近几十年随着全球气候变暖及人类活动的增强,冻土退化趋势显著,这一过程改变了寒区的水文地质条件,从而引起一系列的生态环境变化。热融湖塘是冻土退化的产物,其形成与发展又会引起冻土环境的改变,进而对全球气候变化产生影响。因此,针对多年冻土退化过程中日趋严重的热喀斯特现象,以及由此而产生的冻土融穿、地下水位改变、热融湖塘扩张等问题,对目前多年冻土区热融湖塘的水文变化研究现状进行分析整理。本文主要从以下五个方面展开了论述:(1)热融湖塘演化过程及主要影响因素分析;(2)热融湖塘水文过程时空变化规律及影响因素分析;(3)热融湖塘水量平衡过程研究及影响因素;(4)热融湖塘变化对区域水质的影响;(5)热融湖塘对碳循环的影响。最后,提出在后期研究中应基于同位素技术,充分考虑湖塘周边环境,并结合气候变化、多年冻土退化状况进行多因素分析,以期能为深入开展研究冻土退化背景下冻土水文过程、区域水资源演变以及对生态环境的影响提供参考依据。
冻土的低渗透性改变了地表水下渗,导致寒区流域产汇流过程发生改变;其季节冻融及引起的活动层深度变化,改变了土壤含水量从而调蓄流域储水量。过去数十年,气候变暖引起冻土退化重塑了寒区水文地质环境、改变了地下水热状况;而多年冻土退化的后果是其所含有的固态冰向液态地下水转化,进而改变多年冻土地下水的时空模态、生态环境和工程设施基础,影响多年冻土的碳汇功能,以及释放封存于其内的温室气体并进一步加速气候变化。尽管水化学和数值模拟技术的发展提升了人们对于冻土地下水补径排和循环机理的理解,但冻土区恶劣的环境和直接监测地下水的困难,仍然使冻土地下水研究存在巨大挑战。本文通过梳理多年冻土地下水相关文献,刻画了多年冻土地下水的时空模态,探讨了冻土与地下水的相互作用,认为在未来的研究中,水化学方法应更加侧重于冻土地下水动态,数值模拟应更加侧重于地下水热过程。另外,还整合了气候变化背景下多年冻土地下水变化的相关研究成果,描述了从补给区-排泄区、冻土融化起始-长期退化至消失过程中地下水的赋存、补径排变化以及这些变化所带来的影响。最后,尝试性探讨了冻土地下水研究未来可能的发展,以期为多年冻土地下水水文、水资源和生态环...
冻土水文地质学主要研究冻土区水分要素的时空分布和运动规律及其与冻土间的相互作用。在微观上,冻结温度、未冻水含量以及孔隙水压力等冻土层独有的水热参数决定了冻土的结构和物理力学性质,同时影响了冻土层的冻融过程。而宏观上,冻土层的存在改变了常规的地表径流和水系模式,地下水的循环系统也由于冻土层的季节性冻融发生了根本变化,形成了冻土区独特的水文地质条件。从微观和宏观两种角度系统归纳与总结国内外冻土水文地质学研究进展,并分析包括地球物理技术、水化学、冻土水文模型在内的技术方法,同时对高寒区特有的地下水溢流冰、融雪入渗和冻土保墒现象的研究成果进行总结与分析。冻土水文的发展趋势应在积累研究数据和技术方法的基础上进一步探索产汇流过程机理,并建立更完善的冻土水文物理模型,定量分析冻土与水资源之间的相互作用。
基于2008年6月风火山小流域五个径流控制断面水样分析结果,综合运用描述性统计、相关性分析、Gibbs图和主成分分析方法,对主要可溶无机离子的质量浓度特征及其成因进行分析。结果表明:阳离子以Na+,Ca2+为主,阴离子以SO42-为主,且各断面大部分离子质量浓度日变化特征为单峰型;浅层土壤中水分运移携带的离子质量浓度高,对河水总溶解性固体(TDS)含量贡献最大;岩石风化作用和蒸发浓缩作用对风火山小流域水化学变化起主要作用;研究流域蒸发盐岩风化作用最强烈,其次为碳酸盐岩的溶解;初步分析认为河水离子质量浓度较高的原因是受蒸发浓缩作用、土壤冻结融化作用和径流活跃期时间短等共同影响的结果。
【中文摘要】以我国季风温冰川区代表性区域季节积雪为研究目标,选择玉龙雪山白水1号冰川为主要研究对象,应用新的手段和观测方法对冰川积累区积雪水化学特征进行动态监测,重点研究冰川积累区不同季节独立降雪事件以及雪坑剖面稳定同位素和可融性离子随时间变化的规律。本项目的开展,填补了我国对季风温冰川冬季积雪系统内水化学特征研究的空缺,在国内首次提出对温性冰川积累区独立降雪事件和雪坑剖面水化学特征进行动态监测研究,为本区冰芯和气候变化研究提供最基础的资料积累和科学的理论依据。
2006-01东北多年冻土区降雪、地下冰、河冰、冰丘冰、冰椎冰、路堑挂冰,以及河水、湖水、沼泽水、冻结层上水、冻结层下水、深层地下水等不同类型的冰和水,因其补给来源的不同,形成的时间、存在状态、分布、埋藏条件及水动力性质等差异,其间水化学特征明显差别,其功能、作用、危害及利用价值亦大不相同。实验证明:自然条件下冻结冰椎自净脱盐达55.92%,可用pH值、矿质含量等水化学特性鉴别各类冰和水的类型,判别各类冻害补给水源,以便因地制宜对症治理,并对各类冰和水进行危害及水质、利用综合评价。