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有多少降水如何通过巨厚包气带补给黄土高原地下水?: 热度 2 htam 2013-10-18 11:42; 在干旱半干旱地区，由于降水量少，潜在蒸发量大，因此地下水补给是长期以来广泛争论的科学问题。另外，干旱区包气带通常较厚，由于巨厚包气带的缓冲作用，使得现今植被 - 土壤 - 大气的动态，很少与深部包气带或者更深的地下水相平衡，这种时间尺度可以从几十年到上万年。所以按照当前的地表平衡关系来评价整个地下水系统，则是一种误导。我国黄土高原包气带厚度可达 30-80 m ，是研究半干旱、巨厚包气带地区地下水补给与演化理想的场所。目前黄土高原地下水的补给颇具争议：（ 1 ）降水能否对地下水形成补给？（ 2 ）如果有降水补给，入渗补给周期又是多少？（ 3 ）降水入渗的方式是优先流还是活塞流？（ 4 ）包气带浅部水化学、同位素和地下水中为什么不平衡？我们采用氯、氧 -18 、氚等多种环境示踪剂，研究了黄土包气带水文过程及地下水补给，得出如下新认识：（ 1 ）地下水补给量：黄土高原属于草原环境，根系较浅，气温较低，植被生长与降水错峰。氯质量平衡法显示麦地降水补给量在 30-90 mm/a ，入渗系数为 6.3-18% 。降水入渗量比世界其他年均降水量相近的半干旱地区高 2-3 个数量级。黄土地下水补给受季风影响，同位素值较年加权平均值贫化，表明地下水补给主要发生在 7-9 月的雨季。（ 2 ）补给响应滞后：基于氯累积年龄和氚峰运移速率，得出黄土土壤水运移速率为 0.2-0.3m/a 。据此推算，降水需要 60-500 年才能到达地下水面。因此，浅部过程受巨厚包气带的缓冲作用，其效应不会立即影响到地下水，往往表现为同位素取值不一致。（ 3 ）水分运移形式：基于根系以下土壤水氯的分布、氯累积年龄和地下水中氚的研究，认为在黄土中水分运移以活塞流占主导。（ 4 ）人类活动效应：黄土包气带剖面的溶质分布显示，现代农业活动导致包气带浅部水分丧失，溶质、同位素富集。种植苜蓿、苹果和其他灌木可致降水入渗补给地下水的量显著减少。上述研究成果发表在 Hydrological Processes 上（ Huang T, Pang Z, Edmunds WM (2013) Soil profile evolution following land-use change: Implications for groundwater quantity and quality. Hydrological Processes 27: 1238-1252 ）。图 1 土壤氯对植被变化的响应图 2 降水补给地下水季节性特征; 个人分类: 科研笔记|9773 次阅读|3 个评论

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