黄一民
, 宋献方
Huang Yimin, Song Xianfang
中图分类号: F426.6
文献标识码: A
文章编号: 1000-0690（2016）08-1252-09
收稿日期: 2015-09-7
修回日期: 2015-11-12
网络出版日期: 2016-08-20
版权声明: 2016 《地理科学》编辑部 本文是开放获取期刊文献，在以下情况下可以自由使用：学术研究、学术交流、科研教学等，但不允许用于商业目的.
基金资助:
作者简介:
作者简介：黄一民（1980-）,男,湖南汨罗人,博士,讲师,主要从事同位素水文学研究。E-mail: hymin2004@sina.com
展开
摘要
在洞庭湖流域内的长沙、汨罗、怀化对大气降水、地表水（河水）、地下水（泉水、井水）进行了取样,分析了流域内不同水体中稳定水同位素的变化特征以及它们之间的转化关系。研究发现地处亚热带季风区的洞庭湖流域,地表水、地下水中同位素继承了降水同位素冬半年富集、夏半年贫化的特征,但存在不同程度的滞后。同时,降水同位素的变化幅度及波动性明显大于地表水及地下水,而地表水、地下水中同位素较降水中要富集。流域内河水中同位素大致表现出随纬度升高而贫化的趋势,这主要受降水同位素场的影响。流域内长沙河水、井水、泉水中同位素组成均位于大气水线附近且分别大致位于一直线上,这说明大气降水是这3种水体的主要补给源。不同季节河水、井水、泉水中同位素组成与大气水线的比较则进一步反映出了不同水体在不同季节的转化关系。
关键词：
Abstract
In this study, stable water isotope compositions of different water bodies (such as precipitation, river waterfor surface water, spring and well water for ground water) were collected to reveal the characteristics of stable isotopes of different water bodies and conversion among them in Dongting Lake Basin, which located in the south of China. The results show that isotopes of surface and ground water inherit isotopes of precipitation’s rich in winter half year and depleted in the summer half year, and the variation trend of isotopes having been delayed in time. Referring to variation range and fluctuation of different water bodies’ isotope, precipitation’sisotope is more significant than surface and ground water’s. Generally, isotopes of river water is depleted with increasing latitude, which decided by the distribution of precipitation’s isotopes in space. Stable water isotope compositions of river, well and spring water distribute near the local meteoric water line suggests that precipitation is the main recharge source of the three water bodies. Furthermore, comparison of isotopic composition of surface and ground water with local meteoric water line in different season can reflect conversion of different water bodies.
Keywords：
近年来,稳定水同位素（如2H、18O）作为理想的示踪剂已成功应用于水循环机理研究中,如分析形成大气降水的水汽来源[1,2]、判断地下水的补给[3~7]、分割河流流量过程线[8,9],等等。国内采用稳定水同位素技术在青藏高原[10,11]、西北地区[12~15]、华北地区[6,16~18]、南方地区[19,20]对水循环过程进行了研究。上述研究发现降水、地表水、地下水中同位素存在着明显差异,进而揭示了各自研究区水循环的精细过程。对于小流域而言,降水稳定同位素不仅受大尺度天气气候变化的影响,而且局地气象要素和地理条件也会对它们产生影响,伴随降水同位素的变化,地表水、地下水中同位素在时间和空间上也会发生敏感的变化[15]。本研究在中国南方亚热带季风气候区的洞庭湖流域内的长沙、汨罗、怀化对降水、地表水（河水）、地下水（井水、泉水）分别进行了取样,揭示了流域内不同水体中同位素的变化特征以及不同水体之间的水力关系。研究将有助于对东亚季风区水循环过程的深入了解,为流域水资源的合理开发利用提供科学参考。
洞庭湖流域是指洞庭湖水系（洞庭湖平原各河网水道及湘江、资江、沅江和澧水组成）流经的广大地区。洞庭湖流域覆盖湖南省大部和湖北省、广西壮族自治区、贵州省和重庆市的部分地区,流域面积26.28×104km2,占长江流域总面积的14.60%。上述各行政区在流域中面积及比重情况：湖南省20.48×104km2,占78.00%;贵州省3.04×104km2,占11.60%;其余10.40%属桂、川、鄂、重庆。流域受亚热带季风气候影响,多年平均降水量1 427 mm,多年平均年径流量为2016×108m3,约占长江流域地表水资源的21.00%,其比重居长江流域各水系之首。流域内的湘江、资江、沅江和澧水常遇较大暴雨,洪峰流量常超过河道安全泄量,造成洪水灾害。
综合考虑洞庭湖流域水系由南向北汇入洞庭湖以及流域水汽输送特点（西南季风和东南季风共同作用）,本研究将取样点设在流域内的长沙、汨罗和怀化（图1）。2010年1月1日到2012年12月31日,分别在三地对不同水体（降水、河水、井水、泉水）进行了取样。水样采集具体情况如下：① 长沙市：降水取样点位于湖南师范大学的气象园（28.19°N、112.95°E、海拔59 m）。取样期间对大气降水事件（包括降雨、降雪）进行了不间断采集,共采集水样482个,其中雨样474个,雪样8个。同时,取样期间,每月1、6、11、16、21、26日,在长沙市的橘子洲、岳麓山七十三军墓附近、岳麓山山脚湖南师范大学校医院附近分别采集了湘江河水、泉水和井水水样。② 汨罗市：从2011年6月26日起,每月1日、6日、11日、16日、21日和26日在汨罗市（28.83°N、113.28°E）采集井水样。另外,2012年1~12月的每月1日,在汨罗市对汨罗江河水进行了为期1 a的取样。③ 怀化市：2012年1~12月的每月1日,采集了位于怀化市市郊（27.53°N、109.93°E）潕水（沅江支流）的河水以及距河流约100 m的一口水井的井水。降水取样在降水结束时进行,由于降水水样有液态、固态2种,它们的采集方式也有所不同：对于液态的降雨样,直接将其装入30 mL的无色塑料瓶并密封;对于固态的雪样,先将其装入气密性佳的塑料袋中并在靠近根部处扎紧,待室温下自然融化后,再将其装入30 mL的无色塑料瓶并密封。河水、井水取样均在水面以下数厘米处进行,目的在于保证所取水样充分混合和避免受表面水的蒸发等影响导致同位素分馏。上述采集的水样均置于冰箱的冷藏室低温保存。表1给出了水样采集结果。
图1 洞庭湖流域不同水体采样点分布
Fig.1 Distribution of sampling sites for different water bodies in Dongting Lake Basin
表1 洞庭湖流域水样采集情况（个）
Table 1 Samples collected in Dongting Lake Basin
| 年份 | 长沙 | 汨罗 | 怀化 | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 降水 | 河水 | 井水 | 泉水 | 河水 | 井水 | 河水 | 井水 | |||
| 2010 | 156 | 72 | 72 | 72 | ||||||
| 2011 | 180 | 72 | 72 | 72 | 37 | |||||
| 2012 | 146 | 72 | 72 | 72 | 12 | 72 | 12 | 12 | ||
我们采用美国Los Gatos Research公司研发的液态水同位素分析仪对采集的水样进行氢、氧稳定同位素的测定,结果用相对于维也纳标准平均海洋水(V-SMOW)的千分差表示：
式中,
对于一日出现多次降水及一些降水事件进行了多次取样的水样,该日降水中稳定同位素值为当日所有水样的降水量加权平均,计算公式如下：
式中
3.1.1 短时间尺度下同位素变化
为了揭示流域内不同水体中同位素随时间的变化特征,将长沙日降水中δ18O及每月1、6、11、16、21、26日所采集的河水、井水、泉水中δ18O随时间变化绘于图2（注：为了更直观显示河水、井水、泉水中同位素的变化,将此3种水体的同位素值在图2中进行了单独绘制）。同时,表2进一步计算了长沙降水、河水、井水、泉水中稳定同位素的变化幅度、平均值、变差系数。结合图2和表2,可以发现：① 降水中δ18O表现出冬半年富集、夏半年贫化,河水、井水、泉水中δ18O的变化趋势与降水同位素有着较好的一致性,但在时间上存在不同程度的滞后。在亚热带季风气候区,河水、井水、泉水的直接或间接补给源为大气降水,因而它们在一定程度上继承了降水同位素富集与贫化的特征,存在滞后则因降水产生地表、地下径流需经历一定的时间。② 就不同水体中稳定同位素值的变化幅度及变率来看,降水比河水、井水、泉水显著得多。以δ18O为例：降水、河水、井水、泉水的变化幅度依次为17.23‰、3.17‰、5.66‰、4.09‰;从变差系数来看,降水的绝对值（1.86）远超其它3种水体的绝对值（河水、井水、泉水依次为0.11、0.12、0.11）。国内学者在青藏高原那曲河流域[11]、西南地区的贵州荔波凉风洞[21]、华北平原[22]、西北地区的准噶尔盆地[23]也观测到大气降水同位素值的变化幅度较其它水体如土壤水、滴水、河水、地下水的都要大。对于降水而言,由于稳定水同位素的循环发生在大气中,它与水汽源地、水汽输送历史、相变过程、水汽的补充和交换等有关,这使得降水稳定同位素的变化幅度及变率都非常大。而对于地表水及地下水,地表水（如河水）中同位素由于受降水量、地下水和湖泊水体的调节作用而变化幅度较降水要小[11]。另外,大气降水补给地下水（如泉水、井水）的过程中,降水中同位素的变化幅度也会得到削弱,削弱的程度与非饱和带和含水层介质的物理属性、水力参数等有关,随着补给路径和滞留时间的延长,其同位素的变化幅度将越来越小[24~26]。河水、井水、泉水同位素波动性小于降水,一个重要原因是降水补给上述3种水体的过程非常复杂,如对降雨径流的研究发现径流中往往有来自非本次降雨[27],这样降水形成径流的过程将对降水同位素产生均化作用,从而波动性将下降。③ 就不同水体中稳定同位素的平均值来看,降水要比河水、井水、泉水贫化。如降水、河水、井水、泉水中稳定同位素的平均值：δD依次为-44.65‰、-36.75‰、-40.22‰、-37.53‰, δ18O依次为-7.41‰、 -5.96‰、 -6.71‰、-6.71‰。这是由于降水在补给河水、井水、泉水的过程中存在着蒸发,伴随同位素分馏使得这3种水体中同位素较降水要富集。吴华武等[20]发现长沙井水、泉水中δ18O并没有比降水富集,这可能与其样本数量有关。同时,可以看到我们采集的井水、泉水中稳定同位素的平均值差异非常小,如2种水体中δ18O平均值均为-6.71‰。它们差异小的原因有二：一是空间距离近,从而两者的初始补给水体中稳定同位素值差异非常小;二是在下渗过程中,它们经历的蒸发分馏大致相当。
图2 长沙市降水、河水、井水、泉水中δ18O变化
Fig.2 Variations of stable water isotope in precipitation, river water, well water and spring water in Changsha City
表2 长沙市不同水体中稳定同位素
Table 2 Stable water isotopes values in precipitation, river water, well water and spring water in Changsha City
| 水体 | δD(‰) | δ18O(‰) | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 最小 | 最大 | 平均 | 变差系数 | 最小 | 最大 | 平均 | 变差系数 | ||
| 降水 | -122.34 | 27.51 | -44.65 | -2.15 | -15.99 | 1.24 | -7.41 | -1.86 | |
| 河水 | -49.99 | -22.56 | -36.75 | -0.16 | -7.74 | -4.57 | -5.96 | -0.11 | |
| 井水 | -64.68 | -24.79 | -40.22 | -0.17 | -10.16 | -4.50 | -6.71 | -0.12 | |
| 泉水 | -56.27 | -20.03 | -37.53 | -0.15 | -8.81 | -4.72 | -6.71 | -0.11 | |
在比较降水、地表水、地下水的同位素贫富关系时,经常会用到平均值,那么采用算术平均还是加权平均呢?王宁练等[28]发现尽管祁连水文站流量年内不同时期差异很大,但利用流量加权平均值法和简单算术平均值法计算得出的该站河水中δ18O逐月变化趋势完全一致,而且差异很小。另外,杨淇越等[12]分别采用流量加权平均、算术平均对锡林河流域河水同位素平均值进行了计算,结果显示两者差异也非常小。这样看来,地表水、地下水采用算术平均是可行的。然而,降水同位素平均值则不能采用算术平均。如图2中所有降水样同位素的算术平均值δD、δ18O分别为-31.23‰、-5.81‰,将之与河水、井水、泉水稳定同位素的平均值比较,降水较河水、泉水、井水的平均值还要富集,这显然与实际情况不符。
3.1.2 月尺度下同位素的变化
将在长沙每月采集的河水、井水、泉水水样测定的同位素值分别进行算术平均,得到相应月份不同水体同位素的月均值。降水同位素的各月均值采用相应月所有采集的降水水样进行降水量加权平均。从图3可清晰地看到河水、井水、泉水中同位素一年中有2个高值时段：一个高值时段位于冬春,另一个次高值时段在7~9月,前者主要受降水同位素富集影响,后者在降水同位素贫化时反而相对富集,显然与这期间气温高,蒸发强烈有关。另外,每年冬春时分,降水同位素较其它3种水体中同位素富集,这反映了该时期内河水、井水、泉水的主要补给来自前期同位素贫化的降水。
图3 长沙降水、河水、井水、泉水中δD和δ18O逐月变化
Fig. 3 Variations of monthly stable water isotope in precipitation, river, well and springwater
图4 洞庭湖流域内井水、河水中同位素变化
Fig.4 Variation of stable water isotope in well and river water in Dongting Lake
从长沙、汨罗、怀化河水和井水中同位素变化情况（图4）,可以看到,三地河水中同位素均表现为冬半年富集、夏半年贫化,它们与降水同位素存在相似的季节变化,这也从同位素角度印证了亚热带季风区降水是河流的主要补给源。就井水来看,除2010年长沙井水同位素季节波动较大外,三地井水中同位素的季节变化并不明显且波动性较小,尤以埋藏最深的汨罗井水最为平稳。地下水季节变化不明显说明地下水有一致、稳定的补给,较小的波动则源于地下水较长的滞留时间[23]。
对2012年长沙、汨罗、怀化河水、井水中稳定同位素的变化范围、平均值、变差系数进行了计算,结果见表3。可以看出：① 河水中同位素平均值由大到小依次为怀化、长沙、汨罗,大致表现出随纬度升高而下降的趋势。研究发现长江流域地表径流的同位素组成变化主要受降水同位素场的影响[29]。洞庭湖流域降水水汽主要来自西南季风和东南季风输送的水汽[30]。研究指出在亚洲季风区,局地的空气对流、湍流以及下沉对水汽同位素的影响是有限的,换而言之,水汽同位素主要受水汽输送沿途的水汽过程影响[31],这样水汽由低纬向高纬输送过程中,水汽同位素因冷凝而不断贫化,降水同位素也表现出随纬度升高而贫化的现象。② 流域内三地河水、井水中同位素的变差系数各自相差不大,这反映了河水、井水同位素的波动性都较小。
表3 2012年长沙、汨罗、怀化井水、河水中稳定同位素比较
Table 3 Comparison of stable isotopes in well and river water in Changsha, Miluo and Huaihua in 2012
| δD(‰) | δ18O(‰) | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 最小 | 最大 | 平均 | 变差系数 | 最小 | 最大 | 平均 | 变差系数 | |||
| 汨罗 | -48.31 | -24.24 | -38.80 | -0.20 | -8.00 | -5.26 | -6.53 | -0.12 | ||
| 河水 | 长沙 | -46.67 | -29.67 | -37.93 | -0.15 | -7.03 | -5.26 | -6.19 | -0.10 | |
| 怀化 | -43.24 | -26.91 | -34.76 | -0.13 | -6.85 | -5.04 | -5.79 | -0.10 | ||
| 汨罗 | -36.21 | -34.31 | -35.06 | -0.01 | -6.31 | -5.96 | -6.19 | -0.02 | ||
| 井水 | 长沙 | -44.06 | -34.22 | -39.86 | -0.07 | -7.15 | -6.01 | -6.71 | -0.05 | |
| 怀化 | -41.23 | -37.55 | -39.56 | -0.03 | -7.02 | -6.16 | -6.53 | -0.04 |
1961年,Craig计算了全球大气降水中δD和δ18O的关系,得到方程：δD=8δ18O+10,该方程后被称为全球大气水线[32]。全球大气水线揭示在全球平均状况下,水汽在其源地非平衡蒸发以及水汽在凝结过程中平衡分馏条件下降水中稳定同位素比率δD与δ18O之间的对比关系[33]。由于从水汽源区到水汽凝结降落的过程中,影响稳定同位素分馏的因子之间存在差异,这样各地的大气水线存在差异,因而被定义为地区大气水线,它能反映水汽来源以及随后二次混合和再蒸发过程[34]。研究表明,不同水体的δD和δ18O组成和大气水线进行对比可以用来区分研究区域的泉水、河水和井水的来源并阐明其相互转化关系[6]。图5给出了在长沙采集的降水、河水、井水、泉水中δD 和δ18O的关系。从图中可以看到：① 泉水、井水、河水多分布于大气水线附近。这说明泉水、井水、河水的主要补给来源于大气降水,降水在补给这些水体前经历了不同程度的蒸发[16]。② 河水、泉水、井水的蒸发线方程偏离大气水线。对比大气水线和河水、井水、泉水蒸发线的斜率和截距,可以发现：就斜率而言,降水最大（8.57）,河水次之（8.02）,井水、泉水最小且两者的斜率非常相近（分别为7.42、7.40）;就截距来看,降水仍然最大,河水、井水、泉水则相差不大。当水体在未饱和大气中蒸发时,轻同位素优先蒸发和动力分馏效应的共同作用使得蒸发水汽中D 与18O 分馏效应之比加速,从而导致水汽中dδD/dδ18O 和d增大,剩余水体中dδD/dδ18O 和d则会减小[2],即河水、井水、泉水蒸发线的斜率（对应dδD/dδ18O）和截距（对应d）会减小。另外,长沙大气水线偏离全球大气水线,前者的斜率及截距均大于后者。章新平等[35]认为当水汽在非平衡条件下产生凝结（如超饱和现象）,轻同位素相对高的分馏速率将抵消重同位素优先凝结的效应,这样快速凝结过程中稳定同位素的分馏系数小于平衡状态下的分馏系数,结果使得大气水线的斜率大于8。③ 井水、泉水、河水蒸发线与大气水线分别相交于（-7.82‰,-48.47‰）、（-6.66‰,-38.53‰）、（-13.64‰,-98.34‰）。交点反映了地下水、地表水的初始补给源的同位素组分,即能够有效补给地下水、地表水的降水同位素加权平均值[17]。可以看到：井水、泉水的有效补给降水同位素的加权平均值相差不大,且与长沙降水加权平均值（-7.41‰,-44.65‰）较为接近,这说明长沙降水是这两种水体的主要补给源;而河水取样点的有效补给降水同位素的加权平均值与长沙降水加权平均值相差较大,这说明取样点的径流受长沙降水影响较小,主要反映了取样点以上流域的汇水。
图5 长沙降水、河水、井水、泉水中δD和δ18O的关系
Fig. 5 The relationship of δD and δ18O in precipitation, river, well and spring water in Changsha
为了进一步揭示不同季节,不同水体之间的转化关系。我们计算了春、夏、秋、冬四季长沙降水、河水、井水、泉水中δD和δ18O的关系,结果见图6。春季：井水、泉水、河水同位素关系点紧靠大气水线两侧分布,这说明降水补给这3种水体过程中,经历的蒸发较弱,同位素富集不明显。相较而言,河水较多分布于大气水线下方且偏右,反映了这期间河流水位偏低,降水、地下水补给河水。秋季：河水、井水同位素关系点多分布于大气水线下方,且河水较井水偏右,这表明河水同位素较地下水富集,此时河流处于低水位,地下水补给河水;泉水同位素关系点有不少分布于大气水线以上,这表明降水形成泉水的过程中蒸发较弱,这可能与岳麓山特殊地形以及秋季降水稀少,降水到达地表后能快速下渗,蒸发引起的同位素作用弱有关。冬夏两季则正好相反：冬季,河水、井水、泉水同位素关系点多分布于大气水线的下方,即地表水、地下水中同位素较降水要富集（此时河流水位低于地下水位,同位素富集的地下水向河流排泄）;夏季,河水、井水、泉水同位素关系点则多分布于大气水线上方,结合蒸发线方程,可以判断这时期,河流补给主要来源于大气降水,此时河流水位高,河水补给地下水。另外,可发现同位素关系点夏秋季分布集中,冬春季则散布,这显然受降水波动冬春较夏秋显著影响[30]。
图6 不同季节长沙降水、河水、井水、泉水中δD和δ18O的关系
Fig. 6 The relationship of δD and δ18O in precipitation, river water, well water and spring water of four seasons in Changsha
汨罗、怀化两地河水、井水中δD与δ18O的关系(图7)。可以发现,两地河水蒸发线在斜率和截距上比井水的都要大出许多。与长沙井水蒸发线相比,汨罗、怀化两地井水蒸发线明显偏低,汨罗、怀化直线距离达到600 km,但它们的井水蒸发线的斜率和截距相差却非常小,由此可推断,汨罗、怀化两地井水经历了强烈蒸发。
图7 汨罗、怀化两地河水、井水中δD与δ18O的关系
Fig.7 Relationship of δD and δ18O in river and well water in Miluo and Huaihua
1） 地处亚热带季风区的洞庭湖流域,地表水、地下水中同位素继承了降水同位素冬半年富集、夏半年贫化的特征,但存在不同程度的滞后。由于降水补给地表水、地下水的过程中存在蒸发,导致地表水、地下水中同位素较降水要富集。同时,降水同位素的变化幅度及波动性较地表水及地下水要显著。
2） 洞庭湖流域内河水中同位素大致表现出随纬度升高而贫化的趋势,这主要受降水同位素场的影响。
3） 大气降水是河水、井水和泉水的主要补给源。不同季节河水、井水、泉水中同位素组成与大气水线的比较则进一步反映出了不同水体在不同季节的转化关系,如夏季,河水、井水、泉水同位素关系点则多分布于大气水线上方,由此可判断,河流补给主要来源于大气降水,河水补给地下水。
The authors have declared that no competing interests exist.
| [1] |
黑河源区水汽来源及地表径流组成的稳定同位素证据 [J].
<p>通过对黑河源区不同水体稳定氢(<em>δ</em>D)和氧(<em>δ</em><sup>18</sup>O)同位素比率的测定及对过量氘 (d-excess)的计算, 结合美国环境预报中心和国家大气研究中心(NECP/NCAR)再分析资料, 对研究区大气水汽来源及地表径流组成进行了初步研究. 结果表明, 黑河源区各样点降水<em>δ</em><sup>18</sup>O季节变化的一致性表明其水汽来源相同; 夏季, 野牛沟大气降水<em>δ</em><sup>18</sup>O 和<em>δ</em>D 值偏正而d-excess为低值, 冬季降水的<em>δ</em><sup>18</sup>O 和<em>δ</em>D 偏负而d-excess 增加, 其季节变化特征与乌鲁木齐降水同位素特征相似, 显示该区域夏季降水主要来源于西风输送, 冬季降水除受西风控制外还受极地气团的影响. 野牛沟全年较高的d-excess 值表明, 由于地处西北内陆干旱区, 黑河源区不同水体的内循环特征非常明显. 黑河源区不同水体的<em>δ</em>D, <em>δ</em><sup>18</sup>O 和d-excess 时间变化表明不同潜在水源对黑河源区地表径流的贡献不同. 如5~9 月份降水和河水的<em>δ</em>D, <em>δ</em><sup>18</sup>O 和d-excess 及12~2 月泉水与河水的<em>δ</em><sup>18</sup>O 变化的一致性、降水量与出山径流相似的季节变化规律及9 月份融水与河水<em>δ</em><sup>18</sup>O 的显著差异等均说明在黑河源区, 降水对地表径流的主要贡献时段在6~9 月中旬; 冬季主要以基流(以泉水的形式)补给河水为主, 但流量较低.</p>
Isotopic evidence for the moisture origin and composition of surface runoff in the headwaters of the Heihe River Basin.
<p>通过对黑河源区不同水体稳定氢(<em>δ</em>D)和氧(<em>δ</em><sup>18</sup>O)同位素比率的测定及对过量氘 (d-excess)的计算, 结合美国环境预报中心和国家大气研究中心(NECP/NCAR)再分析资料, 对研究区大气水汽来源及地表径流组成进行了初步研究. 结果表明, 黑河源区各样点降水<em>δ</em><sup>18</sup>O季节变化的一致性表明其水汽来源相同; 夏季, 野牛沟大气降水<em>δ</em><sup>18</sup>O 和<em>δ</em>D 值偏正而d-excess为低值, 冬季降水的<em>δ</em><sup>18</sup>O 和<em>δ</em>D 偏负而d-excess 增加, 其季节变化特征与乌鲁木齐降水同位素特征相似, 显示该区域夏季降水主要来源于西风输送, 冬季降水除受西风控制外还受极地气团的影响. 野牛沟全年较高的d-excess 值表明, 由于地处西北内陆干旱区, 黑河源区不同水体的内循环特征非常明显. 黑河源区不同水体的<em>δ</em>D, <em>δ</em><sup>18</sup>O 和d-excess 时间变化表明不同潜在水源对黑河源区地表径流的贡献不同. 如5~9 月份降水和河水的<em>δ</em>D, <em>δ</em><sup>18</sup>O 和d-excess 及12~2 月泉水与河水的<em>δ</em><sup>18</sup>O 变化的一致性、降水量与出山径流相似的季节变化规律及9 月份融水与河水<em>δ</em><sup>18</sup>O 的显著差异等均说明在黑河源区, 降水对地表径流的主要贡献时段在6~9 月中旬; 冬季主要以基流(以泉水的形式)补给河水为主, 但流量较低.</p>
|
| [2] |
我国西南地区降水中过量氘指示水汽来源 [J].
<FONT face=Verdana>为了揭示我国西南地区降水的水汽来源特征，对蒙自和腾冲取样站降水中稳定同位素和过量氘d的变化特征以及它们与温度和湿度的关系被分析. 在季风系统下，降水中d具有明显的季节变化：两站雨季降水中的d相对较低，而旱季降水中的d相对较高. 相关分析表明，降水中d与整层大气温度和湿度的关系具有一致性. 综合考虑降水中d和δD与大气湿度的关系，可认为影响蒙自和腾冲站降水稳定同位素变化的主要原因与降水的气团性质有关，降落雨滴的蒸发富集作用相对较轻. 在雨季，我国西南地区降水的水汽主要来源于低纬度海洋，空气湿度大，降水中d小，受沿途降水冲刷作用的影响，降水中稳定同位素比率较低；在旱季，受大陆性气团的影响，我国西南地区降水的水汽主要来源于西风带的输送和内陆再蒸发水汽的补给，空气湿度小，降水中稳定同位素比率和d较大. </FONT>
Vapor origins revealed by deuterium excess in precipitation in southwest China.
<FONT face=Verdana>为了揭示我国西南地区降水的水汽来源特征，对蒙自和腾冲取样站降水中稳定同位素和过量氘d的变化特征以及它们与温度和湿度的关系被分析. 在季风系统下，降水中d具有明显的季节变化：两站雨季降水中的d相对较低，而旱季降水中的d相对较高. 相关分析表明，降水中d与整层大气温度和湿度的关系具有一致性. 综合考虑降水中d和δD与大气湿度的关系，可认为影响蒙自和腾冲站降水稳定同位素变化的主要原因与降水的气团性质有关，降落雨滴的蒸发富集作用相对较轻. 在雨季，我国西南地区降水的水汽主要来源于低纬度海洋，空气湿度大，降水中d小，受沿途降水冲刷作用的影响，降水中稳定同位素比率较低；在旱季，受大陆性气团的影响，我国西南地区降水的水汽主要来源于西风带的输送和内陆再蒸发水汽的补给，空气湿度小，降水中稳定同位素比率和d较大. </FONT>
|
| [3] |
Processes that control water chemistry and stable isotopic composition during the refilling of Lake Ngami in semiarid northwest Botswana [J].https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2015.04.050 URL [本文引用: 1] 摘要
Lake Ngami in semiarid Botswana was dry until 2009 when it began filling with water because of regional increases in precipitation and from redirection of water to the lake from distributaries of the Okavango River. We measured the physical, chemical and stable isotopic composition of lake water collected at 2502cm below the surface along a 651802km axial transect from the inflow river to the distal end of the lake. Our objective was to determine the processes that control water properties and to establish baseline values for future temporal and spatial comparisons. The major ionic concentrations (e.g., Cl 61 , Na + , Ca 2+ ) and the stable oxygen ( δ 18 O) and hydrogen ( δ D) isotope ratios show three distinct regions of increasing concentrations and isotopic enrichment, respectively along the transect. The δ 18 O vs. δ D data plot along the Okavango Delta evaporation line and suggest modification of lake water by evaporation. The proportions of the major ions in the inlet water and in the lake were similar and log02Cl 61 vs. log02Na + suggests an evaporative enrichment of solutes. The segmentation of the major solutes and the δ 18 O and δ D into three regions along the axial transect results from differential evaporation of lake recharge from 2010, 2011 and 2012, and are thus controlled by the residence time of recharge in the lake. Unlike the major ions, the dissolved inorganic carbon (DIC) concentrations and the stable carbon isotopic ratios ( δ 13 C) of DIC increase along the axial transect to about midway in the lake, and then reach steady state. The δ 13 C of dissolved organic matter in the inlet river and lake averaged 656125.702±020.3‰ while that for particulate organic carbon decreased from 656124‰ in the inlet river to 656128‰ in the lake from water column productivity. Carbon cycling in Lake Ngami is controlled by evaporation which increase DIC concentrations and equilibration between carbon in DIC and atmospheric CO 2(g) . The results show the importance of evaporation and residence time in controlling the solute chemistry and the dominance of atmospheric CO 2(g) in controlling carbon cycling during the filling stages of lakes in arid environments.
|
| [4] |
Relationships between precipitation, soil water and groundwater at Chongling catchment with the typical vegetation cover in the Taihang mountainous region, China [J].
|
| [5] |
北京市不同水体中D和18O组成的变化及其区域水循环指示意义 [J].Magsci 摘要
分析参与水循环过程的不同水体中D和<sup>18</sup>O组成的变化特征，是应用氢氧稳定同位素示踪技术研究水循环机理的必要前提。对北京地区的大气降水、地表水(河、库)、地下水(包括泉水)中的D和<sup>18</sup>O组成作了对比分析。结果表明，北京平原区大气降水中的D和<sup>18</sup>O组成存在显著的季节变化，是不同季节大气降水水汽来源的不同所致，即主要受控于季风气候，而区域气象条件只是次要影响因素；北京地区地表干流中δD和δ<sup>18</sup>O的均值介于大气降水和地下水的相应值之间，表明在维持有一定河川径流量方面，地下水的向河排泄在枯水期发挥着重要作用；各干流中D和<sup>18</sup>O组成存在明显的空间变化，且沿着各径流方向总体有增大的趋势；地下水中的D和<sup>18</sup>O组成也存在明显的空间变化，其中在浅层地下水中的特征反映出含水层所处的气候比较干燥的蒸发盆地的特点，而在垂向上自上而下由大到小的变化趋势则反映了全新世以来气温总体上逐渐变暖的气候变化特征；泉水与普通地下水在D和<sup>18</sup>O组成上的一致性，表明它们之间存在比较密切的水力联系。根据这些研究结果还进一步分析了研究区的区域水循环机理和不同水体之间的相互作用和转化机制。
Variations of δD and δ18O in Water in Beijing and Their Implications for the Local Water Cycle. Magsci 摘要
分析参与水循环过程的不同水体中D和<sup>18</sup>O组成的变化特征，是应用氢氧稳定同位素示踪技术研究水循环机理的必要前提。对北京地区的大气降水、地表水(河、库)、地下水(包括泉水)中的D和<sup>18</sup>O组成作了对比分析。结果表明，北京平原区大气降水中的D和<sup>18</sup>O组成存在显著的季节变化，是不同季节大气降水水汽来源的不同所致，即主要受控于季风气候，而区域气象条件只是次要影响因素；北京地区地表干流中δD和δ<sup>18</sup>O的均值介于大气降水和地下水的相应值之间，表明在维持有一定河川径流量方面，地下水的向河排泄在枯水期发挥着重要作用；各干流中D和<sup>18</sup>O组成存在明显的空间变化，且沿着各径流方向总体有增大的趋势；地下水中的D和<sup>18</sup>O组成也存在明显的空间变化，其中在浅层地下水中的特征反映出含水层所处的气候比较干燥的蒸发盆地的特点，而在垂向上自上而下由大到小的变化趋势则反映了全新世以来气温总体上逐渐变暖的气候变化特征；泉水与普通地下水在D和<sup>18</sup>O组成上的一致性，表明它们之间存在比较密切的水力联系。根据这些研究结果还进一步分析了研究区的区域水循环机理和不同水体之间的相互作用和转化机制。
|
| [6] |
基于环境同位素技术的怀沙河流域地表水和地下水转化关系研究 [J].https://doi.org/10.3321/j.issn:1006-9267.2007.01.012 URL [本文引用: 2] 摘要
地表水和地下水是流域水循环的重要组成部分,流域内地表水和地下水之间的相互作用历来是流域水循环研究的关键环节.环境同位素和水化学作为水循环研究中的示踪剂,可以有效地揭示流域内地表水和地下水之间的转化关系.在对位于北京市怀柔区的怀沙河流域进行现场调查并对泉水、河水和井水采样进行氢氧稳定同位素和水化学组成测定的基础上,分析了流域内沿河道不同部位的泉水、河水和井水的氢氧稳定同位素和水化学组成的空间分布规律和演化趋势.依据泉水出露的高程和氧同位素含量之间的关系,揭示出泉水的氧同位素高程效应,为推断泉水的补给来源提供了理论依据; 运用氯离子质量平衡方法,估计了流域内年平均地下水补给率.根据地下水补给来源,联系流域内水文地质状况和现场调查结果,以及对比怀沙河流域和密云水库以上的潮白河流域20世纪60～90年代同期降雨径流系数,初步推断出流域内相当一部分地下水来源于流域之外高程较高的区域,流域为非封闭流域.在综合分析的基础上,结合氢氧稳定同位素和水化学组成及流域内地形地质和水系特征,分析了流域内不同部位地表径流和地下径流对河川径流的相对贡献,并揭示了地表水和地下水之间的补给-排泄相互转化关系.
Relationship of surface water and groundwater transformation based on environment isotope techniques in Huaihe River Basin. https://doi.org/10.3321/j.issn:1006-9267.2007.01.012 URL [本文引用: 2] 摘要
地表水和地下水是流域水循环的重要组成部分,流域内地表水和地下水之间的相互作用历来是流域水循环研究的关键环节.环境同位素和水化学作为水循环研究中的示踪剂,可以有效地揭示流域内地表水和地下水之间的转化关系.在对位于北京市怀柔区的怀沙河流域进行现场调查并对泉水、河水和井水采样进行氢氧稳定同位素和水化学组成测定的基础上,分析了流域内沿河道不同部位的泉水、河水和井水的氢氧稳定同位素和水化学组成的空间分布规律和演化趋势.依据泉水出露的高程和氧同位素含量之间的关系,揭示出泉水的氧同位素高程效应,为推断泉水的补给来源提供了理论依据; 运用氯离子质量平衡方法,估计了流域内年平均地下水补给率.根据地下水补给来源,联系流域内水文地质状况和现场调查结果,以及对比怀沙河流域和密云水库以上的潮白河流域20世纪60～90年代同期降雨径流系数,初步推断出流域内相当一部分地下水来源于流域之外高程较高的区域,流域为非封闭流域.在综合分析的基础上,结合氢氧稳定同位素和水化学组成及流域内地形地质和水系特征,分析了流域内不同部位地表径流和地下径流对河川径流的相对贡献,并揭示了地表水和地下水之间的补给-排泄相互转化关系.
|
| [7] |
A study of the groundwater cycle in Sri Lanka using stable isotopes [J].https://doi.org/10.1002/(SICI)1099-1085(199907)13:103.0.CO;2-0 URL [本文引用: 1] 摘要
Abstract The characteristics of the groundwater cycle were researched using stable isotope technology in western Sri Lanka where climatic conditions change greatly within a relatively short distance. The effects of local climate, surface water and topography on the groundwater cycle in the study area with similar geological conditions were investigated. Sri Lanka can be divided spatially into a dry zone, an intermediate zone and a wet zone, and also temporally into the rainy season and the dry season. The zonal characteristics of the groundwater cycle were also elucidated using stable isotopic technology. As an input δ diagram of precipitation in the study area, there are obvious seasonal changes in the isotopic composition and a magnitude effect, both in the wet zone and dry zone. In the wet zone, the slope of the regression line between δ D and δ 18 O and deuterium excess is close to 8 and 10, respectively. However, in the dry zone, the slope of the regression line between δ D and δ 18 O and deuterium excess is much less than 8 and 10, respectively. In the wet zone, there is an obvious seasonal change in the isotopic composition of groundwater. The groundwater was recharged by precipitation during the whole year. The isotopically lighter groundwater was found at the valley bottom in the rainy season there. Under the very heavy precipitation conditions, the slope of the regression line between δ D and δ 18 O and deuterium excess for groundwater was close to 8 and 10, respectively. In other cases, the slopes of the regression lines are less than 8. In the dry zone, the groundwater was recharged by precipitation only in the rainy season. The isotopically lighter groundwater was found on the ridge of the valley in the rainy season. The slope of the regression line between δ D and δ 18 O and deuterium excess for groundwater was much less than 8 and 10, respectively. Copyright 08 1999 John Wiley & Sons, Ltd.
|
| [8] |
Storm Runoff Generation in Humid Headwater Catchments: 1. Where Does the Water Come From? [J].https://doi.org/10.1029/WR022i008p01263 URL [本文引用: 1] 摘要
Production of storm runoff in highly responsive catchments is not well understood. We report in these papers a comprehensive set of hydrometric and natural tracer data for rainfall, soil water, and streamflow for catchments in the Tawhai State Forest, Westland, New Zealand, which reveal some of the important runoff processes. The catchments are small (< 4 ha), with short (< 300 m) steep (average 34掳) slopes and thin (< 1 m) permeable soils. Long-term (1977-1980) weekly observations of oxygen 18, electrical conductivity, and chloride in the stream, groundwater, and rain in the main study catchment indicate that catchment outflow reflects a well-mixed reservoir with a mean residence time of approximately 4 months. A preliminary storm hydrograph separation using oxygen 18 (for a storm hydrograph exceeded by only 22% of events since 1979) indicates that only 3% of storm runoff could be considered "new" (i.e., current storm) water. Rapid subsurface flow, such as macropore flow, of new water therefore cannot explain streamflow response in the study area. More detailed hydrograph separation studies on throughflow as well as streamflow are described in parts 2 (M. G. Sklash et. al., this issue) and 3 (M. G. Sklash et. al., unpublished manuscript, 1986).
|
| [9] |
论流量过程线划分的环境同位素方法 [J].
自1987年起,在实验流域和代表流域对现行流量过程线划分两种径流成分的环境同位素法的基本假定进行了实验检验.结果表明,由于沉域水文系统同位素条件的复杂性,8项基本假定大多是不正确观念,应用该模型所得结果误差较大.研究认为对天然流域流量过程线使用环境同位素方法划分两种或两种以上径流组分时,必须具有4项必要条件,才能取得合理结果.
On the hydrograph separation traced by environmental isotopes.
自1987年起,在实验流域和代表流域对现行流量过程线划分两种径流成分的环境同位素法的基本假定进行了实验检验.结果表明,由于沉域水文系统同位素条件的复杂性,8项基本假定大多是不正确观念,应用该模型所得结果误差较大.研究认为对天然流域流量过程线使用环境同位素方法划分两种或两种以上径流组分时,必须具有4项必要条件,才能取得合理结果.
|
| [10] |
青藏高原南部羊卓雍错流域稳定同位素水文循环研究 [J].
稳定同位素被广泛应用于湖相沉积中古气候重建以及区域水文循环研究.通过分析青藏高原南部羊卓雍错流域2年的降水、河水和湖水样品测得的氧稳定同位素结果,分析了其时空变化特征,并通过建立该流域湖水稳定同位素循环模型,模拟了不同环境因子对湖水中氧稳定同位素平衡过程的影响.研究结果表明,该流域中降水、河水和湖水δ18O具有显著的季节和年际差别,同时,表现出明显的"季风循环".季风期,降水、河水和湖水δ18O值较低;非季风期降水和湖水δ18O值较高,河水δ18O值在春季较高.由于蒸发分馏作用,流域内湖水δ18O比降水δ18O和河水δ18O高约10‰.模拟结果表明,湖水蒸发过程对于相对湿度的变化非常敏感,在湖面相对湿度为51%时,湖水δ18O经过30.5年达到目前的-4.7‰水平.湖水表层水温和补给水δ18O变化对湖水δ18O平衡影响较小.
Oxygen isotope variation in the water cycle of the Yamzho Lake Basin in southern Tibetan Plateau .
稳定同位素被广泛应用于湖相沉积中古气候重建以及区域水文循环研究.通过分析青藏高原南部羊卓雍错流域2年的降水、河水和湖水样品测得的氧稳定同位素结果,分析了其时空变化特征,并通过建立该流域湖水稳定同位素循环模型,模拟了不同环境因子对湖水中氧稳定同位素平衡过程的影响.研究结果表明,该流域中降水、河水和湖水δ18O具有显著的季节和年际差别,同时,表现出明显的"季风循环".季风期,降水、河水和湖水δ18O值较低;非季风期降水和湖水δ18O值较高,河水δ18O值在春季较高.由于蒸发分馏作用,流域内湖水δ18O比降水δ18O和河水δ18O高约10‰.模拟结果表明,湖水蒸发过程对于相对湿度的变化非常敏感,在湖面相对湿度为51%时,湖水δ18O经过30.5年达到目前的-4.7‰水平.湖水表层水温和补给水δ18O变化对湖水δ18O平衡影响较小.
|
| [11] |
青藏高原那曲河流域降水及河流水体中氧稳定同位素研究 [J].
根据青藏高原中部那曲河流域1998年夏季测得的上下游中稳定同位素的日变化,并与同期观测的流域降水中稳定同位素比较,分析了河水中δ<sup>18</sup>O的变化特征,初步研究了该流域的稳定同位素水文循环过程.河水中δ<sup>18</sup>O的变化幅度远小于降水,它是降水中δ<sup>18</sup>O、降水量以及地表蒸发过程共同作用的结果.研究发现湖水对于稳定同位素变化起着显著的调节作用.河水中δ<sup>18</sup>O与流域降水中δ<sup>18</sup>O的差异可能反映了该流域强烈的地表和湖面蒸发作用.
Study on stable isotope in river water and precipitation in Naqu River basin , Tibetan Plateau.
根据青藏高原中部那曲河流域1998年夏季测得的上下游中稳定同位素的日变化,并与同期观测的流域降水中稳定同位素比较,分析了河水中δ<sup>18</sup>O的变化特征,初步研究了该流域的稳定同位素水文循环过程.河水中δ<sup>18</sup>O的变化幅度远小于降水,它是降水中δ<sup>18</sup>O、降水量以及地表蒸发过程共同作用的结果.研究发现湖水对于稳定同位素变化起着显著的调节作用.河水中δ<sup>18</sup>O与流域降水中δ<sup>18</sup>O的差异可能反映了该流域强烈的地表和湖面蒸发作用.
|
| [12] |
锡林河流域地表水和浅层地下水的稳定同位素研究 [J].
2006年4—9月,在从锡林河源头沿河流进行地表水和地下水同位素样品采集和分析的基础上,利用全球降水同位素监测网(GNIP)包头站的大气降水稳定同位素资料,结合锡林河流域的气象和水文资料,对锡林河流域大气降水、地表水和地下水稳定同位素进行了研究.结果表明:地下水中δ18O和δD值分别集中在-11.7‰～-14.9‰和-80‰～-89.5‰范围内,δ18O沿地下水流向有增加的趋势,大部分地下水中δ18O的季节波动性不大;河流干流δ18O和δD的年算术平均值从源区的-12.8‰和-94.5‰到入锡林河水库处的-10.0‰和-79.3‰,差值分别约为3‰和15‰.河水中的δ18O值沿流程增加而增大的现象可归结为受含有较高δ18O值的地下水补给作用和河水的蒸发作用的共同影响,其中对δ18O蒸发富集的研究显示,蒸发引起δ18O富集值为1‰.通过地下水线(GWL)和地表水线(SWL)及区域大气降水线(LMWL)的对比分析发现,在径流季节,降水对地表水的贡献小,地下水是地表水主要的补给源,地表径流基本是地下水的排泄.
A study of isotope hydrology in shallow groundwater and stream water in the Xilin River Basin.
2006年4—9月,在从锡林河源头沿河流进行地表水和地下水同位素样品采集和分析的基础上,利用全球降水同位素监测网(GNIP)包头站的大气降水稳定同位素资料,结合锡林河流域的气象和水文资料,对锡林河流域大气降水、地表水和地下水稳定同位素进行了研究.结果表明:地下水中δ18O和δD值分别集中在-11.7‰～-14.9‰和-80‰～-89.5‰范围内,δ18O沿地下水流向有增加的趋势,大部分地下水中δ18O的季节波动性不大;河流干流δ18O和δD的年算术平均值从源区的-12.8‰和-94.5‰到入锡林河水库处的-10.0‰和-79.3‰,差值分别约为3‰和15‰.河水中的δ18O值沿流程增加而增大的现象可归结为受含有较高δ18O值的地下水补给作用和河水的蒸发作用的共同影响,其中对δ18O蒸发富集的研究显示,蒸发引起δ18O富集值为1‰.通过地下水线(GWL)和地表水线(SWL)及区域大气降水线(LMWL)的对比分析发现,在径流季节,降水对地表水的贡献小,地下水是地表水主要的补给源,地表径流基本是地下水的排泄.
|
| [13] |
黑河流域不同水体中δ18O的变化 [J].Magsci 摘要
水资源短缺和合理利用是干旱半干旱区黑河流域面临的一个严峻问题,解决问题的关键是要深入了解水循环机理,而分析不同水体中环境同位素变化特征是应用同位素示踪技术研究水循环机理所必须的前提。根据测得的黑河流域降水、河水和地下水中δ<sup>18</sup>O,分析了取样期间不同水样δ<sup>18</sup>O的变化,揭示了降水中δ<sup>18</sup>O存在显著的温度效应、季节效应、高程效应以及与降水量的正相关关系;河水中δ<sup>18</sup>O的时空变化特征,即出山口地区河水中δ<sup>18</sup>O统计值低于山区和盆地,山区河水中δ<sup>18</sup>O的时间分布与大气降水一致,出山口河水中δ<sup>18</sup>O时间分布与大气降水相反,河水中δ<sup>18</sup>O沿黑河流程存在显著递增趋势;地下水中δ<sup>18</sup>O在张掖变化幅度较大,在临泽较均一且9月份普遍高于6月份,而在高台则分为显著的2组,较高的一组9月份普遍低于6月份。研究了不同因素对水循环过程中δ<sup>18</sup>O变化的影响及相互作用,为同位素技术在黑河流域水循环研究中的应用提供科学依据。
Variation of δ18O in water in Heihe river basin. Magsci 摘要
水资源短缺和合理利用是干旱半干旱区黑河流域面临的一个严峻问题,解决问题的关键是要深入了解水循环机理,而分析不同水体中环境同位素变化特征是应用同位素示踪技术研究水循环机理所必须的前提。根据测得的黑河流域降水、河水和地下水中δ<sup>18</sup>O,分析了取样期间不同水样δ<sup>18</sup>O的变化,揭示了降水中δ<sup>18</sup>O存在显著的温度效应、季节效应、高程效应以及与降水量的正相关关系;河水中δ<sup>18</sup>O的时空变化特征,即出山口地区河水中δ<sup>18</sup>O统计值低于山区和盆地,山区河水中δ<sup>18</sup>O的时间分布与大气降水一致,出山口河水中δ<sup>18</sup>O时间分布与大气降水相反,河水中δ<sup>18</sup>O沿黑河流程存在显著递增趋势;地下水中δ<sup>18</sup>O在张掖变化幅度较大,在临泽较均一且9月份普遍高于6月份,而在高台则分为显著的2组,较高的一组9月份普遍低于6月份。研究了不同因素对水循环过程中δ<sup>18</sup>O变化的影响及相互作用,为同位素技术在黑河流域水循环研究中的应用提供科学依据。
|
| [14] |
运用氧稳定同位素研究黑河中游盆地地下水与河水转化 [J].Magsci 摘要
在西北干旱区内陆河流域盆地,地表水与地下水转化频繁,研究地表水与地下水转化对于有效地开发利用水资源和预测地下水环境的变化具有重要的意义.运用地下水和地表水中稳定同位素δ<sup>18</sup>O值存在明显差异的特点,在黑河中游盆地沿不同河段地表水和地下水现场取样,进行同位素分析.结果表明:在黑河中游盆地绿洲灌溉区,农田灌溉严重影响了地下水和地表水之间的转化,导致地下水补给地表水的增加.运用质量守恒原理,定量分析了黑河中游盆地黑河地下水与地表水转化的转化量,为正确评价和合理利用水资源奠定了基础.
Exchange of groundwater and River Water in a Basin of the Middle Heihe River by Using δ18O. Magsci 摘要
在西北干旱区内陆河流域盆地,地表水与地下水转化频繁,研究地表水与地下水转化对于有效地开发利用水资源和预测地下水环境的变化具有重要的意义.运用地下水和地表水中稳定同位素δ<sup>18</sup>O值存在明显差异的特点,在黑河中游盆地沿不同河段地表水和地下水现场取样,进行同位素分析.结果表明:在黑河中游盆地绿洲灌溉区,农田灌溉严重影响了地下水和地表水之间的转化,导致地下水补给地表水的增加.运用质量守恒原理,定量分析了黑河中游盆地黑河地下水与地表水转化的转化量,为正确评价和合理利用水资源奠定了基础.
|
| [15] |
乌鲁木齐河流域不同水体中的氧稳定同位素 [J].
采用乌鲁木齐河流域历年采集的降水、表层粒雪、冰川融水和河川径流等水样资料,分析了取样期间不同水样中氧稳定同位素的变化,揭示了降水中氧稳定同位素变化存在着明显的温度效应,而温度效应又与海拔高度有关;表层粒雪和冰川融水中氧稳定同位素则无明显的高度效应;冰川融水中的氧稳定同位素比率小于河川径流中的氧稳定同位素比率。评估了不同影响因子对水循环过程中稳定同位素变化的影响及相互作用,为稳定同位素技术在水循环研究中的应用提供了实例。
Stable oxygen isotope in water mediums in Urumqi River basin.
采用乌鲁木齐河流域历年采集的降水、表层粒雪、冰川融水和河川径流等水样资料,分析了取样期间不同水样中氧稳定同位素的变化,揭示了降水中氧稳定同位素变化存在着明显的温度效应,而温度效应又与海拔高度有关;表层粒雪和冰川融水中氧稳定同位素则无明显的高度效应;冰川融水中的氧稳定同位素比率小于河川径流中的氧稳定同位素比率。评估了不同影响因子对水循环过程中稳定同位素变化的影响及相互作用,为稳定同位素技术在水循环研究中的应用提供了实例。
|
| [16] |
基于氢氧同位素与水化学的潮白河流域地下水水循环特征 [J].
为了研究变化环境下潮白河流域地下水水循环规律,通过现场调查,结合环境同位素及水化学应用,对潮白河流域浅层和深层地下水采样,测定其氢、氧环境同位素及水化学成分,通过分析其变化特征判明地下水的补给来源以及各含水层的相互联系。降水和地下水中的环境同位素<em>δ</em>D和<em>δ</em><sup>18</sup>O组成分析表明,降水是山前地下水的主要补给源,山区浅层地下水受蒸发影响非常强烈。水化学研究结果表明,山区地下水水质以 Ca<sup>2+</sup>和 HCO<sup>-</sup><sub>3</sub>为主,属Ca<sup>2+</sup>-Mg<sup>2+</sup>-HCO<sup>-</sup><sub>3</sub>型地下水。山前地下水类型为Ca<sup>2+</sup>-Mg<sup>2+</sup>-HCO<sup>-</sup><sub>3</sub>、 Na<sup>+</sup>-K<sup>+</sup>-HCO<sup>-</sup><sub>3</sub>、Mg<sup>2+</sup>-Ca<sup>2+</sup>-HCO<sup>-</sup><sub>3</sub>和 Ca<sup>2+</sup>-Mg<sup>2+</sup>-Cl<sup>-</sup>-SO<sup>2-</sup><sub>4</sub>。平原区地下水为Mg<sup>2+</sup>, Na<sup>+</sup>和HCO<sup>-</sup><sub>3</sub>。滨海冲积海积平原为Ca<sup>2+</sup>-Mg<sup>2+</sup>-HCO<sup>-</sup><sub>3</sub>型和Ca<sup>2+</sup>-Mg<sup>2+</sup>-Cl<sup>-</sup>-SO<sup>2-</sup><sub>4</sub>型地下水。水化学分析证实了越流补给的存在。Ca<sup>2+ </sup>和 HCO<sup>-</sup><sub>3</sub>离子均呈山区高、山前和平原低、而滨海增高的趋势。沿潮白河流向地下水类型变化为:Ca<sup>2+</sup>-Mg<sup>2+</sup>-HCO<sup>-</sup><sub>3</sub> Na<sup>+</sup>＝K<sup>+</sup>-HCO<sup>-</sup><sub>3</sub> Ca<sup>2+</sup>-Mg<sup>2+</sup>-HCO<sup>-</sup><sub>3</sub>。
Characteristics of groundwater cycle using deuterium, oxygen-18 and hydrochemistry in Chaobai River Basin.
为了研究变化环境下潮白河流域地下水水循环规律,通过现场调查,结合环境同位素及水化学应用,对潮白河流域浅层和深层地下水采样,测定其氢、氧环境同位素及水化学成分,通过分析其变化特征判明地下水的补给来源以及各含水层的相互联系。降水和地下水中的环境同位素<em>δ</em>D和<em>δ</em><sup>18</sup>O组成分析表明,降水是山前地下水的主要补给源,山区浅层地下水受蒸发影响非常强烈。水化学研究结果表明,山区地下水水质以 Ca<sup>2+</sup>和 HCO<sup>-</sup><sub>3</sub>为主,属Ca<sup>2+</sup>-Mg<sup>2+</sup>-HCO<sup>-</sup><sub>3</sub>型地下水。山前地下水类型为Ca<sup>2+</sup>-Mg<sup>2+</sup>-HCO<sup>-</sup><sub>3</sub>、 Na<sup>+</sup>-K<sup>+</sup>-HCO<sup>-</sup><sub>3</sub>、Mg<sup>2+</sup>-Ca<sup>2+</sup>-HCO<sup>-</sup><sub>3</sub>和 Ca<sup>2+</sup>-Mg<sup>2+</sup>-Cl<sup>-</sup>-SO<sup>2-</sup><sub>4</sub>。平原区地下水为Mg<sup>2+</sup>, Na<sup>+</sup>和HCO<sup>-</sup><sub>3</sub>。滨海冲积海积平原为Ca<sup>2+</sup>-Mg<sup>2+</sup>-HCO<sup>-</sup><sub>3</sub>型和Ca<sup>2+</sup>-Mg<sup>2+</sup>-Cl<sup>-</sup>-SO<sup>2-</sup><sub>4</sub>型地下水。水化学分析证实了越流补给的存在。Ca<sup>2+ </sup>和 HCO<sup>-</sup><sub>3</sub>离子均呈山区高、山前和平原低、而滨海增高的趋势。沿潮白河流向地下水类型变化为:Ca<sup>2+</sup>-Mg<sup>2+</sup>-HCO<sup>-</sup><sub>3</sub> Na<sup>+</sup>＝K<sup>+</sup>-HCO<sup>-</sup><sub>3</sub> Ca<sup>2+</sup>-Mg<sup>2+</sup>-HCO<sup>-</sup><sub>3</sub>。
|
| [17] |
基于氢氧同位素的岔巴沟流域地表水--地下水转化关系研究 [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0930.2009.01.002 URL [本文引用: 1] 摘要
以黄土高原丘陵沟壑区岔巴沟流域为研究对象,通过2005年6 月、8月两次对地表水、地下水采样,分析8D、818O、电导率(EC)和pH的变化,研究了岔巴沟流域的地表水一地下水转化关系.河水的氢氧同位素和 EC沿河道变化大;主河道河水的δ值沿程富集,而EC在6月份时逐渐增加而8月份则先减小后增大;地下水δ值变幅较小而EC变化大.结果表明,旱季,河水 接受以泉水为主要排泄形式的地下水补给,流量很小,在部分河段甚至干涸,仅在中游部分河段,由于河道两侧地下水位下降,基流或降雨径流对地下水形成一定的 补给,但在其它河段没有明显的补给;雨季,降雨径流的退水过程快,洪水补给地下水的时间短且局限在河道两侧,洪峰过后,地表径流源于基岩裂隙泉以及各支沟 淤地坝拦蓄的降雨径流,中游河水接受基岩裂隙泉水及各支流的补给量增加,而下游支流及泉水流量小,对地表径流量的贡献小,地表水沿程经历强烈蒸发,仅河道 附近的地下水接受河水补给.淤地坝减少地下水排泄,增加地下水的转化量以及淤积层、地表径流的矿化度,但尚未明显影响地下水水质.
Interactions between surface water and groundwater in Chabagou Catchment using hydrogen and oxygen isotopes. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0930.2009.01.002 URL [本文引用: 1] 摘要
以黄土高原丘陵沟壑区岔巴沟流域为研究对象,通过2005年6 月、8月两次对地表水、地下水采样,分析8D、818O、电导率(EC)和pH的变化,研究了岔巴沟流域的地表水一地下水转化关系.河水的氢氧同位素和 EC沿河道变化大;主河道河水的δ值沿程富集,而EC在6月份时逐渐增加而8月份则先减小后增大;地下水δ值变幅较小而EC变化大.结果表明,旱季,河水 接受以泉水为主要排泄形式的地下水补给,流量很小,在部分河段甚至干涸,仅在中游部分河段,由于河道两侧地下水位下降,基流或降雨径流对地下水形成一定的 补给,但在其它河段没有明显的补给;雨季,降雨径流的退水过程快,洪水补给地下水的时间短且局限在河道两侧,洪峰过后,地表径流源于基岩裂隙泉以及各支沟 淤地坝拦蓄的降雨径流,中游河水接受基岩裂隙泉水及各支流的补给量增加,而下游支流及泉水流量小,对地表径流量的贡献小,地表水沿程经历强烈蒸发,仅河道 附近的地下水接受河水补给.淤地坝减少地下水排泄,增加地下水的转化量以及淤积层、地表径流的矿化度,但尚未明显影响地下水水质.
|
| [18] |
基于δD和δ18O及水化学的永定河流域地下水循环特征解析 [J].https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2007.03.011 Magsci [本文引用: 1] 摘要
运用环境同位素和水化学成分作为水循环研究的示踪剂, 揭示了永定河流域中下游地下水循环特征。通过现场调查并对浅层和深层地下水采样, 进行室内水化学和氢氧同位素组成测定, 分析了流域内深层和浅层地下水的氢氧同位素和水化学组成的空间分布规律和演化趋势, 揭示了流域地下水循环特征。结果表明, 降水是山前地下水的主要补给源, 地下水在接受降水的补给后经过了不同程度的蒸发作用, 山区受蒸发影响较小, 平原区较大, 尤其是平原区浅层地下水呈现出强烈的蒸发浓缩作用; 水化学特征表现为自西部山区到山前平原至滨海平原, 自浅层到深层, 地下水的矿化度逐渐升高; 平原区浅层和深层地下水含水层之间存在明显的越流补给现象; 沿海地区未发现海水入侵现象。
A study of groundwater cycle in Yongding River Basin by using δD, δ18O and hydrochemical data. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2007.03.011 Magsci [本文引用: 1] 摘要
运用环境同位素和水化学成分作为水循环研究的示踪剂, 揭示了永定河流域中下游地下水循环特征。通过现场调查并对浅层和深层地下水采样, 进行室内水化学和氢氧同位素组成测定, 分析了流域内深层和浅层地下水的氢氧同位素和水化学组成的空间分布规律和演化趋势, 揭示了流域地下水循环特征。结果表明, 降水是山前地下水的主要补给源, 地下水在接受降水的补给后经过了不同程度的蒸发作用, 山区受蒸发影响较小, 平原区较大, 尤其是平原区浅层地下水呈现出强烈的蒸发浓缩作用; 水化学特征表现为自西部山区到山前平原至滨海平原, 自浅层到深层, 地下水的矿化度逐渐升高; 平原区浅层和深层地下水含水层之间存在明显的越流补给现象; 沿海地区未发现海水入侵现象。
|
| [19] |
四川九寨沟水循环系统的同位素示踪 [J].Isotope Tracer on Water Cycly System in Jiuzaigou, Sichuan. |
| [20] |
湘江流域中下游长沙地区不同水体中δ18O、δD的变化 [J].
<p>根据2010 年在长沙地区所收集的降水、河水、泉水和井水水样资料，分析了取样期间不同水样稳定同位素的变化特征，并结合湘江长沙段水位和相关气象资料，揭示了降水中δ<sup>18</sup>O、δD因水汽来源不同而其表现出冬半年高、夏半年低的特点；由于降水降落于地表后，地表对降水滞留作用而使得河水、泉水和井水中δ<sup>18</sup>O、δD的波动幅度明显小于降水中δ<sup>18</sup>O的波动幅度；在汛期，河水中δ<sup>18</sup>O算术平均值大于降水，在枯水期河水中δ<sup>18</sup>O比泉水和井水中δ<sup>18</sup>O要大；河水线(RWL)的斜率和截距与全球大气水线(GMWL)比较接近，说明该地区位于季风区河流的补给主要来自大气降水，井水线(WWL)的斜率和截距比泉水线(SWL)要小，这表明降水入渗形成井水过程中经历的蒸发作用要比形成泉水要强，井水补给比泉水补给要复杂。这为今后研究该地区地表水-地下水-大气降水之间转换关系提供了科学依据，对掌握“三水”间转换规律和合理开发利用水资源具有重要的意义。</p>
The variations of δ18O and δD in different water bodies of Changsha Region, Middle-and-Low Reach of the Xiangjiang River.
<p>根据2010 年在长沙地区所收集的降水、河水、泉水和井水水样资料，分析了取样期间不同水样稳定同位素的变化特征，并结合湘江长沙段水位和相关气象资料，揭示了降水中δ<sup>18</sup>O、δD因水汽来源不同而其表现出冬半年高、夏半年低的特点；由于降水降落于地表后，地表对降水滞留作用而使得河水、泉水和井水中δ<sup>18</sup>O、δD的波动幅度明显小于降水中δ<sup>18</sup>O的波动幅度；在汛期，河水中δ<sup>18</sup>O算术平均值大于降水，在枯水期河水中δ<sup>18</sup>O比泉水和井水中δ<sup>18</sup>O要大；河水线(RWL)的斜率和截距与全球大气水线(GMWL)比较接近，说明该地区位于季风区河流的补给主要来自大气降水，井水线(WWL)的斜率和截距比泉水线(SWL)要小，这表明降水入渗形成井水过程中经历的蒸发作用要比形成泉水要强，井水补给比泉水补给要复杂。这为今后研究该地区地表水-地下水-大气降水之间转换关系提供了科学依据，对掌握“三水”间转换规律和合理开发利用水资源具有重要的意义。</p>
|
| [21] |
贵州凉风洞大气降水-土壤水-滴水的δ18O信号传递及其意义 [J].
<p>通过对贵州荔波凉风洞(LFD)大气降水、土壤水、土壤气、洞穴滴水以及滴水对应的现代化学沉积物氧(氢)同位素组成的系统监测, 发现LFD土壤水和滴水主要来源于当地大气降水; 3种水(大气降水、土壤水和滴水)氧同位素值的变化幅度在年内依次减小, 分别在0~-10‰, -2‰~-9‰和-6‰~-8‰之间; 3种水氧同位素值之间存在大致协调同步的季节变化规律: 雨季偏轻, 旱季偏重; 地表蒸发作用导致滴水氧同位素年算术平均值相对于大气降水值偏重约0.3‰以上. 计算结果验证了LFD系统中洞穴次生化学沉积物形成过程基本达到了氧同位素平衡, 利用洞穴沉积物氧同位素值恢复和重建古气温和降水量是可行的, 但应注意研究区地表蒸发作用对氧同位素值的调节作用.</p>
Transmission of oxygen isotope signals of precipitation-soil water-drip water and its implications in Liangfeng Cave of Guizhou, China.
<p>通过对贵州荔波凉风洞(LFD)大气降水、土壤水、土壤气、洞穴滴水以及滴水对应的现代化学沉积物氧(氢)同位素组成的系统监测, 发现LFD土壤水和滴水主要来源于当地大气降水; 3种水(大气降水、土壤水和滴水)氧同位素值的变化幅度在年内依次减小, 分别在0~-10‰, -2‰~-9‰和-6‰~-8‰之间; 3种水氧同位素值之间存在大致协调同步的季节变化规律: 雨季偏轻, 旱季偏重; 地表蒸发作用导致滴水氧同位素年算术平均值相对于大气降水值偏重约0.3‰以上. 计算结果验证了LFD系统中洞穴次生化学沉积物形成过程基本达到了氧同位素平衡, 利用洞穴沉积物氧同位素值恢复和重建古气温和降水量是可行的, 但应注意研究区地表蒸发作用对氧同位素值的调节作用.</p>
|
| [22] |
基于氢氧同位素的华北平原降水入渗过程 [J].
华北平原地下水浅埋区水循环主要以垂直方向上的入渗、蒸发和蒸腾的方式存在,同位素可以作为一种有效"示踪剂"揭示降水入渗补给地下水的过程。选择华北平原中、东部地下水浅埋区的衡水和沧州为典型实验点,研究不同降水特征、土壤质地和植被条件下入渗过程的差异性。结果表明,土壤非均质条件下(沧州),降水入渗补给过程中伴随着蒸发、植被蒸腾作用以及与土壤前期水分的强烈混合作用,活塞流入渗的同时土壤100 cm深度可能还存在大孔隙优先流;土壤均质条件下(衡水),降水向下均匀入渗,入渗速度较快,土壤水运动以新水基本代替老水的活塞流为主要形式,并经过强烈的蒸发浓缩作用补给地下水。
Appliance of oxygen and hydrogen isotope in the process of precipitation infiltration in the shallow groundwater areas of North China Plain.
华北平原地下水浅埋区水循环主要以垂直方向上的入渗、蒸发和蒸腾的方式存在,同位素可以作为一种有效"示踪剂"揭示降水入渗补给地下水的过程。选择华北平原中、东部地下水浅埋区的衡水和沧州为典型实验点,研究不同降水特征、土壤质地和植被条件下入渗过程的差异性。结果表明,土壤非均质条件下(沧州),降水入渗补给过程中伴随着蒸发、植被蒸腾作用以及与土壤前期水分的强烈混合作用,活塞流入渗的同时土壤100 cm深度可能还存在大孔隙优先流;土壤均质条件下(衡水),降水向下均匀入渗,入渗速度较快,土壤水运动以新水基本代替老水的活塞流为主要形式,并经过强烈的蒸发浓缩作用补给地下水。
|
| [23] |
准噶尔盆地降水、土壤水和地下水中δ18O和δD变化特征----以中国生态系统研究网络阜康站为例 [J].
本实验的研究材料(融雪水、雨水、土壤水、地下水)采集于2006年3-6月,取自位于古尔班通古特沙漠南缘中国科学院阜康荒漠生态系统研究站及北沙窝实验点,对其氢氧稳定性同位素比率δ18O和δD的测定结果进行了分析,研究了降水、土壤水稳定同位素变化特征,揭示干旱荒漠区降水和土壤水的关系。研究结果表明,表层10cm土壤水受降水的直接影响,其δ18O具有与降水相同变化的趋势;地表浅层土壤水的稳定性同位素比率介于雪水和雨水之间;不同时间剖面土壤水的δ18O和重量含水量均为表层10 cm变化最大,具有向下变幅逐渐减少的趋势。地下水中δ18O在不同季节变化差异不大,地下水有一致、稳定的水源供应。本研究为稳定同位素技术在水循环研究中的应用提供了实例,也为古尔班通古特沙漠生态系统维持与恢复提供科学依据。
Variation characteristics of oxygen and hydrogen stable isotope in precipitation, soil water and groundwater in the Junggar Basin.
本实验的研究材料(融雪水、雨水、土壤水、地下水)采集于2006年3-6月,取自位于古尔班通古特沙漠南缘中国科学院阜康荒漠生态系统研究站及北沙窝实验点,对其氢氧稳定性同位素比率δ18O和δD的测定结果进行了分析,研究了降水、土壤水稳定同位素变化特征,揭示干旱荒漠区降水和土壤水的关系。研究结果表明,表层10cm土壤水受降水的直接影响,其δ18O具有与降水相同变化的趋势;地表浅层土壤水的稳定性同位素比率介于雪水和雨水之间;不同时间剖面土壤水的δ18O和重量含水量均为表层10 cm变化最大,具有向下变幅逐渐减少的趋势。地下水中δ18O在不同季节变化差异不大,地下水有一致、稳定的水源供应。本研究为稳定同位素技术在水循环研究中的应用提供了实例,也为古尔班通古特沙漠生态系统维持与恢复提供科学依据。
|
| [24] |
环境同位素在水循环研究中的应用 [J].
环境同位素广泛存在于自然界水体中,在降水、地表水、地下水、土壤水和植物体内相互转化的水循环过程中,同位素的分馏效应导致不同水体具有不同的同位素含量。利用不同水体同位素含量之间的差异,可研究它们之间的相互转化方式及转化量。介绍了环境同位素在大气降水和降水-地表水-地下水“三水”之间转化中的研究进展,并阐述了其在水循环应用中存在的问题及应用前景。
Wen Xiaohu et al.Application of environmental isotopes in water cycle.
环境同位素广泛存在于自然界水体中,在降水、地表水、地下水、土壤水和植物体内相互转化的水循环过程中,同位素的分馏效应导致不同水体具有不同的同位素含量。利用不同水体同位素含量之间的差异,可研究它们之间的相互转化方式及转化量。介绍了环境同位素在大气降水和降水-地表水-地下水“三水”之间转化中的研究进展,并阐述了其在水循环应用中存在的问题及应用前景。
|
| [25] |
同位素技术在流域水文研究中的重要进展 [J].Magsci 摘要
<FONT face=Verdana>近50a来，同位素技术在流域水文研究中取得了两个方向上的重要进展：从时间上讲，主要是对水体贮存、运移时间变化的评估，这里重点介绍了对地下水滞留时间估算上的重要进展；从空间上讲，主要是对流域水文过程的评估，从对河流-地下水系统内水体的相互转化、径流分割和生物化学过程3个方面的进展进行评述. 同位素技术和方法在流域水文研究中将向着理解大流域水文过程的方向发展，同位素信息用来校正和检验降水-径流模型及在可持续水资源管理的定量化研究等方面的潜在价值有待实现. </FONT>
Important progresses on the use of isotope techniques in catchment hydrology. Magsci 摘要
<FONT face=Verdana>近50a来，同位素技术在流域水文研究中取得了两个方向上的重要进展：从时间上讲，主要是对水体贮存、运移时间变化的评估，这里重点介绍了对地下水滞留时间估算上的重要进展；从空间上讲，主要是对流域水文过程的评估，从对河流-地下水系统内水体的相互转化、径流分割和生物化学过程3个方面的进展进行评述. 同位素技术和方法在流域水文研究中将向着理解大流域水文过程的方向发展，同位素信息用来校正和检验降水-径流模型及在可持续水资源管理的定量化研究等方面的潜在价值有待实现. </FONT>
|
| [26] |
Environmental Isotopes in Hydrogeology [M]. |
| [27] |
集水区降雨径流晌应的环境同位素实验研究 [J].
利用环境同位素氚和氧-18对实验集水区进行降雨和径流响应的研究表明:(1)地面径流必源于本次降雨的概念不确,其中往往有非本次降雨的水量.经对1986年～1989年各次降雨估算表明,非本次降雨贡献最高可达50.5%.(2)非饱和带壤中流和饱和带地下水径流中必有非本次降雨的水量,并与地面径流一样,在次降雨径流过程中有时程变化.(3)对不同径流组成的流量过程,非本次降雨所占的比重不同.通过分析,可知降雨径流相关关系中的一一对应假定不确切,认为:传统的降雨径流经验关系和单位线概念需重新考虑;传统的过程线经验划分方法和现行同位素划分方法的有关基本假定不完全符合实际.
Experimental research on catchment runoff responses traced by environmental isotopes.
利用环境同位素氚和氧-18对实验集水区进行降雨和径流响应的研究表明:(1)地面径流必源于本次降雨的概念不确,其中往往有非本次降雨的水量.经对1986年～1989年各次降雨估算表明,非本次降雨贡献最高可达50.5%.(2)非饱和带壤中流和饱和带地下水径流中必有非本次降雨的水量,并与地面径流一样,在次降雨径流过程中有时程变化.(3)对不同径流组成的流量过程,非本次降雨所占的比重不同.通过分析,可知降雨径流相关关系中的一一对应假定不确切,认为:传统的降雨径流经验关系和单位线概念需重新考虑;传统的过程线经验划分方法和现行同位素划分方法的有关基本假定不完全符合实际.
|
| [28] |
黑河上游河水中δ18O季节变化特征及其影响因素研究 [J].
<FONT face=Verdana>根据2006年5月至2007年5月间在黑河上游莺落峡、祁连和扎麻什3个水文站等地点所采集的河水与降水样品，重点分析了其中的<FONT face=Verdana>δ</FONT><SUP>18</SUP>O变化，揭示出黑河干流上游山区河水中 <FONT face=Verdana>δ</FONT><SUP>18</SUP>O具有夏季高冬季低的季节变化特征，这种变化特征主要受控于降水中<FONT face=Verdana>δ</FONT><SUP>18</SUP>O的变化. 祁连水文站河水中<FONT face=Verdana>δ</FONT><SUP>18</SUP>O月平均值与月平均流量乘积和该站降水中 <FONT face=Verdana>δ</FONT><SUP>18</SUP>O加权月平均值与月降水量乘积之间存在着高度相关性，从同位素示踪的角度说明降水是黑河干流上游山区径流的主要补给来源. 进一步的研究表明，黑河上游祁连山区降水中<FONT face=Verdana>δ</FONT><SUP>18</SUP>O变化存在明显的“海拔效应”，并且3个水文站点降水中<FONT face=Verdana>δ</FONT><SUP>18</SUP>O值均低于其河水中<FONT face=Verdana>δ</FONT>18O值，这表明上游径流主要形成于高海拔山区. 根据黑河出山口莺落峡水文站河水中<FONT face=Verdana>δ</FONT><SUP>18</SUP>O值以及上游山区降水中<FONT face=Verdana>δ</FONT><SUP>18</SUP>O的“海拔效应”，估计黑河干流出山径流主要形成于海拔3350--4600m之间的高山地区，该高度区域对应的植被带主要为亚高山灌丛草甸和高山寒漠草甸. </FONT>
Seasonal variation of δ18O in river water in the upper reaches of Heihe River Basin and its influence factors.
<FONT face=Verdana>根据2006年5月至2007年5月间在黑河上游莺落峡、祁连和扎麻什3个水文站等地点所采集的河水与降水样品，重点分析了其中的<FONT face=Verdana>δ</FONT><SUP>18</SUP>O变化，揭示出黑河干流上游山区河水中 <FONT face=Verdana>δ</FONT><SUP>18</SUP>O具有夏季高冬季低的季节变化特征，这种变化特征主要受控于降水中<FONT face=Verdana>δ</FONT><SUP>18</SUP>O的变化. 祁连水文站河水中<FONT face=Verdana>δ</FONT><SUP>18</SUP>O月平均值与月平均流量乘积和该站降水中 <FONT face=Verdana>δ</FONT><SUP>18</SUP>O加权月平均值与月降水量乘积之间存在着高度相关性，从同位素示踪的角度说明降水是黑河干流上游山区径流的主要补给来源. 进一步的研究表明，黑河上游祁连山区降水中<FONT face=Verdana>δ</FONT><SUP>18</SUP>O变化存在明显的“海拔效应”，并且3个水文站点降水中<FONT face=Verdana>δ</FONT><SUP>18</SUP>O值均低于其河水中<FONT face=Verdana>δ</FONT>18O值，这表明上游径流主要形成于高海拔山区. 根据黑河出山口莺落峡水文站河水中<FONT face=Verdana>δ</FONT><SUP>18</SUP>O值以及上游山区降水中<FONT face=Verdana>δ</FONT><SUP>18</SUP>O的“海拔效应”，估计黑河干流出山径流主要形成于海拔3350--4600m之间的高山地区，该高度区域对应的植被带主要为亚高山灌丛草甸和高山寒漠草甸. </FONT>
|
| [29] |
长江干流径流同位素同步监测 [J].https://doi.org/10.3876/j.issn.1000-1980.2009.04.003 URL [本文引用: 1] 摘要
基于2003年1月长江干流径 流同位素同步监测资料,分析了径流同位素与大气降水同位素18O和D相对丰度之间的关系,探讨了18O相对丰度和氘盈余(Ed)的空间变化规律.分析结果 表明:长江干流径流同位素时程变化主要受降水同位素季节变化的影响;区域降水同位素场是长江干流径流同位素18O和D相对丰度空间变化的主要影响因素;长 江流域湖泊或水库蒸发效应是导致长江干流径流重同位素沿程富集的主要因素之一;监测期间长江流域上中游蒸发较为强烈,中游区蒸发最强烈,下游区蒸发变化剧 烈.
Isotopic synchronous monitoring of runoff of main stem of Yangtze River. https://doi.org/10.3876/j.issn.1000-1980.2009.04.003 URL [本文引用: 1] 摘要
基于2003年1月长江干流径 流同位素同步监测资料,分析了径流同位素与大气降水同位素18O和D相对丰度之间的关系,探讨了18O相对丰度和氘盈余(Ed)的空间变化规律.分析结果 表明:长江干流径流同位素时程变化主要受降水同位素季节变化的影响;区域降水同位素场是长江干流径流同位素18O和D相对丰度空间变化的主要影响因素;长 江流域湖泊或水库蒸发效应是导致长江干流径流重同位素沿程富集的主要因素之一;监测期间长江流域上中游蒸发较为强烈,中游区蒸发最强烈,下游区蒸发变化剧 烈.
|
| [30] |
长沙大气水汽、降水中稳定同位素季节变化及与水汽输送关系 [J].
<p>基于2010年1月至2012年12月长沙降水事件同位素资料和搭载在Aura卫星上的TES观测仪所反演的2010年3月至2011年12月全球日大气中HDO、H<sub>2</sub>O资料,对长沙大气水汽、降水中稳定同位素的变化特征以及它们的关系,不同水汽来源及输送强度变化对降水中同位素的影响进行了研究。结果表明:水汽中同位素值随高度增加而贫化,水汽中同位素较降水中同位素大为贫化,降水中同位素为冬春富集、夏秋贫化,水汽中同位素则表现出春夏富集、秋冬贫化,水汽、降水中同位素存在着较大波动。通过对长沙冬、夏季所有降水事件的水汽输送轨迹的分析发现:夏季降水的水汽主要来源于西南季风和东南季风输送的海洋性气团,降水中同位素贫化;冬季降水的水汽主要来源于西风带输送的大陆性气团,降水中同位素富集。另外,长沙2010~2012 年夏季的水汽输送通量与降水同位素的关系再次证明环流效应是可信的。</p>
Seasonal Variations of Stable Isotope in Precipitation and AtmosphericWaterVapor and Their Relationship with Moisture Transportation in Changsha City.
<p>基于2010年1月至2012年12月长沙降水事件同位素资料和搭载在Aura卫星上的TES观测仪所反演的2010年3月至2011年12月全球日大气中HDO、H<sub>2</sub>O资料,对长沙大气水汽、降水中稳定同位素的变化特征以及它们的关系,不同水汽来源及输送强度变化对降水中同位素的影响进行了研究。结果表明:水汽中同位素值随高度增加而贫化,水汽中同位素较降水中同位素大为贫化,降水中同位素为冬春富集、夏秋贫化,水汽中同位素则表现出春夏富集、秋冬贫化,水汽、降水中同位素存在着较大波动。通过对长沙冬、夏季所有降水事件的水汽输送轨迹的分析发现:夏季降水的水汽主要来源于西南季风和东南季风输送的海洋性气团,降水中同位素贫化;冬季降水的水汽主要来源于西风带输送的大陆性气团,降水中同位素富集。另外,长沙2010~2012 年夏季的水汽输送通量与降水同位素的关系再次证明环流效应是可信的。</p>
|
| [31] |
Comparison of atmospheric hydrology over convective continental regions using water vapor isotope measurements from space [J]. |
| [32] |
Isotopic Variations in Meteoric Waters [J].https://doi.org/10.1126/science.133.3465.1702 URL PMID: 17814749 [本文引用: 1] 摘要
The relationship between deuterium and oxygen-18 concentrations in natural meteoric waters from many parts of the world has been determined with a mass spectrometer. The isotopic enrichments, relative to ocean water, display a linear correlation over the entire range for waters which have not undergone excessive evaporation.
|
| [33] |
Stable isotopes in precipitation [J].https://doi.org/10.1111/j.2153-3490.1964.tb00181.x URL [本文引用: 1] 摘要
In chapter 2 the isotopic fractionation of water in some simple condensation-evaporation processes are considered quantitatively on the basis of the fractionation factors given in section 1.2. The condensation temperature is an important parameter, which has got some glaciological applications. The temperature effect (the δ's decreasing with temperature) together with varying evaporation and exchange appear in the “amount effect” as high δ's in sparse rain. The relative deuterium-oxygen-18 fractionation is not quite simple. If the relative deviations from the standard water (S.M.O.W.) are called δ D and δ 18 , the best linear approximation is δ D = 8 δ 18 . Chapter 3 gives some qualitative considerations on non-equilibrium (fast) processes. Kinetic effects have heavy bearings upon the effective fractionation factors. Such effects have only been demonstrated clearly in evaporation processes, but may also influence condensation processes. The quantity d = δ D 618 δ 18 is used as an index for non-equilibrium conditions. The stable isotope data from the world wide I.A.E.A.-W.M.O. precipitation survey are discussed in chapter 4. The unweighted mean annual composition of rain at tropical island stations fits the line δ D = 4.6 δ 18 indicating a first stage equilibrium condensation from vapour evaporated in a non-equilibrium process. Regional characteristics appear in the weighted means. The Northern hemisphere continental stations, except African and Near East, fit the line δ D = 8.0 δ 18 + 10 as far as the weighted means are concerned (δ D = 8.1 δ 18 + 11 for the unweighted) corresponding to an equilibrium Rayleigh condensation from vapour, evaporated in a non-equilibrium process from S.M.O.W. The departure from equilibrium vapour seems even higher in the rest of the investigated part of the world. At most stations the δ D and varies linearily with δ 18 with a slope close to 8, only at two stations higher than 8, at several lower than 8 (mainly connected with relatively dry climates). Considerable variations in the isotopic composition of monthly precipitation occur at most stations. At low latitudes the amount effect accounts for the variations, whereas seasonal variation at high latitudes is ascribed to the temperature effect. Tokyo is an example of a mid latitude station influenced by both effects. Some possible hydrological applications are outlined in chapter 5. DOI: 10.1111/j.2153-3490.1964.tb00181.x
|
| [34] |
长沙大气降水中稳定同位素变化及过量氘指示水汽来源 [J].https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2013.11.011 Magsci [本文引用: 1] 摘要
基于2010 年1 月1 日至2012 年5 月31 日长沙日降水同位素资料,对长沙降水中稳定同位素、过量氘(记为<i>d</i>) 的变化特征以及它们与降水、温度和湿度的关系进行了分析。研究发现:①在季风系统下, 降水中稳定同位素、<i>d</i> 均具有明显的季节变化,表现出夏半年的低值与冬半年的高值交替变化的特点;②降水中稳定同位素在不同时段均存在降水量效应和湿度效应,另外,夏半年中表现为反温度效应,冬半年则表现出温度效应;③综合考虑降水中<i>d</i> 和δ<sup>18</sup>O 与大气湿度的关系, 可认为影响长沙降水中稳定同位素变化的主要原因与降水的气团性质有关。夏半年中,夏季风盛行,降水的水汽主要来源于西南季风、东南季风所携带的海洋水汽,空气湿度大,<i>d</i> 小,重同位素在水汽输送过程中因不断冷凝而大大贫化,从而降水中δ<sup>18</sup>O(δD) 较小;冬半年中,长沙受大陆性气团控制,降水的水汽则主要来源于西风带及当地蒸发,空气湿度小,降水中δ<sup>18</sup>O(δD) 以及<i>d</i> 均较高。
Variations of Precipitation Stable Isotope and Vapor Origins Revealed by Deuterium Excess in Changsha. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2013.11.011 Magsci [本文引用: 1] 摘要
基于2010 年1 月1 日至2012 年5 月31 日长沙日降水同位素资料,对长沙降水中稳定同位素、过量氘(记为<i>d</i>) 的变化特征以及它们与降水、温度和湿度的关系进行了分析。研究发现:①在季风系统下, 降水中稳定同位素、<i>d</i> 均具有明显的季节变化,表现出夏半年的低值与冬半年的高值交替变化的特点;②降水中稳定同位素在不同时段均存在降水量效应和湿度效应,另外,夏半年中表现为反温度效应,冬半年则表现出温度效应;③综合考虑降水中<i>d</i> 和δ<sup>18</sup>O 与大气湿度的关系, 可认为影响长沙降水中稳定同位素变化的主要原因与降水的气团性质有关。夏半年中,夏季风盛行,降水的水汽主要来源于西南季风、东南季风所携带的海洋水汽,空气湿度大,<i>d</i> 小,重同位素在水汽输送过程中因不断冷凝而大大贫化,从而降水中δ<sup>18</sup>O(δD) 较小;冬半年中,长沙受大陆性气团控制,降水的水汽则主要来源于西风带及当地蒸发,空气湿度小,降水中δ<sup>18</sup>O(δD) 以及<i>d</i> 均较高。
|
| [35] |
大气降水中氧同位素分馏过程的数学模拟 [J].
本文介绍的数学模型考虑了混和云中冰水共存时,冰面过饱和环境下动力同位素的分馏机制。在等压冷却过程中,当取云中含水量系数<i>A</i>=1/4,<i>B</i>=1/5,冰面过饱和度<i>S</i><sub>i</sub>=0.05+0.969exp(-0.008<i>t</i>)时,由模型推算出的理论曲线与在中高纬度地区实测的回归线有很好的一致性。从而说明,改进的数学模型具有实用意义。该模型还为中低纬度地区存在的降水量效应提供了理论依据。
Mathematical modeling on fractionational process of oxygen isotope in atmospheric precipitation.
本文介绍的数学模型考虑了混和云中冰水共存时,冰面过饱和环境下动力同位素的分馏机制。在等压冷却过程中,当取云中含水量系数<i>A</i>=1/4,<i>B</i>=1/5,冰面过饱和度<i>S</i><sub>i</sub>=0.05+0.969exp(-0.008<i>t</i>)时,由模型推算出的理论曲线与在中高纬度地区实测的回归线有很好的一致性。从而说明,改进的数学模型具有实用意义。该模型还为中低纬度地区存在的降水量效应提供了理论依据。
|
/
| 〈 |
|
〉 |
