地学院谭红兵教授课题组在青藏高原地下水循环与径流水源解析方向研究获得新进展

作为全球气候变暖响应最强烈的地区,青藏高原各大流域水资源变化及趋势预测一直是国际水文学、水文地质学及气候学研究的前沿热点问题。

近期,www.9798.com地球科学与工程学院谭红兵课题组,针对雅鲁藏布江中段水量不平衡以及同位素、水化学、水温等物化指标异常问题,开展了相应的地下水循环与径流水源解析研究。研究发现:雅江从拉孜水文站流过奴各沙站仅这一段,水量存在明显表面看似不平衡的异常现象。日喀则东边奴各沙水文站记录的雅江多年平均径流量比西边拉孜站增加了近3倍。虽然这之间有支流汇入,但除年楚河外,再没有足以改变雅江干流量的支流。相比之下,奴各沙与拉孜的多年平均降水量十分接近。而且,日喀则以东气温较高,蒸发量远大于拉孜县以西,潜在蒸发量是降水量的6-8倍。按最保守估算的径流系数计算水量平衡,扣除拉孜县与奴各沙站之间地表年最大输入量,在不到200公里的河段内,每年平均仍然有超过36×108 m3的水量来源不明。另外,不同季节对各个断面监测发现,除水量异常外,更重要的是雅江中段同位素、水化学以及水温等物化指标也存在显著异常。雅江中段相对于上、下游H、O同位素具有显著偏负的异常特征。一般大江大河由于海拔、纬度、蒸发等效应,从源区到下游H、O同位素越来越偏正,鲜有中游出现显著偏负,甚至比海拔高千米以上的源区或上游还偏负的异常现象。

针对上述异常现象,谭红兵等基于多年监测结果和同位素分析,从板块运动、地质构造角度,对雅江中段水量不平衡、物化指标异常问题做了新的解读,并发现印度板块与欧亚板块碰撞拼合过程中,形成了具有张性伸展特征且一直处于活动状态的南北向深大断裂,该深大断裂可以驱动高海拔地表水通过水圈深层循环,而后在雅江河谷最低海拔处集中排泄。这一循环过程对径流水量、物质循环产生重大影响。

谭红兵教授课题组以板块运动-青藏高原隆升-地下水循环为主线,系统解释了高寒流域构造作用下独特的多水源构成与水循环规律,除理论创新意义外,对从地质学角度,准确全面解析雅江水源构成、揭示水循环规律以及预测气候变化背景下流域水资源变化趋势意义重大。该研究得到了多项国家自然科学基金资助,培养了一批长期从事高寒区水文地质、环境地质与地球化学方向的青年研究人员,后续深入研究正在进展中。(地学院)

相关代表性论文信息:

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(1) Hongbing Tan, Xi Chen, Dongping Shi, Wenbo Rao, Jing Liu, Jintao Liu, Christopher J. Eastoe, Jiarong Wang. Base flow in the Yarlungzangbo River, Tibet, maintained by the isotopically-depleted precipitation and groundwater discharge. Science of the Total Environment, 2021, 759, doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.143510

(2) Dongping Shi, Hongbing Tan, Xi Chen, Wenbo Rao, Renci Basang, 2021. Uncovering mechanisms of seasonal river-groundwater circulation using isotopes and water chemistry in the middle reach of Yarlungzangbo River, Tibet. Journal of Hydrology, 2021.

(3) Dongping Shi, Hongbing Tan, Xi Chen, Wenbo Rao, H. E. Issombo and Renci Basang, Temporal and spatial variations of runoff composition revealed by isotopic signals in Nianchu River catchment, Tibet, Journal of Hydro-environment Research, 2021, 37:1-12, doi.org/10.1016/j.jher.2021.04.001

 

图1 垂直雅鲁藏布江发育的南北向张性深大断裂带及地下水排泄图片(左图据韩同林原图修改)




图2 雅鲁藏布江流域枯水季节O同位素空间分布规律(DXS、YDG分别为定结-谢通门-申扎与亚东-当雄-谷露南北向发育的深大断裂)




 


 


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