呼图壁河流域不同水体的水化学和稳定同位素特征分析

发布时间：2020-05-14 17:06

【摘要】：新疆深居亚欧大陆腹地,地域广阔,气候复杂多变,河流多源于山区,地质构造和地理环境差异显著,降水稀少,是我国典型的内陆干旱区。新疆呼图壁河流域,是天山北坡中段第二大河流,具有完整的山地-绿洲-荒漠系统,呼图壁河流域特殊的地貌特征和地理环境,形成了内陆干旱区特有的水循环模式。本文主要通过对呼图壁河流域不同水体中氢氧同位素的特征以及水体中主要离子浓度的变化进行分析,并在时间和空间上对水体中氢氧同位素的变化特征以及主要离子的变化特征进行研究,刻画水资源构成,为内陆干旱区流域水资源形成及其转化机制提供重要基础和科学依据。主要成果如下:(1)基于各类水体样品的水化学分析数据分析可知各类水体中的PH值表现为:河水积雪融水灌溉井水水库水泉水,河水和地下水中主要离子浓度均表现为:Na+SO42-HCO3-Ca2+Cl-Mg2+K+。河水和地下水的水化学类型均以SO42--HCO3--Na+为主。随着时间变化,河水和泉水由8月到11月期间各主要离子主要呈现减少的趋势,而水库水的变化趋势与其它两种水体相反表现为增加的趋势。(2)河水中的各主要离子整体上表现为由西向东逐渐递减的趋势,河水中的阴离子Cl-、SO42-和阳离子Ca2+、Na+在南北变化趋势上表现为由北向南递增的趋势;而K+、Mg2+在南北方向上表现为上凸型先上升而后下降的趋势;HCO3-在南北方向上表现为由北向南呈线性增长的趋势;球状模型对河水中的Cl-、K+、SO42-、HCO3-以及总盐度的拟合精度较好,高斯模型对河水中的Ca2+、Mg2+、Na+的拟合精度较好,而指数模型河水的PH值的拟合精度较好,对各化学组分进行空间克里格插值发现,河水中各主要离子整体上呈现出由南向北逐渐减少的趋势,军塘湖河的各离子含量基本上都高于呼图壁河的各离子含量。(3)通过Gibbs图和Piper图分析可知该流域内地表水与地下水的主要离子中的影响因素为岩石风化作用和蒸发浓缩型,以岩石风化作用为主,并且该流域内的局地源物质对水体中各离子的贡献率最大;Ca2+主要是由于该流域内碳酸岩以及蒸发岩的风化作用,Na+一般来自于该地区的变质岩和火成岩,SO42-可能是硫酸盐运移到含水层中以及硫酸盐矿物风化作用。通过主要离子Na+、SO42-与保守型离子Cl-的摩尔比表明该地区人类活动对水体有一定的影响。(4)降水同位素值具有明显的季节性差异,年内分布中5-9月表现为降水同位素富集现象,10-4月期间表现为贫化现象,降水同位素值与降水量、气温之间存在明显的正相关关系;河水中氢氧同位素也表现出季节性变化,在空间分布上呼图壁河中氢氧同位素随着高度的增加有减小的趋势,而军塘湖河的氢氧同位素值随着海拔的增高有略微增加的趋势,并且水库水的氢氧同位素值明显较高;呼图壁河流域地下水中的氢氧同位素值季节性变化明显;积雪融水中一天中的积雪融水中的氢氧同位素值随时间变化明显,主要是受温度作用的影响。(5)降水的氘盈余值整体变化幅度显著,降水的氘盈余值表现出明显的季节性差异,6-8月期间氘盈余值却为全年中最低值;河水中氘盈余与降水中的氘盈余变化趋势基本一致,但是变化幅度大不如降水的氘盈余变化那么明显;地下水中氘盈余整体变化幅度较小,并且没有表现出明显的季节性变化规律。(6)河水线位于当地大气降水线的上方,河水线的斜率以及截距与当地大气降水线的斜率以及截距比较接近,说明降水对河水的补给作用。地下水的同位素值的变化范围在河水同位素值的区间内,并且位于当地大气降水线附近,揭示了河水与降水均为地下水的补给水源。积雪融水线的斜率更接近地下水线,这在一定程度上也反映了积雪融水对地下水的补给作用。根据同位素混合比的公式半定量的估算出2014年8月份期间降水对地表水的贡献率为52.8%。
【学位授予单位】：新疆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P342

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