大陆性河谷流域水文过程解析：基于水稳定同位素的生态水文循环机制研究

这篇研究以祁连山西营河流域为典型案例，运用δ18O和δD同位素示踪技术结合EMMA模型，揭示了大陆性河谷流域水文过程的三维特征：1）降水水汽主要依赖西风输送（占比62±4%）；2）冰川-积雪融水（17±3%）与地下水（21±5%）构成径流关键组分；3）冰冻圈变化是流域水资源变异的驱动核心。该成果为干旱高海拔区生态水文过程（Eco-hydrological processes）研究提供了同位素水文学（Isotope hydrology）新范式。

　　

Highlight

大陆性河谷流域的水文过程：来自水稳定同位素的证据

研究区域

石羊河流域位于青藏高原东北缘（101°41′-104°16′E，36°29′-39°27′N），是河西走廊三大内陆河流域之一。西营河作为其典型支流，流域面积达41,600 km²，支撑着下游106万人口和253 km²绿洲灌溉系统。

降水同位素特征

研究期间采集的237个降水样本显示：δD值范围-236.77‰至37.35‰（均值-59.34±29.91‰），δ¹⁸O值-31.49‰至5.69‰（均值-8.59±3.67‰）。d-excess（氘盈余）值1.57-31.74‰的特征表明，流域降水主要受西风水汽主导，东南/西南季风水汽贡献有限。

大陆性河谷水文机制

通过降水-径流-地下水同位素三维关系分析发现：1）大气降水是地表/地下水的首要补给源；2）径流组分中地下水贡献62±4%，冰川-积雪融水17±3%，直接降水21±5%；3）冰冻圈退缩正显著改变流域水循环格局。

结论

在全球变暖背景下，西营河流域正经历着：1）西风主导的水汽输送格局；2）冰川融水对径流的季节性调控；3）地下水系统的缓慢响应特征。该研究为干旱区水资源适应性管理提供了同位素水文学决策依据。