CN109598082A - 基于氢氧同位素的湖泊蒸发量及关键水文信息的计算方法 - Google Patents
基于氢氧同位素的湖泊蒸发量及关键水文信息的计算方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109598082A CN109598082A CN201811542949.9A CN201811542949A CN109598082A CN 109598082 A CN109598082 A CN 109598082A CN 201811542949 A CN201811542949 A CN 201811542949A CN 109598082 A CN109598082 A CN 109598082A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lake
- isotope
- item
- formula
- crucial
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 title claims abstract description 65
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 title claims abstract description 63
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 27
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 48
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims abstract description 28
- 230000000155 isotopic effect Effects 0.000 claims abstract description 13
- 230000035764 nutrition Effects 0.000 claims abstract description 7
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 claims abstract description 7
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000029142 excretion Effects 0.000 claims description 9
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 6
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 5
- 238000005194 fractionation Methods 0.000 claims description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 15
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- NAWXUBYGYWOOIX-SFHVURJKSA-N (2s)-2-[[4-[2-(2,4-diaminoquinazolin-6-yl)ethyl]benzoyl]amino]-4-methylidenepentanedioic acid Chemical compound C1=CC2=NC(N)=NC(N)=C2C=C1CCC1=CC=C(C(=O)N[C@@H](CC(=C)C(O)=O)C(O)=O)C=C1 NAWXUBYGYWOOIX-SFHVURJKSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000010025 steaming Methods 0.000 description 1
- 239000002352 surface water Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Geometry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
Abstract
本发明提供的基于氢氧同位素的湖泊蒸发量及关键水文信息的计算方法,包括步骤:(1)获取湖泊所处地区的多年平均降水量及多年平均蒸发量,将湖泊作为子流域出口,利用数字高程划分湖泊对应的子流域,估算湖泊及子流域面积;(2)按一定频率采集并测定湖水,降水氢氧同位素丰度和采样时期湖泊表面的气温与相对湿度;(3)提出湖泊的水量平衡方程和同位素质量守恒方程,建立计算模型;(4)模拟计算湖泊蒸发项及湖泊上方水汽的同位素丰度;(5)联立同位素丰度信息及模型方程,计算湖泊的蒸发比例及关键水文信息。本发明为偏远无资料地区的水文生态信息获取与野外监测提供了新方法;其分析结果可信度较高,适用于多种类型的湖泊。
Description
技术领域
本发明属于水文水资源领域,具体地说是涉及基于氢氧同位素构建质量守恒模型来计算湖泊蒸发量和关键水文信息的技术方法。
背景技术
近年来,在各个含水层***中将水文信息与水同位素质量守恒模型紧密结合成为了研究热点。尤其地,同位素质量守恒模型在理论上十分适合于定量输出湖泊水文信息及水力联系信号。利用氢氧同位素(18O,2H)构建简单的质量模型可以有效的识别湖泊平衡过程的诸多参数,对于偏远的山区及河源区,水文基础资料相当匮乏,然而这些地区的湖泊水文情况十分关键,控制着区域的水资源环境现状并且影响着未来水文变化情势,因此,寻求合理有效的观测手段来理解区域湖泊水文要素显得十分迫切。
目前,已有一些研究认为,如果能将同位素质量守恒模型应用到这些湖泊的研究中,提出一种有效的一定频率的湖泊同位素采样的方法,构建湖泊水量平衡模型来获取湖泊水文要素现状的方法,将能够解决连续长时间观测不到位,观测手段单一,观测结果不确定性大,精度不够等问题。另外,寻求一种短期快速的湖泊同位素监测甚至一次代表性的同位素采样及分析来高度代表湖泊水文现状特征的技术方法也是巨大的创新与挑战。
对于许多特定湖泊的同位素信息诊断的研究相当缺乏,目前已有的湖泊同位素模型较为单调,对于湖泊输入输出变化,湖泊与周围水汽环境交互作用过于简化,大多停留在定性或半定量估算湖泊蒸发量方面,难以客观全面的展现湖泊在水文循环中扮演的角色及定量作用。
发明内容
为了解决现有技术中存在的不足,本发明提供的基于氢氧同位素的湖泊蒸发量及关键水文信息的计算方法,其是基于一种简单高效的湖泊同位素守恒模型,利用湖泊的氢氧同位素特征结合湖泊的水量平衡方程,来反演并解释湖泊的水文情势,定量计算出湖泊参与水文循环的各个要素作用,包括湖泊的输入输出项,蒸发量估算以及湖泊的产水量等关键水文信息,为研究流域的湖泊水文效应提供新的技术方法。
为解决上述问题,本发明具体采用以下技术方案:
基于氢氧同位素的湖泊蒸发量及关键水文信息的计算方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1,获取湖泊所处地区的多年平均降水量p及多年平均蒸发量e,将湖泊作为子流域出口,利用数字高程模型划分湖泊对应的子流域,估算湖泊面积及子流域面积;
步骤2,按一定频率采集湖水、湖泊附近的降水,并测定湖水、降水中氢氧同位素(2H,18O)丰度及采样时期湖泊表面的气温T、相对湿度h;
步骤3,提出湖泊的水量平衡方程和同位素质量守恒方程,建立计算模型;
步骤4,模拟计算湖泊上方水汽的同位素丰度和湖泊蒸发项;
步骤5,联立步骤2、步骤3以及步骤4的同位素丰度信息及计算模型,计算湖泊的关键水文信息。
前述的基于氢氧同位素的湖泊蒸发量及关键水文信息的计算方法,其特征在于,所述步骤2中按一定频率采集并测定湖水、降水中氢氧同位素丰度,其频率可以为一次,也可以数次采样;当数次采样时,湖水的同位素丰度采用数次湖水样品的同位素丰度的最大值,降水的同位素丰度采用降水量权重的加权同位素丰度均值。优选地,一般实际研究中,推荐采用一年中9-10月份时的湖水同位素丰度。
前述的基于氢氧同位素的湖泊蒸发量及关键水文信息的计算方法,其特征在于,所述步骤3中,
湖泊的水量平衡方程如下:
I=Q+E (1)
式中,I、Q、E分别是湖泊的输入项、***项及蒸发项;
I=P+R (2)
式中,P是降落在湖泊表面的降水量,R是未观测的入流量;
湖泊的同位素质量守恒方程如下:
IδI=QδQ+EδE (3)
式中,δI、δQ、δE分别是湖泊的输入项I、***项Q及蒸发项E对应的同位素丰度;
将(1)、(2)、(3)整合,得:
E/I=(δI-δQ)/(δE-δQ) (4)
式中,E/I是湖泊蒸发项与输入项的比例;
在假设湖泊水体充分混合的情况下,湖泊的***项Q的δQ通常用湖泊水的同位素丰度δL代替;一般由于未观测的入流量R难以确定其同位素丰度,假设δI≈δp,δp是降水的同位素丰度。
前述的基于氢氧同位素的湖泊蒸发量及关键水文信息的计算方法,其特征在于,所述步骤4中,湖泊蒸发项的同位素丰度δE的计算方法如下:
δE=((δL-ε+)/α+-hδA-εK)/(1-h+10-3εK) (5)
式中,h是采样时期湖泊表面的相对湿度,ε+是同位素的平衡分离值,α+是同位素的平衡分馏系数,ε+=α+-1,εK是同位素动力分离值,δA为湖泊上方水汽的同位素丰度;
其中,α+由温度决定,α+(18O)=exp[-7.685/10-3+6.7123/(273.15+T)-1666.4/(273.15+T)2+350410/(273.15+T)3]) (17)
α+(2H)=exp[1158.8(273.15+T)3/1012)-1620.1×((273.15+T)2/109)+794.84((273.15+T)/106)-161.04/103+2999200/(273.15+T)3] (18)
因此,式(4)改写为:E/I=(δL-δI)/(m(δ*-δL)) (6)
式中,
m=(h-10-3×(εK+ε+/α+))/(1-h+10-3εK) (7)
δ*=(hδA+εK+ε+/α+)/(h-10-3×(εK+ε+/α+)) (8)。
前述的基于氢氧同位素的湖泊蒸发量及关键水文信息的计算方法,其特征在于,所述步骤4中,湖泊上方水汽的同位素丰度δA的计算方法如下:
(1)当湖泊面积小于1km2,并且多年平均蒸发量小于1000mm时,
δA=(δP-ε+)/(1+10-3ε+) (9)
(2)当湖泊面积小于1km2,并且多年平均蒸发量大于或等于1000mm时,
δA=(δP-kε+)/(1+10-3·kε+) (10)
其中,k=0.5+(e-1000)/2e;
(3)当湖泊面积大于1km2,考虑湖泊本身的蒸发对水汽会有影响,此时湖泊上方水汽的同位素丰度记为δ′A,
δ′A=(1-f)·δA+f·δE (11)
其中,f=(1-h),
此类湖泊蒸发项的同位素丰度记为δ′E,因此
δ′E=((δL-ε+)/α+-hδ′A-εK)/(1-h+10-3εK) (12)。
前述的基于氢氧同位素的湖泊蒸发量及关键水文信息的计算方法,其特征在于,步骤5中湖泊的关键水文信息包括:湖泊蒸发项与输入项的比例E/I,蒸发湖泊未观测的入流量R,湖泊流域的产流量WY,湖泊的径流系数Z,湖泊的滞留时间г;
所述湖泊蒸发项与输入项的比例E/I由式(6)计算得到;
所述湖泊未观测的入流量R计算方法如下:
R=e·LA/(E/I)-p·LA (13)
式中,e和p分别是多年平均的年蒸发量和多年平均的年降水量,LA是湖泊面积;
所述湖泊流域的产流量WY计算方法如下:
WY=R/WA (14)
式中,WA是流域面积;
所述湖泊的径流系数Z计算如下:
Z=R/(p·LA) (15)
所述湖泊的滞留时间г计算如下:
г=(E/I·V)/e (16)
式中,V是湖泊的体积。
本发明的有益效果:
1、本发明仅通过一次采集湖水及降水同位素样品并测试其同位素丰度,构建湖泊水量平衡及同位素质量守恒方程,就可以获取湖泊的蒸发量及多种关键水文信息,不需要对湖泊进行复杂连续地监测,省时省力,为偏远无资料地区的水文生态信息获取与野外监测提供了新方法;
2、本方法的分析结果可信度较高,基于水同位素相态变化与水文模型的有效耦合,具备物理基础,能够获取多种关键湖泊水文信息,可以适用于多种类型的湖泊,如大型/小型湖泊,季节性/非季节性湖泊等,对于水文气象与化学等多学科的交互发展提供了新的思路与重要科学参考。
附图说明
图1是该发明方法的技术流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
如图1所示,本实施例是以将该发明方法应用于青藏高原东北部的诸多热融湖塘来获取蒸发量及关键的湖泊水文信息,选取1个热融湖塘进行代表计算。该区域是季风与非季风区的交叉地带,寒区旱区生态环境显著,湖泊成因及变化趋势复杂,热融湖塘的存在和发育加速其周围冻土退化,深刻影响地表水资源分配。气候干暖化背景下,目前广泛扩张的热融湖塘很有可能在未来显著、快速缩小,甚至消失。我国的相关研究目前集中于青藏高原的冻土退化对热融湖塘的改变与反馈,而与多年冻土控制下热融湖塘在水文循环过程的作用的针对性研究不多。
1.基于氢氧同位素的湖泊产水量计算方法,前期所需准备如下,即步骤1、步骤2:
查阅该地区的水文年鉴资料,已知湖泊所处地区的多年平均降水量p(322.3mm)及多年平均蒸发量e(1354.1mm);
将湖泊作为子流域出口,利用数字高程模型划分湖泊对应的子流域,估算湖泊及子流域面积,湖泊面积简化小于1km2,流域面积为6km2;
测定湖水、降水氢氧同位素(2H,18O)丰度,采样时期的水面温度T和相对湿度h,在2014年4月进行一次野外采样,并在实验室利用液态水同位素分析仪(型号:Picarro L-2130i)测定,18O保证精度0.025‰,2H保证精度0.1‰,测定结果为:湖水δL:δ18O=-0.88‰,δ2H=-26.87‰,降水δP:δ18O=-12.20‰,δ2H=-86.40‰,T=272.9K,h=0.588。
步骤3:提出湖泊的水量平衡方程和同位素质量守恒方程,建立计算模型;
其中,湖泊的水量平衡方程如下:
I=Q+E (1)
式中,I、Q、E分别是湖泊的输入项、***项及蒸发项;
I=P+R (2)
式中,P是降落在湖泊表面的降水量,R是未观测的入流量;
湖泊的同位素质量守恒方程如下:
IδI=QδQ+EδE (3)
式中,δI、δQ、δE分别是湖泊的输入项I、***项Q及蒸发项E对应的同位素丰度;
将(1)、(2)、(3)整合,得:
E/I=(δI-δQ)/(δE-δQ) (4)
式中,E/I是蒸发项与输出项的比例;
假设在湖泊水体充分混合的情况下,湖泊***项Q的δQ通常用湖泊水的同位素丰度δL代替;一般由于未观测的入流量R难以确定其同位素丰度,假设δI≈δp,δp是降水的同位素丰度。
步骤4,模拟计算湖泊蒸发项及湖泊上方水汽的同位素丰度;
湖泊蒸发项的同位素丰度δE的计算方法如下:
δE=((δL-ε+)/α+-hδA-εK)/(1-h+10-3εK) (5)
式中,h是采样时期湖泊表面的相对湿度,ε+是同位素的平衡分离值,α+是同位素的平衡分馏系数,ε+=α+-1,εK是同位素动力分离值,δA为湖泊上方水汽的同位素丰度;
其中,α+(18O)=exp[-7.685/10-3+6.7123/(273.15+T)-1666.4/(273.15+T)2+350410/(273.15+T)3])=1.01184 (17)
α+(2H)=exp[1158.8(273.15+T)3/1012)-1620.1×((273.15+T)2/109)+794.84((273.15+T)/106)-161.04/103+2999200/(273.15+T)3]=1.112 (18)
公式(4)改写为:
E/I=(δL-δI)/(m(δ*-δL)) (6)
式中,
m=(h-10-3×(εK+ε+/α+))/(1-h+10-3εK) (7)
δ*=(hδA+εK+ε+/α+)/(h-10-3×(εK+ε+/α+)) (8);
湖泊上方水汽的同位素丰度δA的计算方法如下:
(1)当湖泊面积小于1km2,并且多年平均蒸发量小于1000mm时,
δA=(δP-ε+)/(1+10-3ε+) (9)
(2)当湖泊面积小于1km2,并且多年平均蒸发量大于或等于1000mm时,
δA=(δP-kε+)/(1+10-3·kε+) (10)
其中,k=0.5+(e-1000)/2e;
(3)当湖泊面积大于1km2,考虑湖泊本身的蒸发对水汽会有影响,此时湖泊上方水汽的同位素丰度记为δ′A,
δ′A=(1-f)·δA+f·δE (11)
其中,f=(1-h),
此类湖泊蒸发项的同位素丰度记为δ′E,因此
δ′E=((δL-ε+)/α+-hδ′A-εK)/(1-h+10-3εK) (12),
而本实施例中由于湖泊面积小于1km2,并且多年平均蒸发量大于或等于1000mm,因此,采用式(10)δA=(δP-kε+)/(1+10-3·kε+)计算δA,其中,k=0.5+(e-1000)/2e=0.631。
步骤5,联立步骤2、步骤3以及步骤4的同位素丰度信息及计算模型,计算湖泊的蒸发量及关键水文信息:
其中,湖泊的关键水文信息包括:湖泊蒸发项与输入项的比例E/I,蒸发湖泊未观测的入流量R,湖泊流域的产流量WY,湖泊的径流系数Z,湖泊的滞留时间г;
所述湖泊蒸发项与输入项的比例E/I由式(6)计算得到,;
所述湖泊未观测的入流量R计算方法如下:
R=e·LA/(E/I)-p·LA (13)
其中,e和p分别是多年平均的年蒸发量和多年平均的年降水量,LA是湖泊面积;
所述湖泊流域的产流量WY计算方法如下:
WY=R/WA (14)
式中,WA是流域面积;
所述湖泊的径流系数Z计算如下:
Z=R/(p·LA) (15)
所述湖泊的滞留时间г计算如下:
г=(E/I·V)/e (16)。
如表1所示的为关键水文信息(湖泊蒸发项与输入项的比例E/I、湖泊未观测的入流量R、湖泊流域的产流量WY、湖泊的径流系数Z、湖泊的滞留时间г)结果:
表1湖泊的关键水文信息计算结果
E/I | R(mm) | WY(mm) | Z | г(d) | |
<sup>18</sup>O计算结果 | 1.06 | 1113.87 | 168.86 | 0.346 | 61.8 |
<sup>2</sup>H计算结果 | 0.81 | 776.50 | 87.09 | 0.241 | 76.3 |
平均结果 | 0.94 | 945.185 | 127.975 | 0.2935 | 69.05 |
由表可知:
该湖泊蒸发与补给的比例接近于1,表明湖泊水量平衡较为稳定,湖泊接受补给量的一半以上为非降水来源,湖泊水的平均滞留时间达到70天。早期该湖泊的野外地质调查报告显示,该湖泊流域的产流量为125mm,湖泊补给量与***量几乎平衡,与计算结果(E/I=0.94,WY=127mm)十分接近。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.基于氢氧同位素的湖泊蒸发量及关键水文信息的计算方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1,获取湖泊所处地区的多年平均降水量p及多年平均蒸发量e,将湖泊作为子流域出口,利用数字高程模型划分湖泊对应的子流域,估算湖泊面积及子流域面积;
步骤2,按一定频率采集湖水、降水,并测定湖水、降水中氢氧同位素丰度及采样时期湖泊表面的气温T、相对湿度h;
步骤3,提出湖泊的水量平衡方程和同位素质量守恒方程,建立计算模型;
步骤4,模拟计算湖泊蒸发项及湖泊上方水汽的同位素丰度;
步骤5,联立步骤2、步骤3以及步骤4的同位素丰度信息及计算模型,计算湖泊的蒸发量及关键水文信息。
2.根据权利要求1所述的基于氢氧同位素的湖泊蒸发量及关键水文信息的计算方法,其特征在于,所述步骤2中按一定频率采集并测定湖水、降水中氢氧同位素丰度,其频率为一次或数次采样;当数次采样时,湖水的同位素丰度采用数次湖水样品的同位素丰度的最大值,降水的同位素丰度采用降水量权重的加权同位素丰度均值。
3.根据权利要求2所述的基于氢氧同位素的湖泊蒸发量及关键水文信息的计算方法,其特征在于,步骤3中,
湖泊的水量平衡方程如下:
I=Q+E (1)
式中,I、Q、E分别是湖泊的输入项、***项及蒸发项;
I=P+R (2)
式中,P是降落在湖泊表面的降水量,R是未观测的入流量;
湖泊的同位素质量守恒方程如下:
IδI=QδQ+EδE (3)
式中,δI、δQ、δE分别是湖泊的输入项I、***项Q及蒸发项E对应的同位素丰度;
将式(1)、式(2)、式(3)整合,得:
E/I=(δI-δQ)/(δE-δQ) (4)
式中,E/I是蒸发项与输出项的比例;
在湖泊水体充分混合的情况下,湖泊的***项Q的δQ用湖泊水的同位素丰度δL代替;且δI≈δp,δp是降水的同位素丰度。
4.根据权利要求3所述的基于氢氧同位素的湖泊蒸发量及关键水文信息的计算方法,其特征在于,步骤4中,湖泊蒸发项的同位素丰度δE的计算方法如下:
δE=((δL-ε+)/α+-hδA-εK)/(1-h+10-3εK) (5)
式中,h是采样时期湖泊表面的相对湿度,ε+是同位素的平衡分离值,α+是同位素的平衡分馏系数,ε+=α+-1,εK是同位素动力分离值,δA为湖泊上方水汽的同位素丰度;
其中,公式(4)改写为
E/I=(δL-δI)/(m(δ*-δL)) (6)
式中,
m=(h-10-3×(εK+ε+/α+))/(1-h+10-3εK) (7)
δ*=(hδA+εK+ε+/α+)/(h-10-3×(εK+ε+/α+)) (8)。
5.根据权利要求4所述的基于氢氧同位素的湖泊蒸发量及关键水文信息的计算方法,其特征在于,步骤4中,湖泊上方水汽的同位素丰度δA的计算方法如下:
当湖泊面积小于1km2,并且多年平均蒸发量小于1000mm时,
δA=(δP-ε+)/(1+10-3ε+) (9)
当湖泊面积小于1km2,并且多年平均蒸发量大于或等于1000mm时,
δA=(δP-kε+)/(1+10-3·kε+) (10)
式中,k=0.5+(e-1000)/2e;
当湖泊面积大于1km2,考虑湖泊本身的蒸发对水汽会有影响,湖泊上方水汽的同位素丰度记为δ′A,
δ′A=(1-f)·δA+f·δE (11)
式中,f=(1-h);
则此类湖泊蒸发项的同位素丰度记为δ′E,如下
δ′E=((δL-ε+)/α+-hδ′A-εK)/(1-h+10-3εK) (12)。
6.根据权利要求5所述的基于氢氧同位素的湖泊蒸发量及关键水文信息的计算方法,其特征在于,步骤5中湖泊的关键水文信息包括:湖泊蒸发项与输入项的比例E/I,蒸发湖泊未观测的入流量R,湖泊流域的产流量WY,湖泊的径流系数Z以及湖泊的滞留时间г;
所述湖泊蒸发项与输入项的比例E/I由公式(6)计算得到;
所述湖泊未观测的入流量R计算方法如下:
R=e·LA/(E/I)-p·LA (13)
式中,e和p分别是多年平均的年蒸发量和多年平均的年降水量,LA是湖泊面积;
所述湖泊流域的产流量WY计算方法如下:
WY=R/WA (14)
式中,WA是流域面积;
所述湖泊的径流系数Z计算如下:
Z=R/(p·LA) (15)
所述湖泊的滞留时间г计算如下:
г=(E/I·V)/e (16)
式中,V是湖泊的体积。
7.根据权利要求2所述的基于氢氧同位素的湖泊蒸发量及关键水文信息的计算方法,其特征在于,所述湖水同位素丰度采用一年中9-10月份时的湖水同位素丰度。
8.根据权利要求4所述的基于氢氧同位素的湖泊蒸发量及关键水文信息的计算方法,其特征在于,所述α+由温度决定,α+(18O)=exp[-7.685/10-3+6.7123/(273.15+T)-1666.4/(273.15+T)2+350410/(273.15+T)3]) (17)
α+(2H)=exp[1158.8(273.15+T)3/1012)-1620.1×((273.15+T)2/109)+794.84((273.15+T)/106)-161.04/103+2999200/(273.15+T)3] (18)。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201811542949.9A CN109598082B (zh) | 2018-12-17 | 2018-12-17 | 基于氢氧同位素的湖泊蒸发量及关键水文信息的计算方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201811542949.9A CN109598082B (zh) | 2018-12-17 | 2018-12-17 | 基于氢氧同位素的湖泊蒸发量及关键水文信息的计算方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN109598082A true CN109598082A (zh) | 2019-04-09 |
CN109598082B CN109598082B (zh) | 2020-06-02 |
Family
ID=65963043
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201811542949.9A Expired - Fee Related CN109598082B (zh) | 2018-12-17 | 2018-12-17 | 基于氢氧同位素的湖泊蒸发量及关键水文信息的计算方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN109598082B (zh) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111504277A (zh) * | 2020-03-20 | 2020-08-07 | 河海大学 | 一种利用氢氧同位素的湖泊补给水源示踪方法 |
CN111539090A (zh) * | 2020-03-20 | 2020-08-14 | 河海大学 | 一种结合水体氢氧同位素及氯离子的流域蒸散发估算方法 |
CN113256101A (zh) * | 2021-05-20 | 2021-08-13 | 东南大学 | 一种城乡湖泊蓄水量变化的关键驱动力分析方法 |
CN113724802A (zh) * | 2021-09-06 | 2021-11-30 | 长安大学 | 一种解耦蒸发对湖库水体盐分影响的计算方法 |
CN115144556A (zh) * | 2022-07-05 | 2022-10-04 | 重庆交通大学 | 基于同位素和叶面积指数量化降雨水汽来源的方法和装置 |
CN115420811A (zh) * | 2022-07-21 | 2022-12-02 | 河海大学 | 蒸发水汽中氢氧同位素分馏效应的解析方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20130146542A1 (en) * | 2010-08-06 | 2013-06-13 | Brown University | Functionalized chromatographic materials and methods of making and using therefor |
CN106370802A (zh) * | 2016-08-16 | 2017-02-01 | 华南理工大学 | 一种应用氢氧同位素确定水库水量损失的方法 |
CN106885892A (zh) * | 2017-02-22 | 2017-06-23 | 北京林业大学 | 对森林生态***蒸散量拆分的方法及装置 |
-
2018
- 2018-12-17 CN CN201811542949.9A patent/CN109598082B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20130146542A1 (en) * | 2010-08-06 | 2013-06-13 | Brown University | Functionalized chromatographic materials and methods of making and using therefor |
CN106370802A (zh) * | 2016-08-16 | 2017-02-01 | 华南理工大学 | 一种应用氢氧同位素确定水库水量损失的方法 |
CN106885892A (zh) * | 2017-02-22 | 2017-06-23 | 北京林业大学 | 对森林生态***蒸散量拆分的方法及装置 |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111504277A (zh) * | 2020-03-20 | 2020-08-07 | 河海大学 | 一种利用氢氧同位素的湖泊补给水源示踪方法 |
CN111539090A (zh) * | 2020-03-20 | 2020-08-14 | 河海大学 | 一种结合水体氢氧同位素及氯离子的流域蒸散发估算方法 |
CN111504277B (zh) * | 2020-03-20 | 2021-05-04 | 河海大学 | 一种利用氢氧同位素的湖泊补给水源示踪方法 |
CN111539090B (zh) * | 2020-03-20 | 2023-04-07 | 河海大学 | 一种结合水体氢氧同位素及氯离子的流域蒸散发估算方法 |
CN113256101A (zh) * | 2021-05-20 | 2021-08-13 | 东南大学 | 一种城乡湖泊蓄水量变化的关键驱动力分析方法 |
CN113256101B (zh) * | 2021-05-20 | 2022-10-28 | 东南大学 | 一种城乡湖泊蓄水量变化的关键驱动力分析方法 |
CN113724802A (zh) * | 2021-09-06 | 2021-11-30 | 长安大学 | 一种解耦蒸发对湖库水体盐分影响的计算方法 |
CN113724802B (zh) * | 2021-09-06 | 2023-08-11 | 长安大学 | 一种解耦蒸发对湖库水体盐分影响的计算方法 |
CN115144556A (zh) * | 2022-07-05 | 2022-10-04 | 重庆交通大学 | 基于同位素和叶面积指数量化降雨水汽来源的方法和装置 |
CN115144556B (zh) * | 2022-07-05 | 2024-03-26 | 重庆交通大学 | 基于同位素和叶面积指数量化降雨水汽来源的方法和装置 |
CN115420811A (zh) * | 2022-07-21 | 2022-12-02 | 河海大学 | 蒸发水汽中氢氧同位素分馏效应的解析方法 |
CN115420811B (zh) * | 2022-07-21 | 2024-05-10 | 河海大学 | 蒸发水汽中氧同位素分馏效应的解析方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN109598082B (zh) | 2020-06-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109598082A (zh) | 基于氢氧同位素的湖泊蒸发量及关键水文信息的计算方法 | |
Dutkiewicz et al. | Interannual variability of phytoplankton abundances in the North Atlantic | |
Cui et al. | Application of remote sensing to water environmental processes under a changing climate | |
Liu et al. | Stable isotopic compositions of precipitation in China | |
Rϋhland et al. | Reorganization of algal communities in the Lake of the Woods (Ontario, Canada) in response to turn‐of‐the‐century damming and recent warming | |
Jasechko et al. | Stable isotope mass balance of the Laurentian Great Lakes | |
Dong et al. | The role of interocean exchanges on decadal variations of the meridional heat transport in the South Atlantic | |
Zareian et al. | The effect of climate change on watershed water balance | |
Sodemann | Beyond turnover time: Constraining the lifetime distribution of water vapor from simple and complex approaches | |
Shi et al. | Evaluation of the parameter sensitivities of a coupled land surface hydrologic model at a critical zone observatory | |
Huang et al. | Net community production in the South China Sea Basin estimated from in situ O2 measurements on an Argo profiling float | |
Crespin et al. | Re-examination of the temperature-dependent relationship between δ 18 O diatoms and δ 18 O lake water and implications for paleoclimate inferences | |
Seginer et al. | Modeling solar drying rate of wastewater sludge | |
Xia et al. | Quantifying the effects of climate change and human activities on runoff in the water source area of Beijing, China | |
Lamane et al. | Soil water erosion assessment in Morocco through modeling and fingerprinting applications: A review | |
Puigcorbé et al. | Latitudinal distributions of particulate carbon export across the North Western Atlantic Ocean | |
Sun et al. | Quantitative evaluation of the rainfall influence on streamflow in an inland mountainous river basin within Central Asia | |
Pan et al. | Using data‐driven methods to explore the predictability of surface soil moisture with FLUXNET site data | |
Rosero-López et al. | Standardization of instantaneous fluoroprobe measurements of benthic algal biomass and composition in streams | |
Anoh et al. | Modelling water flow in a complex watershed in humid a tropical area using SWAT: a case study of Taabo watershed in Ivory Coast | |
Zhang et al. | The temporal variations in runoff-generation parameters of the Xinanjiang model due to human activities: A case study in the upper Yangtze River Basin, China | |
Jin-Kui et al. | Streamwater hydrograph separation in an alpine glacier area in the Qilian Mountains, northwestern China | |
Wang et al. | Comparison of boosted regression trees vs WA-PLS regression on diatom-inferred glacial-interglacial climate reconstruction in Lake Tiancai (southwest China) | |
Cai et al. | Stable water isotope and surface heat flux simulation using ISOLSM: Evaluation against in-situ measurements | |
Iraheta et al. | A preliminary isotope‐based evapotranspiration partitioning approach for tropical Costa Rica |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20200602 |