生态输水影响下的额济纳三角洲水文地球化学演化特征及模拟研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 张家玲 |
| 答辩日期 | 2024-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 于静洁 ; 王平 |
| 关键词 | 额济纳三角洲 生态输水 水文情势 水文地球化学 PHREEQC |
| 学位名称 | 硕士 |
| 学位专业 | 自然地理学 |
| 英文摘要 | 水文地球化学研究地下水化学成分的形成及元素迁移。干旱内陆河流域水资源短缺，人为调控的生态输水工程虽改善了生态环境，但同时也引起了地下水化学成分及元素迁移的变化。因此，量化地下水与岩石的相互作用过程及各控制因素的影响，成为了研究的热点。额济纳三角洲位于黑河流域下游，20 世纪后半叶由于中上游水资源过度开发，导致下游水资源短缺，生态环境恶化。自2000年起实施的生态输水工程不仅增加了额济纳三角洲地表径流量，改善了局部地下水环境，也改变了地下水化学成分及元素迁移模式。因此，该地区水文地球化学的演化特征及其控制因素有待于深入研究。 本文利用降水、地表径流和地下水位埋深等实测数据，分析额济纳三角洲的水文情势变化特征；基于地下水化学数据，采用统计分析与水文地球化学图解法，分析额济纳三角洲及其分区的水文地球化学演化特征，定性剖析地下水中化学元素迁移的控制机制；通过反向地球化学模拟对反应路径中的水岩相互作用过程进行定量分析，并运用主成分分析和随机森林模型量化各控制因素对地下水化学特征的影响。以期为额济纳三角洲生态输水工程调控提供建议。主要研究进展如下： （1）额济纳三角洲水文情势变化。额济纳三角洲降水主要集中在夏季，占全年降水的61.9 %。自2000 年生态输水以来，额济纳三角洲地表径流量以0.3亿m3/a 的速率显著增加，其中三分之二的地表径流集中在东河。生态输水将额济纳三角洲的高流量期调整为7-10 月，并延长了春、秋、冬三季的输水期。生态输水工程改善了额济纳三角洲局部的地下水位埋深，但整体上，额济纳三角洲地下水位埋深仍以0.01 m/a 的速率呈不显著增加趋势。 （2）水文地球化学演化特征及控制因素的定性分析。额济纳三角洲地下水总溶解固体（TDS）浓度平均为1527.4±1059.5 mg/L，沿着水流路径地下水TDS浓度逐渐由小于1000 mg/L 的淡水，转变为2000 mg/L 左右的微咸水。生态输水对地下水进行了补给与稀释，使得2001-2023 年间额济纳三角洲地下水TDS 浓度整体呈下降趋势。灌溉主要影响下段的地下水化学特征，导致下段地下水盐度增加。整体来看，额济纳三角洲地下水化学类型由上段的Mg-Na-SO4-HCO3 型向下段的Mg-Na-SO4-HCO3 和Na-Mg-SO4 型转变，中戈壁地下水化学性质相对稳定，水化学类型以Na-SO4-Cl 型为主。地下水中溶质的控制机制定性分析结果显示，上段主要受水岩相互作用影响，而中段及下段受水岩相互作用及蒸发结晶作用的共同影响。季节性分析显示，春季水文地球化学特征主要由水岩相互作用主导，地下水盐度趋向淡化，而夏、秋季则主要受蒸发结晶作用影响，导致地下水盐度升高。 （3）水文地球化学模拟及控制因素的定量分析。在春季，上段区域的水岩相互作用过程包括方解石溶解以及白云石、石膏、岩盐和钾盐的沉淀，伴随着阳离子交换反应（2NaX+Ca2+→CaX2+2Na+）。而从中段至下段，水岩相互作用呈现相反模式。夏季水岩相互作用过程更为复杂，且强度高于春季。利用主成分分析对各区域水文地球化学演化特征的控制因素进行分析，发现上-中段和下段的主要控制因素都是水岩相互作用，但下段的蒸发结晶作用影响较上-中段有所增强。从整体视角，采用随机森林模型定量分析额济纳三角洲水文地球化学演化特征的控制因素。研究发现：地质因素是额济纳三角洲水文地球化学演化特征最主要的影响因素，其余依次为水文因素和气象因素。农业灌溉通过增加地下水抽取量加剧了蒸发结晶作用，从而增加地下水盐度。生态输水工程通过加强地表径流与地下水的混合，增强了水岩相互作用，有利于地下水淡化。相比之下，降水对额济纳三角洲水文地球化学演化特征的影响较小。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 95 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/208088]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 张家玲. 生态输水影响下的额济纳三角洲水文地球化学演化特征及模拟研究[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2024. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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