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黄天明等-HP:鄂尔多斯西部干旱草原带3万年以来地下水补给历史与突变
2017-03-27 | 作者:科技处 | 【 】【打印】【关闭

在干旱半干旱地区,由于包气带较厚且降水入渗补给量有限,包气带储存了过去几十年到上万年入渗补给的水分,而地下水的水化学、同位素则储存了其接受补给时的信息。由于气候变化及人类活动导致的补给量变化不足以立即影响到浅层地下水,因此研究包气带的水文过程及补给历史,对于评价干旱区地下水补给具有重要意义。

中科院地质地球所工程地质与水资源研究室黄天明副研究员、庞忠和研究员、牛津大学水资源研究中心原主任Mike Edmunds教授等人,将包气带和饱和带结合起来,利用多种环境示踪剂综合评价了鄂尔多斯西部某草原带过去3万年以来古水文情势。他们通过研究包气带(剖面最深21 m)和地下水,基于氯质量平衡原理得出现今平均补给量为0.110.32 mm/yr,包气带13 m以浅土壤水氯含量在28427856 mg/L,代表了近2500年的累积补给;而潜水(埋深3070 m)是2900年以前补给的(14C校正年龄在432729708年),氯含量为95351 mg/L(图1),显著区别于包气带浅部氯含量。这显示了近2500年以来的干旱化过程,该结果与西北干旱区的湖泊沉积记录等得出的结果相吻合。此外,研究发现,现今的水文过程与浅层地下水远未达到平衡,他们认为在干旱区地下水补给的研究中应得到重视。

  1 包气带水分年龄及氯含量和地下水中氯含量与年龄对比 

  该研究强化了包气带在评价现今地下水补给中的作用,如前人基于地下水水化学信息得出的补给量,比基于包气带的结果高出12个数量级,克服了单纯依赖地下水水化学同位素评价现今补给量的不足。以上研究成果近期发表在国际水文学期刊Hydrological ProcessesHuang et al. Groundwater recharge in an arid grassland as indicated by soil chloride profile and multiple tracers. Hydrological Processes, 2017, 31: 1047-1057)。

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