河道水位变化对地下水受控河岸带氮迁移转化影响的同位素示踪研究

Soil moisture condition of near-surface in the riparian zone is effect by river water level changes , therefore, the migration and transformation of chemical substances in the riparian zone will be affected. It is important that research on the impact of river water level changes on non-point source pollutants migration and transformation in riparian zone, not only to estimate the output of non-point source,but also to the construction and management of the riparian zone.The groundwater levelis lower in Jianghan Plain, the relation between groundwater level change in the 3km-range river bank and the Yangtze River water level changes were highly significant positive correlation, Honghu is a typical area where can study the effect of water level fluctuate on runoff- soil water- groundwater - nitrogen migration & transformation efficiency of the Riparian Zone for the character of the groundwater and the relationship with Three Gorges reservoir operations..Using the stable isotope techniques,artificial field test site, the model simulation, indoor soil column test,this project focus on:(1)The temporal and spatial characteristics of the response of groundwater level to the river water level fluctuate in typical riparian zone of middle reaches of the Yangtze River;(2)Explain the effect of the river water level fluctuate to the runoff and nitrogen migration and transformation in the riparian zone, and quantity the contribution of the change rate of nitrate migration and transformation. amended to the parameters of the conversion of rate nitrogen. Analysis of the temporal and spatial characteristics of hydrological and nitrate retention and transformed which is response to the rivers water level changes in riparian zone. The response of runoff and groundwater hydrological processes and nitrogen migration & transformation to the river water level fluctuate was surveyed in flood plain.Based on the above research, some suggestions can be provide to estimate the output of non-point source and riparian zone construction and management.

河道水位变化对河岸带的近地表土壤水分条件产生影响，同时，河岸带的化学物质迁移、转化的情况也随之受到影响。因此，研究河道水位变化对河岸带非点源污染物的迁移和转化影响规律，不仅对非点源污染物输出估算有重要意义，对河岸带建设与管理也具有重要意义。长江中游江汉平原地下水水位埋深较浅，干流河道附近3km范围的地下水水位变化与长江水位变化呈极显著正相关，地下水位特点及其与干流河道水位的重要相关关系使得该区域成为研究河道水位变化对岸边带径流-土壤水-地下水-氮迁移转化的影响的典型区域。本项目利用元素示踪法结合野外人工试验场、模型模拟和室内土柱模拟，主要研究：(1)长江中游典型河岸带地下水位变化对河道水位变化的时空响应特征;(2)解释河道水位变化对河岸带径流和氮迁移、转化的影响，分析主要影响因子，量化河道水位变化对河岸带氮迁移、转化的贡献率，对氮转化速率进行参数修正,以期为非典源污染物输出估算提供依据。

本研究选择长江中下游监利-洪湖段作为为研究对象，根据水文监测数据，研究河道水位变化对地下水水位的影响 结合先进的环境同位素技术，研究区域主要污染物来源，结合室内模拟进行了同位素示踪试验，揭示水位变化过程中的营养物氮的各种形态的迁移转化情况，研究的主要结论有：.（1）采用GMS模型模拟分析了三峡水库不同调度时期河道水和地下水的水位特征及其相互关系，地下水水位变化对河道水位变化的滞留时间大约为20天，在距离长江1.5km-10km的范围内，随着长江水位变化增大，地下水水位变幅也相应增大，3km，8km为分界值，在距离3km范围内，当长江水位升高0.5m时，枯水期上升0.09m，而丰水期和平水期分别上升0.04m和0.05m，前者几乎是后两者的两倍，距离8km左右的范围内，当长江水位升高0.5m时，枯水期上升0.02m，而丰水期和平水期分别上升0.02m和0.02m，两者相差很小，表明对地下水变化影响不显著。（2） 不同地下水位埋深时，地下水位增加0.1m，对地表径流的影响程度不同，其中，以地下水水位距离地表（也即埋深）0.1- 0.2m时，影响变化率最大为10.89%，地下水埋深为1.0 - 1.5m时，地下水位升高对于径流的影响率影响不大，范围在5.16% -1.98%左右。（3）根据地表水和地下水中硝态氮和δ15N测试结果，远离河岸带地下水中δ15N值在3.6 ‰ ～9.2 ‰之间变化，集中在 4.0 ‰ ～ 5.2 ‰和6.5 ‰ ～ 8.1 ‰之间；河岸带地下水中δ15N值在8.5‰ ～ 12 ‰之间，高于远离河岸带地下水区域。远离河岸带地下水中δ15N值明显低于河岸带地下水，说明河岸带地下水中δ15N受到河水的补给影响。（4）不同地下水位埋深时，每根砂柱出水中的硝态氮浓度总体上呈现先下降后升高趋势，并在实验后期变化趋于平稳，NH4+-N在初期迅速上升，而在实验后期趋于平稳。NO2--N历时曲线都呈先升高后降低的趋势。地下水埋深较深，使反硝化作用和异化还原作用相对较强，使得NO3--N的浓度降低的最多，生成的NH4+-N的浓度最高。（5）不同地下水位埋深时，采用K15NO3营养液同位素示踪实验，表明营养液下渗及侧向输出量较大, δ15N原子百分含量大幅增加，变化率分别为0.299%和0.541%，推算2种不同水位埋深的地表径流产生量相差0.39%。