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水 利 学 报

２０２４年 ４月 ＳＨＵＩＬＩ ＸＵＥＢＡＯ 第 ５５卷 第 ４期

文章编号：０５５９ － ９３５０（２０２４）０４ － ０４１６ － １２

基于氢氧同位素的平原湖荡地表水与地下水转化研究

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卢小慧 ，王梦瑶 ，龚绪龙 ２，３ ，武 鑫 ，张海涛 ，卫岩? １
（１．河海大学 地球科学与工程学院，江苏 南京 ２１１１００；２．江苏省地质调查研究院，江苏 南京 ２１００４９；
３．中国地质大学，湖北 武汉 ４３００７４）
摘要：地表水与地下水间的相互转化以及量化地下水补给量是湖泊水循环研究的重要内容。本文采集了元荡湖区
域湖水、地下水样品，测试了其氢氧稳定同位素组成和水化学组成，运用 Ｐｉｐｅｒ三线图分析其水化学类型、通过
钻孔实测的地下水埋深绘制元荡湖区域旱季（ ２０２２年 １２月）和雨季（２０２３年 ６月）的地下水水位等值线图，结合电
导率（ ＥＣ）和溶解性总固体（ＴＤＳ）定性分析地表水－ 地下水之间的转化关系，利用同位素水量平衡方程、线性端元
混合模型定量评价了湖水、地下水、河水和降水之间的转化量。结果表明，研究区湖水和地下水的水化学类型均
－ ２ － ２ ＋ ＋ ２ ＋
为 ＨＣＯ ·ＳＯ ·Ｃａ ·Ｎａ·Ｍｇ ，旱季和雨季湖水均受到地下水的补给，拟合得到的湖水旱季、雨季氢氧稳
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定同位素线性回归方程表明雨季斜率较小，蒸发更为强烈。湖水主要由河水、地下水和降水补给，其三者在旱季
的补给比例分别为 ５９％、２６％和 １５％，在雨季的补给比例分别为 ２３％、３９％和 ３８％。本文成果为元荡湖区域以及
太湖流域的综合治理提供了科学依据。
关键词：平原湖荡；元荡湖；氢氧稳定同位素；水化学特征；同位素水量平衡模型；线性端元混合模型
文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．１３２４３?ｊ．ｃｎｋｉ．ｓｌｘｂ．２０２３０６４７
中图分类号：Ｐ３３９

１ 研究背景

流域湖荡湿地是由湿地动植物、湿地微生物及其所处环境组成的整体，具有调蓄水源、净化水
质、提供生物栖息地环境、降解和转化微生物、调节局地气候等功能 ［１ － ４］ 。太湖作为我国五大淡水湖
泊之一，是长江下游主要支流，与其相连的河道众多，典型的湖荡湿地共 １１个，维持整个流域生态
系统平衡 ［５ － ６］ 。元荡湖区域是其东南部的湖荡湿地，境内水系众多，河流纵横，对于区域水循环具有
调节作用 ［７］ 。２０１９年开始加强元荡湖流域生态环境治理，重点推进太浦河、淀山湖、元荡湖、汾湖周
边及沿岸地区工业污染治理和岸线综合治理，然而早年的围垦和渔业养殖导致元荡湖水质恶化，调蓄
和自净能力下降 ［８ － １０］ 。因此，为了更好地发挥长三角生态绿色一体化示范区 “绿芯” 的作用和职能，
需要探究元荡湖及傍湖区水循环过程。
氢氧稳定同位素具有明显的时间和空间变化规律，能够反映蒸发、补给等水文信息，可用于揭示
湖泊、河流与地下水之间复杂的内在关系，综合记录流域水循环和流域水平衡，也可作为流域内补给
源的示踪剂 ［１１ － １４］ 。水体中的水化学组分与周围环境相互作用，一定程度上能反应水体的形成、运移，
转化途径，对各离子进行监测，根据不同成因，分析相连的湖泊与地下水的水化学变化特征，可判别
其输运动态 ［１５ － １８］ 。利用氢氧稳定同位素示踪方法，许多学者开展了多水转化研究 ［１９ － ２１］ 。例如，孙金
等 ［２２］ 对锡林河氢氧稳定同位素进行了测试及多尺度时空特征分析，揭示了降水、河水和地下水之间的
转化关系；Ｊｉｎ等 ［２３］ 研究了沙漠地区雨水、湖水和浅层地下水的氢氧稳定同位素组成特征和水化学特

收稿日期：２０２３ － ０５ － １６；网络首发日期：２０２４ － ０４ － ２５
网络首发地址：ｈｔｔｐｓ：??ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ?ｋｃｍｓ?ｄｅｔａｉｌ?１１．１８８２．ＴＶ．２０２４０４２３．１１１９．００３．ｈｔｍｌ
基金项目：国家自然科学基金项目（５１９７９０７８）；江苏省地质勘查基金项目（ＪＳＴＣＣ２２００２１３６７２）
作者简介：卢小慧（ １９８３—），教授，博士生导师，主要从事水土环境保护研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ｌｕｘｉａｏｈｕｉ９４５＠ｈｈｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
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