抽水蓄能電站水庫各類水體的H-O同位素組成特征及其水力聯(lián)系

張 立 鄭小賀 李廣凱 楊張陽 饒文波 茅昌平

1（山東泰山抽水蓄能電站有限責(zé)任公司 泰安 271000）

2（河海大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院 南京 210098）

我國(guó)現(xiàn)有水庫大壩上萬座，在防洪、發(fā)電及水資源調(diào)配方面充當(dāng)著重要的角色，產(chǎn)生了巨大的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)及環(huán)境效益。通常，水庫運(yùn)行一定時(shí)間后，由于施工技術(shù)與地質(zhì)條件的限制存在不同程度的安全隱患。滲漏是典型的水庫隱患，它不僅使水漏失，甚至使水庫漏空，嚴(yán)重的還會(huì)導(dǎo)致大壩垮塌，給人民生命財(cái)產(chǎn)帶來巨大損失［1］。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)由于滲漏問題造成的土石壩失事占全部事故的30%以上［2］，為及時(shí)排除水庫運(yùn)行過程中出現(xiàn)的安全隱患以避免水庫出現(xiàn)垮塌事故，水庫滲漏探測(cè)顯得尤為重要和緊迫［3］。

天然水中氫有兩種穩(wěn)定性同位素：2H與1H，氧有三穩(wěn)定性同位素：16O、17O和18O。這些同位素通過不同的組合方式，可以形成不同的同位素水分子，如1H2O、1H2H18O和1H2H16O等。質(zhì)量大的水分子，如1H2H18O優(yōu)先在液相（水相）中富集，質(zhì)量小的水分子，如2H16O則趨于殘留在氣相水（水蒸汽）中［4］。由于質(zhì)量的差異，同位素在液相和氣相之間產(chǎn)生明顯的分餾。這種分餾與溫度、蒸發(fā)、地形以及距海洋遠(yuǎn)近等多種因素有密切關(guān)系［5］。例如，大氣降水隨緯度與高度的增加，其δ2H和δ18O值越來越低。同時(shí)，大氣降水具有明顯的季節(jié)性效應(yīng)，在冬季或干季，其δ2H和δ18O值增高；而在夏季或雨季，δ2H和δ18O值降低。大氣降水是地表水（河水、湖水）、地下水最初的補(bǔ)給來源，在補(bǔ)給河流、湖泊或入滲地下的過程中，由于受到不同地域的環(huán)境影響而遭受不同程度的蒸發(fā)與混合，從而導(dǎo)致地表水與地下水有不同的H-O同位素組成［4］。……