基于穩(wěn)定同位素和水化學(xué)的喀斯特小流域降雨徑流響應(yīng)規(guī)律研究.pdf

1、喀斯特地區(qū)特殊的二元結(jié)構(gòu)地質(zhì)背景導(dǎo)致其水文過程與其他類型區(qū)差異顯著，研究降雨徑流響應(yīng)規(guī)律有利于探討其小流域補(bǔ)給機(jī)制和養(yǎng)分流失特征，為該地區(qū)小流域水資源利用、污染物防治方面提供科學(xué)依據(jù)。
　　本文以廣西環(huán)江典型喀斯特小流域為研究對象，利用氫氧穩(wěn)定同位素和水化學(xué)方法，結(jié)合野外定點(diǎn)監(jiān)測和室內(nèi)測試，研究了在次降雨和季節(jié)條件下溪流氫氧穩(wěn)定同位素組成和水化學(xué)組分的動態(tài)變化及主要影響因素，得到以下主要結(jié)論:
　　(1)降雨季節(jié)分布不均，主

2、要集中于雨季（5-9月），約占全年總降雨量75％以上。溪流出口流量與降雨量存在正相關(guān)關(guān)系。月徑流系數(shù)變化幅度大(0.05～0.45)，平均月徑流系數(shù)為0.26。
　　(2)單次極端降雨條件下，小降雨事件(8.5 mm)未能引起溪流水位、電導(dǎo)率及溫度的明顯變化，而當(dāng)累計降雨量達(dá)到39.5 mm后溪流水開始響應(yīng)。此后，溪流水文水化學(xué)參數(shù)對降雨快速響應(yīng)，除硝態(tài)氮外，電導(dǎo)率(EC)、δ18O、Ca2+迅速降至最低值，雨水稀釋作用對其水化學(xué)

3、變化起主要作用。通過對溪流新舊水比例進(jìn)行劃分發(fā)現(xiàn)，降雨前期和后期，溪流以舊水補(bǔ)給為主，而在水位快速上漲階段，新水比例達(dá)到34％左右。兩次降雨過程中，水體中硝態(tài)氮濃度仍然表現(xiàn)出高于雨前濃度的趨勢。
　　(3)溪流在不同時間尺度（晝夜、次降雨、季節(jié)）主要水文水化學(xué)指標(biāo)的動態(tài)變化特征及其影響因素發(fā)現(xiàn)，日尺度無雨條件下，溪流水化學(xué)過程表現(xiàn)出明顯的波動規(guī)律，植物光合作用和呼吸作用在晝夜間的相互轉(zhuǎn)換是導(dǎo)致這種變化的主要原因;次降雨尺度下，溪流

4、水文水化學(xué)過程的日尺度效應(yīng)被掩蓋，水文水化學(xué)過程主要受控于前期無雨天數(shù)和降雨強(qiáng)度;而從季節(jié)尺度看，溪流對降雨表現(xiàn)出較快的響應(yīng)，雨季響應(yīng)快于旱季，降雨季節(jié)分配差異和溫度是影響溪流水文水化學(xué)變化的主要因素。
　　(4)該研究區(qū)大氣降水線為δD=8.29δ18O+13.60(n=111，R2=0.9596)，并且大氣降水氫氧同位素呈現(xiàn)季節(jié)性波動特征，氫氧同位素值表現(xiàn)旱季大于雨季，該區(qū)旱季降雨對全年降雨貢獻(xiàn)比例為31.29％。