雅鲁藏布江拉萨—林芝段天然水水化学及同位素特征研究

论文摘要

本文从水文地球化学和环境同位素的角度,研究区内天然水水化学及同位素的特征,得出以下结论与认识:1)通过对研究区天然水的主要理化特征（pH、水温、水化学类型、离子组成及矿化度、硬度及侵蚀性）及其特征的研究。研究区内不同类型、不同区域的天然水的差异,主要受到天然水的不同补给类型及人类活动影响。①研究区主要流域（雅鲁藏布江及其一级支流拉萨河、尼洋河）的pH值变化范围较大,pH值在6.9-8.23范围,平均值为7.69;研究区支沟水系的pH值在7.03-8.68范围,平均值为7.67;研究区区内泉水的pH值较稳定,在7.08-8.43范围,平均值为7.92;温泉水的pH值差异明显,而井水pH值较稳定。主要河流及支沟水pH值随着HCO3-的含量增加而增加,当HCO3-含量超过70-100mg/L时,pH值随着HCO3-含量增加而降低;其他类型天然水（温泉、泉水及井水）变化不大。pH值随着经度的增加（沿程向河流下游）而不断降低,可能与向下游降水不断增多、植被发育较好、生物作用不断增强等因素影响,导致pH不断降低。以冰川融雪水为主要补给来源的水体呈弱酸性,稍具有溶蚀性。温泉表现为弱碱性,其它类型的天然水pH值较高,不利于元素的水迁移,悬浮颗粒是元素的主要存在和迁移形态。②研究区水温的年较差很小,水温与气温有十分密切的关系,年平均水温均高于年平均气温。研究区常年气温较低,直接使水温偏低,且不同补给类型也影响河流的水温;高海拔引起的气压低使水中溶解氧浓度也相对偏低,生物化学作用较缓慢。而水温偏低,年较差小,是控制研究区天然水中矿物溶解速率和水体生物化学作用的主要因素。③天然水的化学类型以CⅡCa、CⅢCa为主,主要为重碳酸盐钙质水,少数天然水的化学类型为CⅠCa,温泉水的化学类型以SⅠN a为主,部分出现CⅠN a。天然水的化学类型主要位于第一阶段,即硅酸盐-碳酸盐水阶段,区内温泉水的化学类型属第三阶段,即氯化物-硫酸盐阶段,该阶段以SO42-相对积累为其特点,在这个阶段可能有SiO2、CaCO3、MgCO3、CaSO4及一定数量的Na2SO4析出。④主要河流的主要离子及矿化度的变化主要受补给类型的影响,其次为人类活动的影响。实测电导率及TDS随经度增加（向河流下游）变化不明显,仅在米林-林芝段有融雪水汇入导致该处主要流域及支沟流域实测电导率及TDS明显降低。天然水实测电导率及TDS遵循一下规律:温泉>泉水、井水>主要河流>支沟水,主要流域中雅鲁藏布江>拉萨河>尼洋河。⑤依据天然水的硬度分类表,区内主要流域及支沟水多为软水,冷泉水、温泉、井水多为中等硬度的水。而尼洋河及部分支沟水段出现极软水,朗县段部分支沟水出现中等硬度水、泉水出现极硬水,负硬度一般出现在温泉水样中,部分沟水也出现负硬度,可能与温泉水注入有关联。⑥天然水的侵蚀性CO2的含量变化较大,但遵循侵蚀性CO2江河水>支沟水>泉水、井水>温泉,而侵蚀性CO2含量一般小于15mg/L,仅于尼洋河段出现侵蚀性CO215.40mg/L。2)通过对天然水溶质的源、汇及其控制因素进行分析,结合水化学三角图和Gibbs图,说明研究区河流离子起源主要是岩石的风化作用,蒸发-结晶作用为次要作用,而大气的输入很微弱。同时简单分析了区内河流水天然溶质与自然地理及地质条件的关系,决定河流水化学特征的主要过程是降水对大气和地表组成物质的淋溶过程、主支流交汇处的混合过程、悬浮物的吸附和解析过程以及蒸发浓缩而导致的变质等过程,同时也受到岩性及构造等因素的影响。3)研究区内河流及主要支沟水的同位素上游到下游稳定同位素δD和δ18O总体趋势逐渐上升。δD和δ18O关系图与西南降水线进行对比,区内天然水均落在西南降水线的附近,显示天然水的主要补给类型为大气降水补给;δD和δ18O在平面上表现出明显的分区,温泉的δ18O也表现处明显的飘移;区内δD和δ18O表现出明显的高程效应及大陆效应,随着高程及远离水汽来源地,δD和δ18O逐渐降低,鉴于区内独特的自然地理特征,实际上是区域大陆效应和高程效应的综合反映。4)重点区域拉萨地区地处青藏高原南部,孟加拉湾的水汽溯雅鲁藏布江而上,给该区带来了丰沛的夏季降水,拉萨的雨季从6月份开始,一直持续到9月,雨季降水量占全年降水量的90%。选取GNIP拉萨站,从1986年6月-1992年12月,共计41个数据,研究表明拉萨降水中δ18O“雨量效应”明显,掩盖了气温对降水中δ18O的作用。拉萨站的氘过量参数（d）基本山在平均值10‰波动,但在旱季和雨季变现处明显差异,反映了不同水汽来源对降水的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 1.1 选题依据及研究意义
• 1.2 国内外研究现状及存在问题
• 1.2.1 河流水化学研究现状
• 1.2.2 氢氧稳定同位素研究现状
• 1.3 论文主要内容、研究思路及技术路线
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 研究思路
• 1.3.3 技术路线
• 第2章 研究区自然地理及地质概况
• 2.1 研究区自然地理特征
• 2.1.1 自然地理位置
• 2.1.2 地形地貌
• 2.1.3 气象和水文
• 2.1.4 植被和土壤
• 2.2 研究区地质条件概况
• 2.2.1 地层岩性
• 2.2.2 地质构造
• 2.3 研究区水文地质条件
• 2.3.1 含水岩组及其富水性
• 2.3.2 地下水补给、径流、排泄条件
• 2.3.3 地下水水化学特征
• 第3章 研究区天然水水化学特征
• 3.1 研究区天然水的主要理化性状及其特征
• 3.1.1 研究区天然水的pH 值
• 3.1.2 研究区天然水的水温
• 3.1.3 研究区天然水的化学类型
• 3.1.4 研究区天然水的离子组成及矿化度
• 3.1.5 研究区天然水的硬度及侵蚀性
• 3.2 研究区河流水溶质的来源与自然地理及地质条件的关系
• 3.2.1 研究区河流水中天然溶质的源、汇及其控制因素
• 3.2.2 研究区河流水中天然溶质的来源
• 3.2.3 研究区河流水天然溶质与自然地理及地质条件的关系
• 3.3 本章小结
• 第4章 研究区天然水氢氧稳定同位素特征
• 4.1 氢氧稳定同位素分布特征及同位素效应分析
• 4.1.1 河流氢氧稳定同位素沿程的变化特征
• δD 和^δ180 的关系'>4.1.2 研究区内天然水^δD 和^δ180 的关系
• 4.1.3 研究区天然水氢氧稳定同位素氘过量参数
• 4.1.4 研究区天然水氢氧稳定同位素高程效应
• 4.1.5 研究区天然水氢氧稳定同位素大陆效应
• 4.1.6 重点区域的同位素效应分析
• 4.2 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间取得学术成果