基于環(huán)境同位素的長(zhǎng)江源典型多年凍土小流域水循環(huán)規(guī)律研究.pdf

1、多年凍土對(duì)高寒地區(qū)水文循環(huán)各個(gè)要素及水文循環(huán)機(jī)制影響顯著。位于青藏高原腹地的長(zhǎng)江源多年凍土區(qū)環(huán)境十分惡劣，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)該區(qū)域水文過(guò)程的研究較為薄弱。環(huán)境同位素廣泛存在于自然界水體中，在降水、地表水、地下水、土壤水和植物體內(nèi)相互轉(zhuǎn)化的水循環(huán)過(guò)程中，同位素的分餾導(dǎo)致不同水體具有不同的同位素特征。本論文選擇位于青藏高原多年凍土區(qū)的北麓河流域風(fēng)火山支流區(qū)，以典型多年凍土區(qū)高寒草甸草地嵌套小流域水文循環(huán)中的降水、地表水、地下水為研究對(duì)象，探討不同

2、水體中氫氧同位素和水化學(xué)時(shí)空變化特征，并對(duì)不同斷面徑流組分進(jìn)行嘗試性分割。主要結(jié)論如下：
　　 1.降水中氫氧同位素特征;
　　 大氣降水中δD和δ18O隨時(shí)間波動(dòng)較大，同時(shí)發(fā)現(xiàn)日內(nèi)不同場(chǎng)次的降水也存在較大差異。對(duì)δD和δ18O進(jìn)行回歸分析，得到研究流域地區(qū)大氣降水線方程(LMWL)：δD=8.2δ18O+17.3。
　　 大氣降水事件中氘盈余(d)的變化幅度為-10.09‰～30.22‰，算術(shù)平均值為15.67

3、‰，波動(dòng)范圍較小且集中；研究區(qū)降水的主要來(lái)源是局地水循環(huán)水汽，占的比例約為79.73％。
　　 溫度是控制風(fēng)火山地區(qū)降水中δ18O和δD的主要因素，其相關(guān)回歸方程分別為：δ18O=1.22T-12.44(r=0.49，p＜0.02)δD=9.12T-79.38(r=0.43，p＜0.04)。當(dāng)T≥4℃時(shí)，降水中δ18O和δD表現(xiàn)出一定的“降水量”效應(yīng)，回歸方程分別為：δ18O=-1.53P-1.96(r=0.62，p＜0.01)

4、，δ18D=-11.76P-0.77(r=0.56，p＜0.05)。
　　 2.河水中氫氧同位素特征;
　　 在日尺度下，河水中δ18O和δD隨時(shí)間變化較大，從6月中旬至月底呈上升趨勢(shì)，7月初達(dá)到最高值，隨后開(kāi)始下降到7月10日左右觸底，剩余時(shí)段均在較小范圍內(nèi)波動(dòng)；在月尺度下，河水中δ18O和δD在各個(gè)斷面均表現(xiàn)出相似的特征，即6月＞7月＞8月；在次洪過(guò)程中，春汛期徑流δ18O最高，夏汛期和秋季退水期的δ18O基本在同一

5、水平，凍結(jié)枯水期δ18O最低。
　　 春汛期1號(hào)、2號(hào)和3號(hào)流域河水中δ18O和δD相當(dāng)，而4號(hào)和5號(hào)流域由于蒸發(fā)的影響，表現(xiàn)出重同位素富集的現(xiàn)象。夏汛期，河水中δ18O和δD表現(xiàn)出隨著面積的增大，先降低后逐漸升高的趨勢(shì)，4號(hào)和5號(hào)流域河水中δ18O和δD仍表現(xiàn)出蒸發(fā)富集效應(yīng)。
　　 3.河流水化學(xué)特征;
　　 河水中陽(yáng)離子沒(méi)有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的離子，以Ca2+和Na+為主，占陽(yáng)離子總量的75.7％～91.4％；陰離子以

6、SO2-4為優(yōu)勢(shì)離子，占50.2％～87.3％。
　　 土壤凍融狀態(tài)變化控制著多年凍土區(qū)徑流水化學(xué)特征的季節(jié)變化，春汛期表現(xiàn)出明顯的“離子脈沖”現(xiàn)象，夏汛期主要受降水稀釋影響，秋季退水期主要受土壤水控制，河水及土壤水分的凍結(jié)是凍結(jié)枯水期的主要特征；4個(gè)典型時(shí)期總離子質(zhì)量濃度的相對(duì)大小依次為凍結(jié)枯水期、秋季退水期、春汛期、夏汛期。
　　 隨著流域面積的增大，總離子濃度呈三次多項(xiàng)式變化規(guī)律；NO-3離子濃度在采樣的4個(gè)時(shí)期表

7、現(xiàn)為升高-降低-升高的趨勢(shì)，隨著流域濕地面積百分比的增大而降低，尤以春汛和夏汛期下降最為劇烈。研究流域蒸發(fā)鹽巖風(fēng)化作用最強(qiáng)烈，其次為碳酸鹽巖的溶解。
　　 4.徑流組分分析;
　　 6月份不同斷面河水中地下水占據(jù)主要地位，1-5號(hào)流域的比例分別為77.6％、82.1％、77.5％、55.7％、58.2％，降水的比例相對(duì)較??；8月份降水在流域出口斷面的河水中所占比例有所提高達(dá)到49.5％，地下水所占的比例有所下降，1-5號(hào)