Chloride source delineation in an urban-agricultural watershed: Deicing agents versus agricultural contributions     

Andrew Oberhelman  Eric W. Peterson 《水文研究》2020,34(20):4017-4029

Analyses (n = 525) of chloride (Cl⁻), bromide (Br⁻), nitrate as nitrogen (NO₃-N), sodium (Na⁺), calcium (Ca²⁺) and potassium (K⁺) in stream water, tile-drain water and groundwater were conducted in an urban-agricultural watershed (10% urban/impervious, 87% agriculture) to explore potential differences in the signature of Cl⁻ originating from an urban source as compared with an agricultural source. Only during winter recharge events did measured Cl⁻ concentrations exceed the 230 mg/L chronic threshold. At base flow, nearly all surface water and tile water samples had Cl⁻ concentrations above the calculated background threshold of 18 mg/L. Mann–Whitney U tests revealed ratios of Cl⁻ to Br⁻ (p = .045), to NO₃-N (p < .0001), to Ca²⁺ (p < .0001), and to Na⁺ (p < .0001) to be significantly different between urban and agricultural waters. While Cl⁻ ratios indicate that road salt was the dominant source of Cl⁻ in the watershed, potassium chloride fertilizer contributed as an important secondary source. Deicing in watersheds where urban land use is minimal had a profound impact on Cl⁻ dynamics; however, agricultural practices contributed Cl⁻ year-round, elevating stream base flow Cl⁻ concentrations above the background level.  相似文献   

卫星测高数据监测青藏高原湖泊2010年—2018年水位变化     

廖静娟  薛辉  陈嘉明 《遥感学报》2020,24(12):1534-1547

青藏高原湖泊水位变化是气候变化和生态环境变化研究的重要指标。随着Cryosat-2观测数据的日益丰富和处理技术的提升，可以有效监测更多湖泊的水位变化信息。本研究构建了基于噪声去除技术、改进的波形重跟踪处理算法（ImpMWaPP）和误差混合动态模型为一体的高精度湖泊水位序列提取方法，利用Cryosat-2 SARIn数据获取到133个青藏高原湖泊2010年—2018年的高精度水位序列，并分析了这些湖泊水位变化的时空变化特征。总体上，青藏高原湖泊的水位继续呈上升趋势，但上升速度较2003年—2009年趋缓，年均变化率0.159 m/a。从地域分布上，北部湖泊的水位上升最为显著，而南部湖泊的水位则趋于稳定。从时间上，2010年—2012年和2016年—2018年，大多数湖泊的水位呈现快速上涨，而其他时间水位相对稳定或略有下降。  相似文献   

Investigation of inner-basin variation: Impact of large reservoirs on water regimes of downstream water bodies     

Xue Dai  Zhongbo Yu  Guishan Yang  Chong-Yu Xu  Rongrong Wan 《水文研究》2021,35(5):e14241

Large dams and reservoirs alter not only the natural flow regimes of streams and rivers but also their flooding cycles and flood magnitudes. Although the effect of dams and reservoirs has been reported for some vulnerable locations, the understanding of the inner-basin variation with respect to the effects remains limited. In this study, we analyse the Three Gorges Dam (TGD) built on the Changjiang mainstream (Yangtze River) to investigate the dam effect variations in the system of interconnected water bodies located downstream. We investigated the effect of flow alterations along the downstream river network using discharge time series at different gauging stations. The river–lake interactions (referring to the interactions between the Changjiang mainstream and its tributary lakes i.e. the Dongting and Poyang lakes) and their roles in modifying the TGD effect intensity were also investigated in the large-scale river–lake system. The results show that the water storage of the tributary lakes decreased after the activation of the TGD. Severe droughts occurred in the lakes, weakening their ability to recharge the Changjiang mainstream. As a consequence, the effect of the TGD on the Changjiang flow increase during the dry season diminished quickly downstream of the dam, whereas its impact on the flow decrease during the wet season gradually exacerbated along the mainstream, especially at sites located downstream of the lake outlets. Therefore, when assessing dam-induced hydrological changes, special attention should be paid to the changes in the storage of tributary lakes and the associated effects in the mainstream. This is of high importance for managing the water resource trade-offs between different water bodies in dam-affected riverine systems.  相似文献   

应用核磁共振技术分析干盐湖地区地下卤水空间分布特征——以昆特依干盐湖为例   总被引：3，自引：1，他引：2  

杨修猛  刘文玉  韩凤清  韩继龙  HUSSAIN Syed Asim  年秀清  毛庆飞  严维德 《湖泊科学》2018,30(1):220-233

昆特依干盐湖位于柴达木盆地西北部,为特大型综合盐类矿床.大盐滩是昆特依干盐湖内最大的盐滩,地下赋存有一定量的卤水矿床,但该矿床的水文地质条件差,主要卤水矿层含水性弱,开采难度大.核磁共振找水方法作为当今世界上唯一的直接找水地球物理新方法,具有高分辨力、高效率、信息量丰富和解的唯一性等优点,本文运用该方法对昆特依干盐滩地区地下卤水空间分布特征进行研究,通过对核磁共振数据进行处理与反演,结合已有的地质与钻井资料,对测点进行综合地质-地球物理解释,获得以下认识:1)大盐滩0~130 m深度范围内,共存在3个卤水含水层,主要呈扁平状或漏斗状、近似层状展布,W1为晶间潜卤水层,渗透系数较大,颗粒较粗,单位体积含水量为0.4%~2.7%,W2和W3为晶间承压卤水层,渗透系数较小,颗粒较粗,单位体积含水量分别为0.2%~1.1%和0.1%~0.8%;2)大盐滩地区存在两个卤水富集区,分别为研究区西南部沉积盆地中心的Ⅰ号富卤区和盆地东北部的Ⅱ号富卤区;3)根据区域内卤水富集分布以及构造情况,划定大盐滩向斜沉积中心、大盐滩北侧F1~F8及遥F6断裂发育区和冷湖构造带为区域内主要的找矿找水远景区;4)GMR核磁共振系统在干盐滩地区理论探测深度为130 m,该系统不仅可以有效地探测自由水,而且可以依据束缚水的分布解译地下各类含水盐类矿物和含水黏土矿物的存在与分布.  相似文献   

云南错恰湖两百年来气候环境变化与重金属污染     

柴轶凡  张灿  孔令阳  赵成 《湖泊科学》2018,30(6):1732-1744

高海拔地区由于特殊的自然环境对气候变化和营养输入的响应十分敏感.在人类活动逐渐加强的背景下，高山湖泊高分辨率的沉积物记录了人与自然相互作用的演变过程.选取云南西北部典型高山湖泊——错恰湖，获取长度37 cm的连续湖泊沉积序列，基于铅铯测年法得到年代深度模型，并对湖芯样品进行总有机碳、总氮及正构烷烃的多指标测定和元素测量，结合气象监测数据探讨分析错恰湖的有机质来源和流域环境演化特征.根据气候代用指标的变化，两百年来错恰湖泊环境及区域气候演化可以分成4个主要阶段：1807-1900年：湖泊水位上升、湖面扩大，有机质丰度下降，有机质以外源贡献为主，内源比例上升；1900-1950年：湖泊水位开始下降、湖面收缩，有机质丰度下降，外源有机质来源增加；1950-1982年：湖泊水位下降、湖面进一步收缩，有机质丰度下降，外源输入比例继续增加；1982-2007年：湖泊水位下降、湖面收缩，有机质含量上升且以陆源输入为主，同时内源贡献比例开始增加.在元素测定结果中，人类活动对应了湖泊沉积重金属含量变化的3个阶段：1950年以前，重金属含量低且稳定，可视作自然背景阶段，人类影响忽略不计；1950年以后，湖泊流域工农业逐渐发展，人为干扰凸显；直到1982年以后，冶炼工业的进步加强了重金属的污染态势，并通过大气传输沉降被湖泊沉积物记录.错恰湖沉积记录的分析讨论在总结该区域气候环境演化历史的同时，加深了对气候人类活动湖泊生态系统相互作用过程的理解，为高山湖泊响应人类活动影响提供了证据.  相似文献   

Assessment of 2DH and pseudo‐3D modelling platforms in a large saline aquatic system: Lake Urmia,Iran          下载免费PDF全文

M. Zeinoddini  M. A. Tofighi  A. Bakhtiari 《水文研究》2014,28(18):4953-4970

The main objective of this paper is to provide comparative quantitative examinations on the capabilities of two‐dimensional horizontal and pseudo‐three‐dimensional (3D) modelling approaches for simulating spatial and temporal variability of the flow and salinity in Lake Urmia, Iran. The water quality in the lake has been an environmentally important subject partly because this shallow hypersaline aquatic ecosystem is considered to be one of the largest natural habitats of a unique multicellular organism, Artemia urmiana. This brine shrimp is the major food source for many of the protected and rare shorebirds that visit the lake. A. urmiana can grow and survive in certain ranges of salinity, and their disappearance could lead to an alteration of existing equilibria. The lake has also experienced considerable man‐made changes during the past three decades. A newly built crossing embankment almost divided the lake into two northern and southern halves. A relatively small opening of 1.25 km in the new embankment provides water connections between the two halves. As a result, the flow and salinity regimes have been significantly changed. This might have had adverse serious impacts on the lake ecosystem. In the current study, the two‐dimensional horizontal hydrodynamic model has been found to provide reasonable predictions for the flow regime in the lake, whereas its salinity predictions have not been consistent with the field observations. The pseudo‐3D model has produced results fairly close to the salinity measurements and its temporal and spatial variations. The pseudo‐3D model has been used for evaluating the embankment effects on the lake hydrodynamics and on the salinity conditions. The effectiveness of introducing a different number or length of openings in the embankment for restoring the pre‐embankment conditions has also been examined. These remedy options have been found not to offer substantial improvements to the lake's existing ecosystem. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

气候变化对西藏湖泊变迁的影响(1973—2017)   总被引：1，自引：0，他引：1  

闫立娟 《地球学报》2020,41(4):493-503

西藏湖泊众多,其水位和面积变化对气候波动有敏感记录。本文运用RS和GIS技术,以1973—1977年、1989—1992年、1999—2001年、2008—2010年和2017年5期遥感影像为底图矢量化了西藏所有湖泊边界,建立了湖泊空间数据库。以湖泊空间数据为基础,分析了1973—2017年西藏湖泊面积动态变化特征,结论如下:从20世纪70年代至2017年,西藏湖泊总面积持续增加,共增长了47.23%;从20世纪70年代至90年代,研究区北部和中部湖泊呈萎缩的趋势,其余地区呈扩张的趋势;从2000年至2017年,西藏湖泊呈持续扩张的趋势。另外,笔者分析了研究区年平均气温、年降雨量和年蒸发量的变化特征。1981—2017年,西藏气候向暖湿方向发展,主要表现为气温升高、降雨量增加和蒸发量减少。气候变化对不同地区不同时期湖泊变迁影响显著:(1)西藏北部和中部湖泊主要以冰川、冰雪融水和地表径流为主要补给源。20世纪70年代至90年代,气温和降雨量波动较小,引起这些地区湖泊萎缩的主要原因为冰川和冰雪融水补给的减少。(2)从20世纪90年代至2017年,气温和降雨量增加、蒸发量减少,导致研究区湖泊呈现全面扩张的趋势。  相似文献   

鄱阳湖湿地典型中生植物水分利用来源的同位素示踪   总被引：1，自引：0，他引：1  

许秀丽  李云良  谭志强  郭强 《湖泊科学》2020,32(6):1749-1760

水分是维持植物生长、决定种群分布的关键因子，研究植物水分利用来源是揭示水文过程与植被演替作用机制的基础，作为中国最大的淡水湖泊系统，鄱阳湖水文情势的显著改变已直接影响到湿地生态系统的水分补给来源.本文通过测定降水、土壤水、地下水、湖水和植物茎水中δ¹⁸O、δD同位素组成，识别鄱阳湖湿地典型中生植被——茵陈蒿（Artemisia capillaris）群落的土壤水分补给来源，并应用直接对比法和IsoSource多源混合模型估算优势种茵陈蒿的主要吸水区间及水源利用比例.结果发现：（1）与降水同位素相比，湖水和湿地土壤水同位素较为富集，地下水同位素较少发生分馏；（2）湿地地下水主要受历史长期降水和湖水共同补给，土壤水在雨季4—6月和秋季9—10月主要受降水补给，夏季7—8月深层土壤水受湖水侧向入渗和地下水的共同补给，并在蒸发作用下水分向浅层土壤传输；（3）茵陈蒿主要利用0~80 cm深度的土壤水，且能够在不同土层水源间灵活转换.当土壤含水量较高时（4—5月），主要利用0~40 cm浅层土壤水，利用率约49%~68%；当浅层土壤含水量较低时（6—8月），主要利用40~80 cm深层土壤水，利用率高达74%~95%；当植物进入生长后期（9—10月），主要利用0~15 cm表层土壤水，利用率介于41%~70%.总体发现，湖水是鄱阳湖湿地中生植物群落土壤水分的重要补给来源，优势种茵陈蒿能够响应土壤含水量的变化改变吸水深度，具有较强的干旱适应能力.研究结果可为鄱阳湖湿地植被生态系统演变和科学保护提供理论参考.  相似文献   

富营养化对湖泊消费者群落碳源和氮源的影响——以白洋淀为例     

秦珊  崔建升  申立娜  张璐璐  剧泽佳  付雨 《湖泊科学》2020,32(6):1657-1670

富营养化对湖泊生态系统能流和物流的影响具有不确定性，多数研究仅关注富营养化对浅水湖泊食物网结构和功能的影响，而富营养化对消费者群落碳源和氮源的影响及其时空分异特征较少关注.鉴于此，本研究选取华北平原最大的浅水富营养化湖泊——白洋淀为研究区，依据生境理化参数将白洋淀划分为3类生境（生境1（Ⅰ和Ⅱ区）主要遭受上游府河废水排放影响；生境2（Ⅴ、Ⅶ和Ⅷ区）主要遭受水产养殖和生活污水的影响；生境3（Ⅲ、Ⅳ和Ⅵ区）遭受人为干扰较小）.在2018年4月和8月分别收集了浮游生物、底栖生物和鱼类样品，运用碳、氮稳定同位素技术定量估算3类生境中底栖和浮游生物对消费者群落碳源和氮源贡献百分比的时空分异特征；同时收集水体和沉积物样品进行常规理化参数分析，明晰富营养化对白洋淀消费者群落碳源和氮源贡献百分比的影响.结果表明：1）就水体和沉积物理化参数季节变化而言，除pH相对稳定外，化学需氧量（COD）、沉积物氨氮（NH₃-Ns）、总氮（TN）和沉积物总磷（TPs）4月高于8月，而其他理化参数则8月高于4月；就空间分布而言，温度（T）、水深（WD）、溶解氧（DO）和沉积物总碳（TCs）值在生境3中最高，而其他理化参数的值则在生境1中最高；2）就δ¹³C和δ¹⁵N空间分布而言，对于同一群落，δ¹³C和δ¹⁵N在3类生境中富集程度呈现显著差异；就时间分布而言，不同季节消费者群落的δ¹³C值存在显著差异，而δ¹⁵N值未呈现显著差异，且消费者群落的δ¹³C和δ¹⁵N呈显著负相关；3）就消费者营养级的空间分布而言，3类生境存在显著差异，同一消费者营养级在生境1中最高，在生境3中最低；就时间分布而言，消费者营养级未呈现显著差异；4）浮游生物对消费者群落碳源和氮源贡献百分比4月高于8月，生境1高于其他生境；而底栖生物对消费者群落碳源和氮源贡献百分比则8月高于4月，生境3高于其他生境；5）通过相关分析，结果表明白洋淀消费者群落的δ¹³C与总磷（TP）、TCs、沉积物总氮（TNs）、总有机碳（TOCs）、TPs呈现负相关关系；δ¹⁵N值与TP、TCs、TNs、TOCs、TPs呈正相关关系.因此，湖泊富营养化会影响消费者群落的碳源和氮源，进而改变湖泊生态系统的能流和物流.  相似文献   

1973-2018年青海湖岸线动态变化   总被引：2，自引：2，他引：0  

祁苗苗  姚晓军  刘时银  朱钰  高永鹏  刘宝康 《湖泊科学》2020,32(2):573-586

青海湖独特的地理位置使得其不仅对环湖周边区域气候起着天然调节器的作用，而且还拥有丰富的湖岸线资源，准确、及时地掌握青海湖岸线动态变化对保护沿湖生态环境有重要意义.因此本文基于1973-2018年Landsat MSS/TM/OLI遥感影像和1961-2017年实测水位资料，对青海湖岸线动态变化及对鸟类栖息地的影响进行研究，同时结合面积、水位及气象数据讨论了影响岸线变化的主要因素.研究表明：1）近45年来青海湖岸线发生变化最大的区域是东岸的沙岛，西岸的鸟岛、铁布卡湾及北岸沙柳河入口区域.尤其自2004年以来，鸟岛地区岸线后退距离最大（5.52 km），鸟类栖息地扩张约97.94 km²，为鸟类提供了较好的栖息环境.（2）1973-2018年青海湖岸线长度以0.88 km/a的速率逐渐延长.1997年之前岸线长度呈较为平稳的上升趋势，1997-2004年呈波动下降趋势，2004年之后呈剧烈波动增加趋势，岸线曲折性也表现出相同的变化趋势.（3）总体上岸线长度和曲折性受水位和面积的影响并不显著，但在不同的水位情况下，二者对青海湖动态变化做出不同的响应.尤其当水位小于3193.3 m或面积小于4249.3 km²时，岸线曲折性会随着水位和面积变化呈现相同的变化趋势，而水位高于3193.3 m时，岸线曲折性一直在增加，且水位上升速率越大则曲折性年际变化越大.（4）1973-2004年间青海湖水位下降和土地沙漠化是造成湖岸线变化的直接成因，人类活动及草场退化加速了湖泊岸线的变迁.2004年之后，随着青海湖水位回升与面积扩张，岸线逐渐后退，尤其在2017-2018年岸线后退距离最大.  相似文献