黑岱沟矿区排土场土壤水的氢氧稳定性同位素特征及入渗规律

杨国敏¹，王力^1,2

1. 西北农林科技大学资源环境学院2. 中国科学院水利部水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室

摘 要：针对露天煤矿排土场人工堆垫地貌条件下土壤水分运移机制研究方面存在的不足,以影响排土场稳定和土壤修复关键的制约性因素水分为中心,利用稳定性同位素示踪技术,分析了排土场土壤水分的稳定性同位素特征,揭示了2种不同植被类型(油松、紫穗槐)土壤水的入渗规律。结果表明,黑岱沟矿区降水δD(氘)、δ18Ο(重氧)与降水量成明显的负相关关系,降水氢氧同位素具有极好的相关性;不同月份大气降水的δD值表现出明显的降水量和季节效应,旱季(3—6月)氢同位素组成明显富集,δD值较高;7—9月降水频繁,δD值贫化。排土场表层(0~10 cm)土壤蒸发强烈,土壤水分氢、氧同位素组成明显富集,同位素均值都大于降水;20 cm土层以下,土壤水氢、氧同位素均值显著小于降水,原因一方面为矿区潜在蒸散大,大气蒸发力强,降雨量小、同位素值高的雨水难以入渗到深层土壤;另一方面是入渗深层的地下水和低同位素值的雨水混合作用效应。人工油松林和紫穗槐土壤水的氢、氧同位素值都主要分布在当地大气降水线左上方,偏向正值区,说明矿区土壤水同位素值更易受大气蒸发的影响,造成土壤水同位素值富集。排土场各层土壤质地不一致,且砾石含量高,存在大孔隙,矿区土壤中活塞流和优先流并存于降水入渗过程中,从而有利于对深层土壤水分或地下水的补给。

关键词：排土场;稳定性同位素;土壤水;蒸发;入渗;紫穗槐;