建生凡哲超董海洲河海大学岩土工程研究所江苏南京210098

运用环境同位素和示踪方法对水布垭左坝肩渗漏进行了分析研究,通过左坝肩几个孔中的环境同位素、地下水流向、温度场等多方面数据资料的相互验证,成功预测6#孔附近存在溶洞发育,最终对左坝肩的帷幕优化有一定的指导作用.

关键词：环境同位素示踪方法溶洞

基于环境同位素的滦河流域闪电河段三水转化机制分析

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基于环境同位素的滦河流域闪电河段三水转化机制分析

作者：王蓉内蒙古农业大学

学位级别：硕士

水是植被恢复建设的主要制约因素,为恢复和重建内蒙古境内浑善达克沙地的绿色生态环境,采用环境同位素技术,在对位于浑善达克沙地南缘正蓝旗境内的闪电河流域地表水、地下水、大气降水采样进行氢氧稳定同位素测定的基础上,分析得到“三... 详细信息

水是植被恢复建设的主要制约因素,为恢复和重建内蒙古境内浑善达克沙地的绿色生态环境,采用环境同位素技术,在对位于浑善达克沙地南缘正蓝旗境内的闪电河流域地表水、地下水、大气降水采样进行氢氧稳定同位素测定的基础上,分析得到“三水”间的补给关系,为深入探究当地水文循环和合理利用水资源提供了理论性依据。本文主要通过对“三水”样品中氢氧稳定同位素的测定并结合当地的气象条件,与全球大气降水线作比较,分析当地的季节、气候的改变对环境同位素含量的影响。在综合分析讨论的基础上,得到以下结论：(1)当地大气降水线方程与全球大气降水线和西部降水线方程相比,表明大气降水在降落的过程中受到一定的蒸馏作用,水汽来自于不同比率的源地。随着环境温度的变化、降雨频率及降雨量的增多,大气降水氘盈余值(d)呈先减小后增大的变化趋势。大气降水中δD、δ18O的含量与温度呈正相关性,夏季偏重,冬季偏轻。(2)地表水同位素含量除了受到气象因素的影响,还与地貌、地质构造的变化有关。7月温度最高,水中的δD、δ18O含量最重。(3)地下水同位素含量在时间尺度方面呈现出夏季较秋季富集的特点。在空间分析方面,地下水位埋深对δD、δ18O含量影响较大,埋深越小,同位素含量愈重,埋深越大,含量愈轻,这是由于潜水受到蒸馏作用所致。(4)对河流水体横断面上δD、δ18O的含量分析可知,地表水重于地下水,春季变化范围较小,夏季最为富集,秋季由于残留夏季大气降水的影响,所以河流水体均值变化范围不大,具有季节性特征。(5)“三水”间关系为地表水常年受到大气降水与地下水的混合补给,补给比例受季节、气候因素的影响,发生不同程度的改变。在断面间增量变化的基础上,采用三端元混合比例计算,分析研究区水体补给比例在季节上的变化趋势。夏季,大气降水与上游地表水补给比例较大,春季与秋季地下水补给比例较大。

关键词：地下水地表水大气降水闪电河环境同位素混合比例

李雅庄矿区地下水水化学及环境同位素特征研究

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南水北调与水利科技 2013年第2期11卷 67-70,120页

作者：徐树媛山西省煤炭地质勘查研究院太原030031

根据李雅庄煤矿水文地质勘查成果,对矿区主要含水层地下水水化学特征进行分析,并利用环境同位素方法进行水体来源研究。结果表明李雅庄矿区各含水层地下水水质存在一定差异;石炭系太原组岩溶裂隙水水质类型单一,与二叠系裂隙水相比,阴离... 详细信息

根据李雅庄煤矿水文地质勘查成果,对矿区主要含水层地下水水化学特征进行分析,并利用环境同位素方法进行水体来源研究。结果表明李雅庄矿区各含水层地下水水质存在一定差异;石炭系太原组岩溶裂隙水水质类型单一,与二叠系裂隙水相比,阴离子SO42-含量明显偏低,阳离子Na+含量则明显偏高;奥陶系峰峰组岩溶水水质相对复杂,并呈现出明显的水平分带性;奥陶系上马家沟组岩溶水与峰峰组岩溶水相比,水质类型及阴、阳离子含量均有明显差异。环境同位素研究结果表明,水样δD、δ18 O值偏离当地雨水线较远,说明太原组岩溶裂隙水及奥陶系岩溶水接受大气降水补给条件相对较差;水样氚浓度分析结果说明太原组岩溶裂隙水及奥陶系岩溶水未接受近年大气降水的补给,属于古水和新近入渗水以及二者混合水。

关键词：地下水水化学特征环境同位素

湖北宜昌香溪河流域环境同位素特征及其水循环意义

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地质科技情报 2012年第6期31卷 161-167页

作者：史婷婷陈植华张卫中国地质大学环境学院武汉430074 中国地质大学教育部长江三峡库区地质灾害研究中心武汉430074

为研究鄂西南岩溶山区的水循环过程,以湖北宜昌香溪河流域为研究对象,通过现场调查并结合环境同位素,对香溪河流域地表水和地下水进行了取样,通过测定其氢氧同位素组成,分析了同位素变化特征以及流域地下水和地表水的转换关系及其水循... 详细信息

为研究鄂西南岩溶山区的水循环过程,以湖北宜昌香溪河流域为研究对象,通过现场调查并结合环境同位素,对香溪河流域地表水和地下水进行了取样,通过测定其氢氧同位素组成,分析了同位素变化特征以及流域地下水和地表水的转换关系及其水循环特征。流域水中δD、δ18 O值组成分析表明:流域内各种水体主要分布在当地大气降水线的附近,构成斜率明显小于雨水线的蒸发线,3个子流域δD、δ18 O值的富集程度为:南阳河流域同位素沿程变化的特征反映出:在上游段,水来源不同以及地表水和地下水转换频繁是δD、δ18 O值变化的主要影响因素;在中下游段,流域内地下水流入河流,河水流量逐渐增大,不同的水源混合均匀,经过一定的蒸发作用,δD、δ18 O值的变幅趋于稳定。

关键词：环境同位素岩溶山区水循环香溪河流域

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降水产流同位素径流分割研究进展与展望

地球环境学报 2022年第6期13卷 667-678页

作者：蔺铭益金钊余云龙中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室西安710061 中国科学院大学北京100049 中国科学院第四纪科学与全球变化卓越创新中心西安710061 杭州电子科技大学数据科学与信息计量研究院杭州310018

降水产流是陆地水循环中大气降水补给地表水的重要环节。氢氧稳定同位素的指纹效应能够有效示踪径流的补给来源、路径和地理区域。同位素径流分割模型已从二元分割逐渐发展到三元乃至多元分割模型,多学科交叉也逐渐丰富了径流分割研究... 详细信息

降水产流是陆地水循环中大气降水补给地表水的重要环节。氢氧稳定同位素的指纹效应能够有效示踪径流的补给来源、路径和地理区域。同位素径流分割模型已从二元分割逐渐发展到三元乃至多元分割模型,多学科交叉也逐渐丰富了径流分割研究的方法体系。本文对同位素径流分割在降水产流中的应用进展作了总结分析,介绍了环境同位素(^(2)H和^(18)O)在降水产流研究中的应用现状、存在的不确定性以及处理误差的方法和应用特点。最后对环境同位素在径流分割领域的应用前景进行了论述,提出环境同位素结合GIS、InSAR、ERT等地球物理方法,将进一步深化流域水文要素时空变化的研究。

关键词：环境同位素径流分割误差处理地球物理方法

利用环境同位素信息识别鲁北平原地下水的补给特征

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地质通报 2009年第4期28卷 515-522页

作者：杨丽芝张光辉胡乃松刘春华刘中业中国地质科学院水文地质环境地质研究所河北石家庄050061 山东省地质调查院山东济南250013 山东省地矿工程勘察院山东济南250014

在野外采样的基础上,通过测试分析不同层位地下水中同位素2H、18O、3H的特征和水化学组成,利用同位素2H、18O和3H及水化学方法识别鲁北平原地下水的补给来源,估算黄河水与地下水的转化数量,揭示黄河下游平原区的水文循环特征。研究结果... 详细信息

在野外采样的基础上,通过测试分析不同层位地下水中同位素2H、18O、3H的特征和水化学组成,利用同位素2H、18O和3H及水化学方法识别鲁北平原地下水的补给来源,估算黄河水与地下水的转化数量,揭示黄河下游平原区的水文循环特征。研究结果表明,鲁北平原浅层地下水的主要补给源为当地的大气降水和黄河水(包括引黄灌溉和黄河水渗漏),大气降水与黄河水所占的比例随距黄河的远近而变化。总补给量中,大气降水和黄河水的补给比例分别为86%和14%;深层地下水主要起源于古代大气降水,是在比现在寒冷的气候条件下大气降水入渗形成的。

关键词：鲁北平原降水与黄河水环境同位素地下水补给特征