哈尼梯田麻栗寨河流域降水氢氧同位素特征及其与其他水体的补给关系

发布时间：2018-03-03 08:40

本文选题：大气降水　切入点：氢氧同位素　出处：《云南师范大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：哈尼梯田是一个具有独特自然和文化景观的良性生态系统,水是景观中最活跃最关键的要素。在这个独特景观中,多种水体的相互转换关系和水力联系十分复杂,而降水是其关键环节,深入研究大气降水氢氧稳定同位素特征及其与其他水体的补给关系,将为深入认识哈尼梯田水文循环规律和优化配置水资源提供有力依据。基于此,本文选取哈尼梯田景观核心区典型流域——麻栗寨河流域为研究对象,利用氢氧稳定同位素示踪法,探讨流域内大气降水氢氧同位素的时空特征、水汽来源及其影响因素,在此基础上对比分析不同水体氢氧同位素特征并讨论他们之间的转化关系。主要研究结论如下:(1)大气降水氢氧稳定同位素特征(1)以雨季为主的瞬时水样δ值变幅较大,整体偏负。主要为降水场次的事件尺度所致,降水场次之间差异大因而变幅大;雨季水汽主要源于温暖湿润的海洋气团,并受降水量“稀释”作用,因而δ偏负。大气降水月混合水样δ变化幅度较小,平均值偏负,表明其水汽来源经历了相当成度的贫化过程,其组成特征与昆明、贵阳的十分接近,表明其水汽来源具有相似性。(2)在时间分布特征方面,研究区大气降水δ值整体呈“夏低冬高”的季节变化特征,但11月还出现一个较低的δ值,与其他地区有所区别,这与研究区冬季独特的云雾天气的出现有关。空间分布上流域中游梯田区受二蒸发影响,δ18O整体较上游地区的偏高。(3)分析δ18O与δD的关系,提出研究区降水线方程:δD=8.31δ18O+16.98,方程反应了研究区多雨湿润,降水过程中受二次蒸发影响较小的气候特点;旱雨两季相比,雨季受蒸发作用更为强烈,这一方面与研究区亚热带山地季风气候的雨热同期有紧密联系,另一方面与研究区旱季多云雾天气有关。(4)氘盈余时间变化特征为:雨季较低,旱季较高;空间分布上,氘盈余随海拔升高并不呈“单调递增”关系,而是在流域中游梯田区呈“弱双峰”分布,这与梯田区强烈的云下二次蒸发和水汽循坏有关。利用后向轨迹模型追踪研究区降水水汽来源,结果表明雨季降水主要受来自海洋的西南季风和东南季风的双重影响,旱季主要受大陆气团和西风控制,但也有来自低纬度海洋和短途水汽的补充。(5)影响因素方面,研究区存在显著的降水量效应和湿度效应,而温度效应只在瞬时样中存在,月混合样中甚至出现了微弱的“反温度效应”,显著的降水量效应可能影响和掩盖了温度效应。研究区还存在显著的海拔效应,且雨季海拔效应更加显著。综合衡量各影响因素并进行多元回归分析,表明影响研究区降水氢氧同位素δ值和时空分布特征的因素是多元化多因子共同作用的。(2)对比分析不同水体氢氧稳定同位素特征发现,降水同位素的时间变化大于空间变化,而泉水的空间变化大于时间变化,这主要是由于下渗作用缩小了降水同位素在时间上造成的不均匀性,却未减弱在空间上下渗的同位素不均匀性而造成。研究还发现田水补给来源复杂,变化幅度最大,河水因始终处于坡面的山谷区,接受坡面多方水体补给,因混合平均作用而变化幅度最小,泉水因受人为干扰和田水的扰动变幅也较大。田水和泉水因分别受“主动蒸发”和“被动蒸发”平均值偏大,相比之下河水和降水平均值偏小。(3)通过对不同水体δ18O和δD的关系分析,首次提出研究区的河水线、泉水线和田水线,对比发现降水是其他水体最初始的补给来源,河水与泉水的补给关系最为频繁和紧密,降水和泉水是河水的主要补给源;田水偏离大气降水线最远,受多重因素影响,补给来源甚为复杂;泉水更新最为缓慢,“旧水”停留时间较长,形成过程中受蒸发作用剧烈。(4)通过同位素混合比公式,估算研究区不同水体补给率,结果表明:河水在以降水和泉水为主要补给源时,泉水占59.18%;泉水在以田水和河水为主要补给来源时,河水占57.96%;当降水水汽主要源于当地水汽且以田水和河水为蒸发源时,田水占60.96%。在季节差异上,河水补给差异最大,雨季降水是河水的最大补给源,旱季则是泉水。对于本地水汽对降水的贡献中,田水是最大的贡献者,旱季占60.13%,雨季占68.21%。因此,大面积田水水汽蒸发对当地水汽循环和大气降水的贡献有着不可替代的作用。利用IsoSource计算源贡献率,结果表明:全年,田水是泉水最大的贡献者,旱季则是河水;相反,雨季泉水却是田水最大的贡献者,而河水不论是旱季雨季,降水都是其最大的贡献者,田水和泉水的相互转化使得降水在降落地面后得以最大保持。
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【学位授予单位】：云南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P426.612;P333.1

【参考文献】