查干湖盆地降水-地下水-河流-湖泊水文连通性及水源解析研究

《Scientific Reports》：Mechanisms of water exchange in the Chagan Lake Basin, Songnen Plain: hydrochemical and isotopic constraints from August sampling

　　

摘要

查干湖盆地位于中国北方的典型干旱-半干旱过渡区。了解其水文连通性对于水生生态系统保护和可持续用水至关重要。本研究综合应用主要离子化学、稳定水同位素（δ2H和δ1?O）以及MixSIAR贝叶斯混合模型，研究降水、浅层地下水、河流和湖泊之间的水分交换及相关的地下水化学过程。降水（TDS = 28 mg L?1）代表低矿化度补给端元。河水主要为重碳酸-钙型，其化学特征主要由地下水基流控制。浅层地下水表现出显著的空间异质性，而部分样品中Na?、Cl?和SO?2?的共同富集表明蒸发岩溶解和人为输入的叠加效应。湖水呈现重碳酸-钙-钠过渡水化学类型，且在δ2H和δ1?O上表现出明显的蒸发富集。MixSIAR识别出地下水是查干湖的主要水源（55.4%），其次是河水（27.8%）和降水（16.8%）。河水同位素与浅层地下水差异显著，并遵循湖水蒸发趋势，表明蒸发富集的湖水输入到部分河段。然而，主要离子仍保留强烈的地下水基流特征，揭示了水化学和同位素响应的解耦现象。总体而言，该系统受降水补给地下水、地下水向河流和湖泊排泄、河流-湖泊双向交换以及湖内蒸发浓缩和阳离子交换的控制。这些发现支持了区域水资源管理和污染控制。