甘肃靖远哈思山流域泉水氢氧稳定同位素特征与水分来源探讨

发布时间：2017-10-03 21:27

  本文关键词：甘肃靖远哈思山流域泉水氢氧稳定同位素特征与水分来源探讨

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【摘要】：众所周知,水是所有生态环境因素中最积极、最活跃的因素,而水资源短缺却是当前全球面临的一个严峻问题。针对水资源危机最行之有效的对策是合理利用水资源,了解水循环机理则是合理开发利用水资源的前提。氢氧稳定同位素是水体的天然示踪剂,其主要的研究方法就是广泛应用于现代水文学的稳定同位素技术。目前,氢氧稳定同位素技术主要用于天然降水、流域水文、水资源、径流响应及植物水分来源等方面的研究,提供了传统水文地质方法不能提供的水文地质信息,从而更好地揭示水循环过程及特征。本研究选取西北干旱半干旱地区水文地质条件复杂、水资源极为匮乏,具有重要区域生态效应的哈思山林区作为研究区域。从2013年6月到2014年4月,对大气降水、土壤、泉水进行采样,利用LGR DLT-100液态水同位素分析仪测定水样中的氢氧稳定同位素值:本研究的主要目标是:1)研究大气降水氢氧同位素特征,确定流域内大气降水线,结合气象资料,确定雨水同位素与温度及降雨量的关系;2)分析泉水成因,研究泉水流量的变化特征,判断泉水流量的主要影响因素;3)测定泉水水样中的氢氧稳定同位素值,判断泉水补给来源及影响同位素值的主要因素,认识泉水汇流机制,了解水循环特征。通过对哈思山流域大气降水样的氢氧稳定同位素进行研究,得出当地大气降水线为:δD=7.42767δ18O+17.0345。确定了大气降水中同位素值与温度和降雨量的关系,即随温度升高,同位素值减小;随降雨量增加,同位素值增大,初步判断哈思山林区受季风气候影响。根据降雨的d值(氘过量),判断降雨形成过程受强烈蒸发作用的影响。调查发现哈思山为石质山,泉水为基岩裂隙水且多为自流水,受人为开采的影响不大。用流量计对9个采样点的泉水流量进行逐月测定,研究泉水流量的变化规律及影响因素。结果显示虽然当地大气降雨有季节性变化,但泉水流量无明显的季节性变化。泉水流量与海拔高度呈负相关关系,同时可能受包气带、土壤持水性及汇水面积等因素的影响。测定了泉水水样中氢氧稳定同位素值,研究其变化规律及影响因素,判断泉水补给来源。同位素研究结果显示,氢氧稳定同位素呈现δD=5.7439δ18O-10.6535的线性关系,但没有明显的季节性变化;泉水的补给来源主要是大气降水,且林区受到强烈蒸发作用的影响;此外,泉水的δ18O值与所处的海拔高度之间存在显著的负线性关系,δD值也存在一定的海拔效应,但并不显著。总体而言,哈思山为小流域地区,水循环复杂,影响泉水的因素较多。泉水的产流和分配还需要继续开展研究,从而进一步明确其森林生态水文过程。
【关键词】：哈思山 干旱半干旱地区 大气降水 泉水流量 氢氧稳定同位素
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P641
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 创新点10-11
• 1.绪论11-18
• 1.1 同位素水文学简介11
• 1.2 氢氧稳定同位素及其研究进展11-12
• 1.2.1 氢氧稳定同位素11
• 1.2.2 氢氧稳定同位素研究进展11-12
• 1.3 氢氧稳定同位素在水文学中的应用12-17
• 1.3.1 大气降水12-13
• 1.3.2 流域水文13-14
• 1.3.3 水资源14-15
• 1.3.4 径流响应15-16
• 1.3.5 植物水分来源16
• 1.3.6 小结16-17
• 1.4 本研究的背景及意义17-18
• 2.研究区概况18-22
• 2.1 地理位置概况18
• 2.2 区域地形、地貌特征18-19
• 2.3 土壤、植被特征、生物资源19-20
• 2.4 气候、水文特征20-22
• 3.研究内容及方法22-26
• 3.1 主要研究内容22
• 3.2 技术路线22
• 3.3 样品采集22-23
• 3.4 实验室分析23-26
• 4.结果与分析26-47
• 4.1 降雨及土壤水氢氧稳定同位素研究26-31
• 4.1.1 大气降水研究26-28
• 4.1.2 讨论28-29
• 4.1.3 土壤水研究29-30
• 4.1.4 小结30-31
• 4.2 泉水成因及流量31-36
• 4.2.1 泉水成因31-32
• 4.2.2 泉水流量结果32-35
• 4.2.3 讨论35-36
• 4.2.4 小结36
• 4.3 泉水氢氧稳定同位素特征36-47
• 4.3.1 泉水氢氧稳定同位素结果分析36-37
• 4.3.2 同位素值时空变化37-42
• 4.3.3 泉水同位素氘过量特征42-43
• 4.3.4 泉水同位素与海拔高度的关系43-44
• 4.3.5 讨论44-46
• 4.3.6 小结46-47
• 5.结论与展望47-49
• 5.1 研究结论47
• 5.2 存在的不足之处47-48
• 5.3 展望48-49
• 致谢49-50
• 参考文献50-56
• 附录56-59
• 攻读学位期间的研究成果59

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘凯;刘颖超;孙颖;刘久荣;王树芳;刘宗明;;北京地区地热水氘过量参数特征分析[J];中国地质;2015年06期

2 张文章;王锦国;陈舟;;云南鹤庆西山岩溶地下水同位素及水化学分析[J];工程勘察;2015年03期

3 黄锦忠;谭红兵;王若安;温夏伟;;我国西北地区多年降水的氢氧同位素分布特征研究[J];水文;2015年01期

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5 胡s，

本文编号：966849