科尔沁沙地闭流区湖泊水盐平衡与源解析

发布时间：2020-05-08 03:16

【摘要】：本文运用氢氧同位素和水化学相结合的方法,通过野外采样和室内测试,探究了科尔沁沙地阿古拉生态水文试验基地内小型湖泊流域湖水、浅层地下水、中层地下水、深层地下水及降水的氢氧同位素特征、水化学特征。并结合湖泊水位变化,计算了湖泊的水盐平衡。主要结论如下:1.流域内降水为弱酸性淡水,同位素平均值最为贫化,总离子浓度最小;湖水为弱碱性微咸水,同位素值最为富集,总离子浓度最大;各层位地下水为弱碱性淡水,同位素值与总离子浓度都位于降水和湖水之间。且大部分地下水由浅入深过程中,同位素值逐渐偏负,蒸发作用减弱。2.时间变化中,湖水和各层位地下水在6月份δD、δ18O值最大,除深层地下水外的水体在9月份δD、δ18O值均达到最小值,而深层地下水δD、δ18O值在10月份最小,存在补给延滞性。在水化学方面,湖水和各层位地下水的各离子浓度随时间变化没有相同的规律性。空间变化中,随着湖水的流动蒸发浓缩作用变强,湖水的δD、δ180值逐渐偏正,除了 Ca2+外的各离子浓度都增大,而各层位地下水沿程变化很小,并且各断面湖水和地下水混合不均匀。3.流域内的降水线为δD=7.37δ18O+0.84‰,位于GMWL下方,表明降水过程中发生了二次蒸发并且主要受大陆性气团的影响。湖水、浅层、中层和深层地下水蒸发线分别为 δD=5.65δ180-17.68‰、δD=5.82δ180-14.41‰、δD=6.18δ18O-10.92‰、δD=7.05δ18O-2.40‰,都位于LMWL下方并且没有重叠,揭示了降水蒸发程度最小,湖水蒸发程度最大。4.降水为SO42--Ca2+型,湖水为HC03--Na+型,浅层地下水为HC03--Ca2+和S042--Ca2+型,中层地下水为HC03--Na+和HC03--Ca2+型,深层地下水为HC03--Na+型。但5月份深层地下水大多数为HC03--Ca2+型,受到了土壤水融化补给影响。通过控制机制分析可知,浅层地下水和湖水均受到不同程度的岩石风化和蒸发浓缩双重作用,中层和深层地下水主要受岩石风化影响。结合土壤水分的蒸发溶滤,发现湖水既有蒸发作用又有土壤溶滤作用,而各层位地下水以土壤溶滤作用为主,并由浅到深溶滤作用越来越强。通过离子交换分析得知湖水和一部分深层地下水发生了Ca2+→Na+的离子交换作用。5.湖水和各层位地下水的Na+和K+主要来源于蒸发岩溶解和钾长石、钠长石等的风化溶解。不同层位地下水的Mg2+、Ca2+、HCO3-主要来自碳酸盐岩的溶解,还有一部分Mg2T+、Ca2+来自石膏和钙长石的溶解。湖水的Mg2+和Ca2+主要来源于硅酸盐岩、碳酸盐岩和硫酸盐岩的溶解作用。SO4-来源于石膏和硫酸盐岩的溶解,Cl-主要来自于石盐的溶解作用。6.湖水是介于降水和地下水之间的一种混合水体,既有降水的补给,又接受了地下水的排泄。在监测周期内,地下水排泄占湖水总补给量的62.08%,降水占到37.92%。7.利用稳定同位素的质量平衡模型计算出入湖地下水量602876m3,坡面汇流量193682m3,并基于氯离子质量平衡模型得到入湖泉水中氯离子浓度为146.31mg/L。
【图文】：

图１技术路线图逡逑Ｆｉｇ．邋１邋Ｔｈｅ邋ｍａｐ邋ｏｆ邋ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ邋ｒｏａｄ逡逑１．３．邋３创新点逡逑目前，采用稳定同位素和水化学分析相结合的方法针对小型湖泊流域水体的转逡逑化关系和循环过程的研究还很少，并且对同一地理位置不同层位地下水特征的研宄逡逑也不是很完善。基于此，本文选取干旱－半干旱区域内小型湖泊和湖岸不同层位地下逡逑水为研究对象，通过探宄该流域降水、湖水、浅层、中层和深层地下水的氢氧同位逡逑素和水化学特征，，揭示湖泊水体转化过程，为干旱－半干旱区域水循环提供一定的参逡逑考数据。逡逑

６逦科尔沁沙地闭流区湖泊水盐平衡与源解析逦逡逑２研究区概况与样品采集逡逑２．邋１研究区概况逡逑２．１．１自然地理逡逑以科尔沁沙地阿古拉生态水文试验基地为研究区，地理坐标为逡逑１２２°３３＇００＂－１２２°４ｒ0０＂Ｅ，４３°１８’４８＂－４３°２１＇２４＂Ｎ，面积约邋５５ｋｍ２。研究区地形起伏较逡逑大，地面高程在１８５？２３４ｍ。地貌类型多样，固定沙丘、半固定沙丘、流动沙丘、逡逑农田、草甸及湖泊等地貌类型交错分布。南北两端为起伏的沙丘，中间区域为草甸逡逑和湖泊。土壤主要为砂性土类，局部区域分布有壤砂土和沙壤土。表层土壤土质疏逡逑松、土壤颗粒较粗、透水性较好。研宄区植被群落简单，物种多样性差。主要生长逡逑着小叶锦鸡、差巴嘎蒿、冷蒿、和沙蒿等天然植被，种植有大豆、玉米、水稻等农逡逑作物。研究区地理位置和地貌状况如图２所示，ＤＥＭ如图３所示。逡逑
【学位授予单位】：内蒙古农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P342

【参考文献】

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本文编号：2654025