【摘要】：近年來,石羊河上游出山徑流變率增大,引發(fā)了一系列生態(tài)問題,關(guān)于徑流變率的原因探討成為研究熱點。石羊河流域徑流的水源組分較為復(fù)雜,不僅包含區(qū)內(nèi)的大氣降水和地下水,而且包含高海拔冰雪消融產(chǎn)生的融水,因此解釋其匯流機制非常困難,解釋出山徑流量變化也缺乏相應(yīng)的科學(xué)依據(jù)。本文依據(jù)2015年5月-2016年5月在石羊河流域上游-祁連山區(qū)冷龍嶺西營河流域采集的不同水體樣品,對該區(qū)流域內(nèi)大氣降水、冰雪融水和河水徑流中氫氧穩(wěn)定同位素的特征進行分析,探討了夏季豐水期流域內(nèi)各水體中的氫氧穩(wěn)定同位素的組成,同時計算和討論了該流域徑流量的補給貢獻率以及不確定性分析,開展石羊河上游流域同位素的徑流分割研究。研究有助于明確季風(fēng)邊界高寒山區(qū)徑流形成過程和機制,提高對復(fù)雜氣候系統(tǒng)作用流域徑流補給和匯流過程的認識程度,為開發(fā)和改進分布式水文模型匯流和融冰(雪)模塊提供物理依據(jù),提升對石羊河流域水資源形成及其轉(zhuǎn)化規(guī)律的認知水平,同時也能夠為下游綠洲區(qū)水資源的綜合管制和合理利用提供科學(xué)依據(jù)。通過研究得到的主要結(jié)論如下:(1)研究區(qū)域局地大氣水線的斜率低于全球大氣水線和中國大氣水線的斜率,截距與全球大氣水線和中國大氣水線的值較為相近,符合干旱半干旱區(qū)降水同位素特征,說明該區(qū)部分降水主要來自于局地水汽循環(huán)。研究區(qū)域地處高海拔內(nèi)陸區(qū),雨水在降落過程中經(jīng)歷了一定程度的二次蒸發(fā)效應(yīng),重同位素在雨水中大量富集,致使大氣水線的斜率與截距降低。降水同位素具有一定的季節(jié)效應(yīng),6-8月不斷富集,8-10月逐漸貧化。研究區(qū)內(nèi)6-10月溫度效應(yīng)顯著,且呈現(xiàn)出一定的“逆降水量”效應(yīng),分析原因在于降水量增加狀態(tài)的時期正是氣溫升高明顯的時期,顯著的“溫度效應(yīng)”使得“降水量”效應(yīng)無法體現(xiàn)。(2)表層雪的季節(jié)變化顯著,呈現(xiàn)出秋高冬低的變化趨勢,6-10月不斷升高,10-次年1月逐漸降低,最高值出現(xiàn)在10月,最低值出現(xiàn)在1月。δ~(18)O與高程之間呈現(xiàn)微弱的負相關(guān),但相關(guān)性弱。冰雪融水的變化范圍小于表層雪,基本包含于表層雪的范圍內(nèi),且平均值均大于表層雪的平均值。季節(jié)變化不明顯,5月和9月同位素值較高,其他月份變化相對平穩(wěn)。(3)河水中氫氧穩(wěn)定同位素不符合“高程效應(yīng)”規(guī)律。δD和δ~(18)O的變化表現(xiàn)為從先降低后升高的趨勢。從季節(jié)角度來看,上游區(qū)三岔口的同位素值隨時間的變化相對較大(-3.01‰),下游兩個采樣點波動范圍相對較小(-1.74‰),三個站點6-次年2月δ~(18)O值隨時間變化表現(xiàn)出相同的規(guī)律,2-6月δ~(18)O值變化差異明顯。(4)石羊河上游-祁連山區(qū)冷龍嶺西營河流域降水和冰川融水對河水徑流的貢獻率分別是63.77%和36.23%,表明西營河流域水體主要為降水和冰川融水,在雨季降水成為徑流主要的補給源。研究區(qū)的徑流組分顯現(xiàn)出較為復(fù)雜的狀態(tài),冰雪融水和大氣降水對于河水的貢獻率季節(jié)變化不明顯,6-7月,河水徑流量增多,冰雪融水為主要補給方式;7-9月河水中降水所占比例呈現(xiàn)出增大的趨勢,成為主要補給源。(5)對研究區(qū)徑流分割的不確定性分析表明,示蹤劑時空變化產(chǎn)生的誤差相對大于測試方法導(dǎo)致的誤差。無論是測試方法誤差還是示蹤劑時空差異誤差,都在9月最為顯著,時段內(nèi)最高的溫度和最多的降雨量,較強的蒸發(fā)作用導(dǎo)致不平衡分餾效應(yīng),因此擁有更高不確定性。示蹤劑的空間異質(zhì)性造成的誤差U_m的不確定性主要是由降水(和冰雪融水)示蹤劑的時空變化導(dǎo)致的,河水的時空變化相對較小,對不確定性的影響微弱。分析原因是由于研究選取的流域高程變化有關(guān),流域內(nèi)海拔落差大,導(dǎo)致降水和冰雪融水氧同位素的時空變化較大。
【圖文】：

研究區(qū)概況圖

圖 4-1 局地大氣水線圖Fig.4-1 Local Atmospheric Waterline降水時間變化特征及同位素效應(yīng)大氣降水同位素δD 變化范圍為-75.34‰到-6.09‰，-1.77‰，δD 和δ18O 的平均值分別為-38.53‰和-6.70‰-350‰~50‰，δ18O：-50‰~10‰）和中國降水平均同10‰-2‰，δ18O：-24‰~2.0‰）之內(nèi)。δ18O 和δD 表現(xiàn)月達到最大值，8-10 月逐漸貧化的變化特征，與同期降雨與溫度（T）之間的回歸分析可得，δ18O 與溫度（18=0. 8 t8.1 ， =0. ），隨著溫度的升高。對降水量效應(yīng)的觀察發(fā)現(xiàn)，，石羊河上游-祁連山冷降水量呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，也就是“逆降水量效應(yīng)”（因由于降水樣品的采集為 6-10 月份，該時段內(nèi)，降
【學(xué)位授予單位】：西北師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：P333

【參考文獻】

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本文編號：2618196