西南喀斯特地區(qū)地下水系統(tǒng)管道裂隙高度發(fā)育，導(dǎo)致地下水邊界難以確定，基于流域面積的傳統(tǒng)水文觀測和研究方法存在局限。隨著同位素水文學(xué)的發(fā)展，氫氧穩(wěn)定同位素技術(shù)在確定地下水連通性、滯留時間、補給和運移路徑等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，其示蹤特性使其在喀斯特地區(qū)特殊的水文過程研究中具有明顯優(yōu)勢。
近期，中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所環(huán)江喀斯特站生態(tài)修復(fù)研究團隊博士生胡可在陳洪松研究員和王克林研究員的指導(dǎo)下，以位于中國廣西環(huán)江縣的地下水系較為封閉的木連喀斯特小流域為研究對象，利用氫氧穩(wěn)定同位素技術(shù)和流量自動監(jiān)測技術(shù)，結(jié)合野外實地調(diào)查和集總式水文模型，分析了研究區(qū)大氣降水、土壤水、地表水和表層巖溶水的氫氧穩(wěn)定同位素季節(jié)變化規(guī)律，闡明了土壤層和表層巖溶帶的平均水分滯留時間和季節(jié)補給規(guī)律。
研究的主要結(jié)論如下：
?。?）表層巖溶泉、土壤基流水和溪水的補給主要來自雨季降雨，且表層巖溶帶比土壤基流水和溪水都含有更多的雨季降雨，反映了洼地深厚土壤對降雨補給的截留和蓄存作用。
?。?）彌散模型在該喀斯特小流域有較好的適用性。相對于坡腳而言，洼地土壤水擁有較淺的阻尼深度，暗示了洼地土壤層發(fā)揮阻滯和平緩下伏巖石帶補給過程的主要作用。
（3）小流域降雨響應(yīng)迅速，但產(chǎn)流較少且水分大部分需要流經(jīng)表層巖溶帶后排泄，揭示了表層巖溶帶在小流域水循環(huán)中扮演著過渡帶和緩沖帶的角色。
（4）表層巖溶泉的水分滯留時間為56周，短于溪水和基流水。溪水大部分來自于表層巖溶帶，證明了白云巖地區(qū)表層巖溶帶較高的水分蓄持能力和對快速水文過程的延緩功能。
該研究能為西南喀斯特地區(qū)有限水資源的合理配置提供科學(xué)依據(jù)，同時也為在復(fù)雜地質(zhì)背景下開展流域水文過程研究提供了方法上的參考。上述研究成果以Seasonal recharge and mean residence times of soil and epikarst water in a small karst catchment of southwest China為題發(fā)表在Scientific Reports上。該研究得到了中國科學(xué)院西部行動計劃、國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃、國家自然科學(xué)基金項目的資助。
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圖1 大氣降水（a）、溪流水（b, c）、表層巖溶水（d）和土壤基流水（e）的氘同位素季節(jié)變化規(guī)律及其模型擬合效果