科尔沁沙地闭流区湖泊水盐平衡与源解析

论文摘要

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。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
•   1.1 研究背景及意义
•   1.2 国内外研究进展
•     1.2.1 稳定氢氧同位素研究进展
•     1.2.2 水化学研究进展
•   1.3 主要研究内容与技术路线
•     1.3.1 主要研究内容
•     1.3.2 技术路线
•     1.3.3 创新点
• 2 研究区概况与样品采集
•   2.1 研究区概况
•     2.1.1 自然地理
•     2.1.2 气象条件
•     2.1.3 水文概况
•     2.1.4 水文地质
•   2.2 样品采集与测试
•     2.2.1 样点布设与样品采集
•     2.2.2 测试分析
• 3 不同水体稳定氢氧同位素特征
•   3.1 不同水体稳定氢氧同位素组成
•     3.1.1 湖水、地下水同位素组成的时间变化
•     3.1.2 湖水、地下水同位素组成的空间分布
•   3.2 大气降水线及其环境意义
•   3.3 湖水、地下水蒸发线及其意义
•   3.4 各水体氘盈余特征
•   3.5 流域水体转化及湖水来源
•   3.6 本章小结
• 4 不同水体水化学特征
•   4.1 不同水体主要离子组分
•     4.1.1 湖水、地下水主要离子时间变化
•     4.1.2 湖水、地下水主要离子空间分布
•   4.2 不同水体水化学类型
•   4.3 湖水、地下水主要控制机制
•   4.4 水体主要离子来源
•   4.5 本章小结
• 5 湖泊水盐平衡
•   5.1 数据处理
•     5.1.1 蒸发数据
•     5.1.2 泉水入湖水量
•     5.1.3 湖泊水位-面积-库容关系
•   5.2 湖泊水盐平衡模型
• 6 结论
•   6.1 结论
•   6.2 展望与不足
• 致谢
• 参考文献
• 作者简介

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 杨莹

导师: 刘廷玺

关键词: 闭流区湖泊,氢氧同位素,水化学,源解析,水盐平衡

来源: 内蒙古农业大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 地球物理学

单位: 内蒙古农业大学

分类号: P342

总页数: 69

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