揭示干旱内陆河流域（中国西北部）河水和地下水的水文化学形成与演化机制：一种多技术相结合的研究方法

《Journal of Hydrology X》：Unraveling hydrochemical formation and evolution mechanism of river water and groundwater in an arid inland river basin (northwest China): A multi-technique approach

本研究以青海德尔格盆地为对象，通过多元统计（SOM-PCA-PMF）及同位素分析，揭示河流与地下水的水文化学特征及控制机制，发现水源补给以山区降水为主，水岩作用导致化学特征空间分异，为干旱区水资源配置提供依据。

　　

Nuan Yang|Xinming Song|Enke Hou|Guangcai Wang|Liang Guo

摘要

研究区域

德令哈盆地位于青藏高原的东北部，是一个对气候变化敏感的过渡带。

研究重点

河水和地下水的化学成分蕴含了丰富的水文循环信息，但其控制机制尚未得到充分量化。本研究结合了多元统计方法（包括相关性分析、自组织映射（SOM）、主成分分析（PCA）和正矩阵分解（PMF）以及主要离子和稳定同位素，以揭示补给来源、水化学特征及控制因素，从而阐明水化学演变机制。

该地区的新水文发现：河水和地下水主要由山区降水补给。SOM-PCA-PMF分析表明，由于水岩相互作用，水化学特征存在空间差异。PMF进一步揭示了五种水化学贡献因子（方解石和白云石、石膏、岩盐、芒硝、阳离子交换）的明显空间分布模式。沿水流路径，这些因子对河水和地下水化学组成的贡献存在差异-相似-差异的变化规律。在中后部冲积-坡积平原，河水的化学成分主要受石膏和岩盐影响，而潜水则受到碳酸盐和阳离子交换作用的影响，这表明地下水通过河流渗流和侧向径流进行补给。再往下流动时，相似的贡献因子（方解石、白云石、石膏、阳离子交换）表明地下水正在排放。一致的控制因素和稳定同位素结果证实了潜水与承压水之间的水力联系，从而导致不同主导贡献因素的反复出现。这些发现有助于提高干旱/半干旱地区的水文循环认知和水资源分配能力。