针对地下水流过程及其与地表水转化关系研究中,冻土分布特征及融冻过程对地下水系统的影响机制相关研究较少的问题,通过分析国内外冻土区地下水对河道径流的贡献、地下水流动路径和地下水-热耦合模型的相关文献,对地下水流过程及其与地表水转化研究进行综述,认为:①受土壤中冻土空间异质性的影响,不同冻土区地下水对径流的贡献比例不一致;②利用水化学和同位素示踪剂研究地下水流动路径,有助于冻土区地下水流动系统概念模型的构建,但只能获得定性或半定量的结果;③地下多相流系统的水-热耦合模型可将冻土的变化与其相应的水文响应过程耦合在一起,实现了地下水流过程及其与地表水转化关系的定量刻画,但在实用性方面仍需进一步完善,是未来的主要研究方向。
【中文摘要】本项研究针对干旱区地下水更新性定量评价问题，选择西北黑河流域张掖盆地为典型研究区，以环境同位素（氘、氧-18、氚）和水化学信息为线索，包气带示踪试验与水循环理论和同位素水文学等理论分析相结合，识别了地下水流动机制；以水流参数为纽带，建立了基于氚同位素方法的地下水更新速率评价模型。结果表明：①细土平原带，地下水位埋深大于5m的地区依然存在降水入渗补给，沙丘覆盖区降水入渗系数在0.10～0.11之间（水位埋深6.3m），荒漠区降水入渗系数在0.13～0.14之间（水位埋深8.6m）；②研究区地下水流系统可以概化为活塞-指数流组合模式，氚年龄模型中的水流参数可以作为模型耦合参数，该参数随空间变化，山前地带为9～11，细土带为4～6；③地下水平均更新速率2.5%/a～0.5%/a之间，主要受补给影响，由山前向细土平原逐渐减小；构造对地下水更新速率影响较大，与其他地质条件类似地带相比（张掖南部山前），民乐山前数条隐伏断层的存在导致地下水更新能力变差，地下水实际流速为0.7m/d，仅相当于张掖山前的1/3。研究成果对于地下水保护与合理利用具有指导意义，也可为干旱区地下水更新性定量评价提供方法参考。
2007-01