發(fā)布時間：2020-11-13 17:46

　　 水體蒸發(fā)是水文循環(huán)過程的第一階段,也是引起水中氫氧穩(wěn)定同位素分餾的一種主要方式。近20年同位素測試技術(shù)及高精度土壤孔隙水提取方法的迅速發(fā)展,使氫氧穩(wěn)定同位素(2H、~(18)O)在示蹤土壤水運移、評價地下水入滲補給量方面得到了廣泛應(yīng)用。國內(nèi)外已有研究在2H、~(18)O同位素分餾及地下水入滲補給評價方面尚有不足,包括:⑴開放水面在華北平原現(xiàn)代氣象條件下蒸發(fā),氣象要素與不同鹽度水體蒸發(fā)分餾因子的關(guān)系還不明確。⑵降水在低含水率土壤中入滲,土壤水δ~2H、δ~(18)O受混合和分餾作用共同影響,其變化規(guī)律還不清楚。⑶華北平原中部植被類型及土壤質(zhì)地對降水入滲方式如活塞流和優(yōu)先流的影響仍不明確。本文以華北平原衡水試驗場和欒城試驗場為典型試驗區(qū),開展室內(nèi)外水面蒸發(fā)實驗及低含水率土壤降水入滲實驗,建立了試驗區(qū)氣象要素與蒸發(fā)分餾因子的關(guān)系,探討了降水在低含水率土壤入滲過程中,土壤水δ~2H、δ~(18)O受混合及分餾作用下的變化規(guī)律。野外實驗系統(tǒng)監(jiān)測了不同植被及土壤質(zhì)地條件下降水、土壤水、地下水δ~2H、δ~(18)O的時空變化,揭示了降水通過活塞流和優(yōu)先流的入滲過程,分析了影響差異性入滲的因素。在確定降水入滲模式及入滲規(guī)律的基礎(chǔ)上,計算了天然降水入滲、灌溉水-天然降水交替入滲補給模式下的地下水入滲補給量,恢復(fù)了歷史入滲補給量的演化規(guī)律。獲得的主要認(rèn)識包括:⑴衡水試驗場實測水面蒸發(fā)過程中,剩余水δ~2H、δ~(18)O隨剩余水比率f減小呈指數(shù)增長,淡水和咸水δ~2H、δ~(18)O的蒸發(fā)線斜率分別為4.78和4.69,具有明顯蒸發(fā)分餾現(xiàn)象。相對于初始水δ~2H、δ~(18)O的變化量對累積蒸發(fā)量的關(guān)系,淡水分別為2.68‰/cm和0.56‰/cm,咸水分別為2.78‰/cm和0.61‰/cm。⑵烘干土柱降水入滲實驗中,發(fā)現(xiàn)土壤水δ~2H、δ~(18)O較降水貧化,隨入滲深度的增大呈指數(shù)減小,其分餾趨勢與模擬的空氣濕度為零時的動力蒸發(fā)分餾表現(xiàn)為反向直線關(guān)系。風(fēng)干土柱降水入滲實驗中,土壤水δ~2H、δ~(18)O在分餾和混合共同作用下,介于降水與原始土壤水非線性連線之間。⑶衡水試驗場降水δ~2H、δ~(18)O季節(jié)效應(yīng)不顯著,雨季降水量效應(yīng)明顯。水平距離小于5 km時,降水通過草地以活塞流入滲,在楊樹林地和夏玉米地以優(yōu)先流入滲。認(rèn)為優(yōu)先流、活塞流的產(chǎn)生與含水率、降水強度沒有必然聯(lián)系。⑷衡水試驗場1995至2006年年均降水入滲補給量為76.5mm。雨季強降水的快速入滲對天然降水入滲補給量的影響較大。欒城試驗場2001至2011年年均降水-灌溉水入滲補給量為152.6 mm。
【學(xué)位單位】：中國地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：P333
【部分圖文】：

技術(shù)路線圖

中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）博士學(xué)位論文 13第二章 試驗區(qū)概況試驗區(qū)位于半干旱-半濕潤的華北平原（圖 2.1）。華北平原位于我國東部，東臨渤海，西抵太行山，北靠燕山，南至黃河。地理坐標(biāo)為東經(jīng) 112°30′~119°30′，北緯 34°46′~40°25′。區(qū)內(nèi)包括北京市、天津市、河北全省以及魯北地區(qū)、豫北地區(qū)，面積 13.6×104km2。

圖 2.2 石家莊（圖 a）、衡水（圖 b）水文地質(zhì)剖面圖本文選取 2 個典型試驗區(qū)—欒城試驗場和衡水試驗場（圖 2.1）作為研究試驗場位于華北平原山前沖積洪積傾斜平原，屬華北平原山前典型的大帶典型區(qū)，該區(qū)因農(nóng)業(yè)灌溉等需求過量開采淺層地下水，導(dǎo)致水位下降包氣帶，引起地下水的垂向入滲補給發(fā)生變化[134]。衡水試驗場處于華北典型的鹽堿地區(qū)，因深部地下水的過度開采，形成深層復(fù)合地下水降落漏致上下層水頭壓力發(fā)生變化，引起區(qū)內(nèi)咸淡水界面下移[135]，使得淺層地有所下降，進而影響該區(qū)淺層地下水的補排特征。2.1 欒城試驗場欒城試驗場地處華北平原腹地，河北省中南部（圖 2.1），位于北緯 37°47′~3 114°28′~114°47′，面積 379 km2，屬太行山東麓傾斜平原南部，由滹沱河緣、槐沙河洪積沖積扇北部及其扇間洼地組成。海拔 45~66 m，地勢由西傾斜，坡度約 1‰。研究區(qū)地處歐亞大陸中低緯度東緣，屬溫帶大陸性季
【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 計中權(quán);董愛正;萬達三;陳文正;廖永勝;;碳、氧穩(wěn)定同位素標(biāo)準(zhǔn)樣制備與二氧化碳質(zhì)譜分析[J];石油勘探與開發(fā);1983年01期

2 田立德,姚檀棟,蒲健辰,楊志紅;拉薩夏季降水中氧穩(wěn)定同位素變化特征[J];冰川凍土;1997年04期

3 邵益生;;建設(shè)部綜合勘察院建立氫氧穩(wěn)定同位素實驗室[J];工程勘察;1985年02期

4 毛健全,陳陽;對貴州省溫泉中氚含量及氫、氧穩(wěn)定同位素組成的初步研究[J];地質(zhì)地球化學(xué);1987年01期

5 田立德,姚檀棟,孫維貞,NUMAGUTI Atusi;青藏高原中部水蒸發(fā)過程中的氧穩(wěn)定同位素變化[J];冰川凍土;2000年02期

6 王濤;包為民;胡海英;瞿思敏;;基于質(zhì)量守恒的土壤水中氫氧穩(wěn)定同位素測定[J];水電能源科學(xué);2007年06期

7 洪義國;;硝酸鹽氮氧穩(wěn)定同位素分餾過程記錄的海洋氮循環(huán)研究進展[J];地球科學(xué)進展;2013年07期

8 范繼湯;確定次降雨入滲補給時段和補給量的研究[J];江蘇水利;2001年02期

9 韓國才,太強,高殿舉,趙全喜;降雨入滲補給模型研究[J];河北水利科技;2001年02期

10 李雪峰,李亞峰,樊福來;降水入滲補給過程的實驗研究[J];南水北調(diào)與水利科技;2004年03期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前7條

1 馬斌;氫氧穩(wěn)定同位素指示水體分餾與降水入滲補給研究[D];中國地質(zhì)大學(xué);2017年

2 霍思遠(yuǎn);潛水位下降對入滲補給的影響研究[D];中國地質(zhì)大學(xué);2015年

3 楊紅斌;氫氧穩(wěn)定同位素在半干旱地區(qū)包氣帶中的分餾機制[D];西安科技大學(xué);2014年

4 郭會榮;優(yōu)先流影響下的入滲補給過程及溶質(zhì)運移實驗與模擬[D];中國地質(zhì)大學(xué);2008年

5 吳慶華;基于土壤水入滲補給的優(yōu)先流定量研究[D];中國地質(zhì)科學(xué)院;2013年

6 高德強;鼎湖山典型森林水文過程氫氧穩(wěn)定同位素特征研究[D];中國林業(yè)科學(xué)研究院;2017年

7 王晶晶;土壤作物系統(tǒng)中水分及其氫氧穩(wěn)定同位素的動態(tài)與農(nóng)田耗水特征[D];中國農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 馬天鳴;東南極中山站-Dome A斷面雪冰樣品氫氧穩(wěn)定同位素氣候?qū)W意義研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2016年

2 邢曉紅;甘肅靖遠(yuǎn)哈思山流域泉水氫氧穩(wěn)定同位素特征與水分來源探討[D];蘭州交通大學(xué);2016年

3 劉筱;陜西黑河流域匯水區(qū)不同水體氫氧穩(wěn)定同位素變化特征研究[D];陜西師范大學(xué);2016年

4 張志才;降雨入滲補給地下水研究[D];河海大學(xué);2006年

5 黃金廷;鄂爾多斯盆地沙漠高原區(qū)降雨入滲補給地下水研究[D];長安大學(xué);2006年

6 劉文茹;提取方式和測定方法對氫氧穩(wěn)定同位素的影響及其在花生作物水源解析的應(yīng)用[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2013年

7 黃華誠;昆明市黑龍?zhí)稁r溶泉水氫氧穩(wěn)定同位素特征分析[D];云南大學(xué);2015年

8 李杰彪;干旱地區(qū)大氣降水入滲補給研究[D];核工業(yè)北京地質(zhì)研究院;2014年

9 閆曉景;哈尼梯田區(qū)全福莊河小流域多水體氫氧穩(wěn)定同位素時空特征[D];云南師范大學(xué);2017年

10 安猛;云南羅平地區(qū)地表鈣華氣候環(huán)境記錄研究[D];中國地質(zhì)大學(xué)（北京）;2012年

本文編號：2882455