基于稳定同位素的岩溶地下水运移研究

【摘要】岩溶地下水与土壤水、裂隙水等水体紧密联系,研究岩溶地下水与周围环境的关系有着重要意义。本文以岩口-姜家泉和水天池-丁家泉两段完整小流域所在槽谷区为背景,对比研究介质中地下水和地表水的同位素变化、水化学变化。从人类活动的角度通过研究水体转化关系,地下水与土壤、地下水与围岩的作用过程系统阐述了地下水、土壤水和含水介质之间的关系,进而分析物质运移情况。探究含水介质的各向异性规律,讨论不同土地利用方式对水质状况的影响,并提出一些研究参考意见。(1)利用δD、δ18O的监测数据,分析了青木关流域不同水样δ18O的变化,各水点的补给、转化及排泄关系。结果表明,不同水体之间δD、δ18O的变化很大,大致表现出裂隙水<洞穴水<表层岩溶泉<岩溶湖<地表集水<土壤水的规律。不同水体间存在一定的相互转化,且水体补给类型不同。大气降水是各水体的主要补给来源,表层岩溶泉、岩溶湖、地表集水主要靠大气降水补给;洞穴水有来自降水、土壤水、裂隙水的补给；裂隙水的补给来源则更加复杂。研究区北部地下河δ18O富集明显,说明上下游水力联系较好；南部地下河δ18O变化无规律,表现出上中下游各河段水力联系较弱,可能是工程建设导致的地下水流场变化引起的。(2)利用水化学离子变化得知,南北两条地下河的DIC浓度均从上游向下游增加,但南部地下河的DIC浓度变化比北部更大。由于雨季时稀释作用明显强于土壤呼吸作用产生的CO2,所以各泉点的DIC也有季节差异。而且植被覆盖率大的地区D1C浓度也高,所以在岩溶区的植被景观应该以林地为宜。北部地下河流域下游的碳酸对DIC溶蚀高于硫酸和硝酸的溶蚀,南部正好相反。土壤渗透水量随着大气降水的增加而增多。大气降水、土壤水和地下水中ca2+、Mg2+等的平均含量变化依次是大气降水<土壤水<滴水<地下水,水岩接触时间越长离子浓度越大,土壤是土壤渗透水中各种元素的重要来源,洞穴滴水的主要来源为上覆土壤渗透水,表明研究区存在“地表水-土壤水-地下水”的垂向流。(3)研究发现,水体的δ13CDIC变化与农业活动、土壤CO2以及水生植物的光合作用有关。研究区水天池、丁家龙洞、龙家湾、岩口水塘受人类活动影响最大,木水窝和大驴池次之,罗家槽和袁家沟最小,且南部采样点附近人类活动的影响远大于北部。土壤水的δ13CDIC较轻的点所对应的地下水中的δ13CDIC也较轻,反之亦然。光合作用较强的水体δ13CDIC重,反之无光合作用或光合作用弱的水体中δ13CDIC轻。因此,岩溶湖、地表集水等光合作用强的水体δ13CDIC较洞穴水、裂隙水的δ13CDIC重。
【作者】李静文；
【导师】贾亚男；
【作者基本信息】西南大学，自然地理学，2014，硕士
【副题名】以青木关典型岩溶槽谷区为例
【关键词】δD、δ18O过量氘；岩溶地下水；水循环；δ13CDIC；青木关；

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