氢氧同位素在水文学领域中的应用

'4中国农村水利水电·2007年第5期文章编号:100722284(2007)0520004205氢氧同位素在水文学领域中的应用1,21,21,21,21,21,2胡海英,包为民,王涛,瞿思敏,胡琳,江鹏(1.水文水资源与水利工程科学国家重点实验室河海大学,南京210098;2.河海大学水资源环境学院,南京210098)摘要:氢氧同位素在水文学领域应用非常广泛,在研究天然降水同位素分布,水体蒸发同位素变化,流域产流机制,流量过程线划分,地下水补给来源测定等方面有重要的作用。介绍了同位素技术在这些方面的国内外应用情况,并展望了今后的研究趋势和应用前景。关键词:氢氧同位素;降水;蒸发;流量过程线分割;地下水中图分类号:TV124文献标识码:AApplicationofHydrogenandOxygenIsotopesinHydrology1,21,21,21,21,21,2HUHai2ying,BAOWei2min,WANGTao,QUSi2min,HULin,JIANGPeng(1.StateKeyLaboratoryofHydrology2WaterandHydraulicEng.,HohaiUniv.,Nanjing210098,China;2.CollegeofWaterResourcesandEnvironment,HohaiUniv.,Nanjing210098,China)Abstract:Thehydrogenandoxygenisotopetechnologyhasalreadybeenextensivelyusedinhydrology.Theyplayanimportantroleinisotopedistributionofprecipitation,isotopevariationofevaporationfromwaterbodies,mechanismofrunoffgenerationindrain2agebasin,separationofhydrograph,rechargingsourceidentificationofgroundwaterandsoon.Inthispaper,theapplicationsofthetechniquesdomesticandabroadarereviewed,andthefutureresearchdirectionandapplicationforegroundareprospected.Keywords:hydrogenandoxygenisotopes;precipitation;evaporation;hydrographseparation;groundwater对应关系,径流成分形成机制及分割方法,流域汇流速度的计0引言算公式,坡面水流的存在形式,以及水流在多孔介质中的运移同位素水文学是20世纪50年代发展起来的一门新兴学形态等。水文模型,在20世纪70年代末以来的20余年间几科,它主要利用同位素技术解决水文学中的一些关键问题。随乎没有大的发展。流域概念性模型研究要有突破的关键是建着质谱仪技术的不断完善,精确测定水样中稳定同位素含量成模所需的信息要有突破。目前建模所需的信息还十分缺乏,所为可能,从而使稳定同位素技术能广泛地应用于现代水文学以只能停留在概念性模型的水平。多年研究认为,要获得这些中。同位素技术在水文学方面的应用主要有天然降水同位素水文基本现象的真实规律,必须使用水文示踪技术,尤其是同分布,水体蒸发过程中同位素的变化,地下水年龄、补给来源的位素示踪技术。可以这样认为,现存于水文学中若干不同见测定,流域产流机制的研究,流量过程线划分等。解,或似是而非的见解可能要依靠同位素水文学才能认识清流域水文规律一直是水文学研究的重点和基础问题,水文楚,而对于水文学理论中至今仍为未知的若干领域,也可能要学中有一些发现长期停留在由分析现有的实测降雨径流资料依靠同位素水文学才能有所发现。得到的一些猜测上,似是而非,莫衷一是。例如:降雨和径流的地球上的水通过蒸发、凝结、降落、渗透和径流形成水的循环,由于水分子的某些热力学性质与组成它的氢、氧原子的质量有关,在水的各种状态转化过程中,组成水分子的氢和氧同收稿日期:2006212220基金项目:国家自然科学基金项目(50679024);河海大学水文水资位素将产生分馏。自然界中稳定同位素组成的变化很微小,国源与水利工程科学国家重点实验室开放研究基金际上一般用δ值表示元素的同位素含量。δ值指样品中某元素(2005406411)。的同位素比值(R)相对于标准水样同位素比值(RVSMOW)的千[1]作者简介:胡海英(19832),女,博士研究生。分偏差。即: 氢氧同位素在水文学领域中的应用胡海英包为民王涛等5R体中稳定同位素的分馏归因于水的轻重同位素饱和水汽压eδ=-1×100‰(1)RVSMOW161818之间的差异,e(H2O)高于e(H2O)和e(HDO)。这样,在蒸式中:R为同位素比值,是指稀有同位素与常见同位素含量之16发过程中,轻的水分子H2O比包含有一个重同位素水分子181816比,如R(D)=D/H,R(O)=O/O。(H18182O或HDO)更为活跃而率先从液相中逃逸,所以水蒸气16181应用现状富集H和O,剩余水则富集D和O。蒸发分馏富集程度取决于气候条件,包括气温、相对湿度、天然降水和蒸发率等。蒸发1.1氢氧同位素在天然降雨中的应用过程是水循环的一个重要组成部分,利用稳定同位素技术研究最初对水中同位素所作的研究是关于降水的。水从海洋水体蒸发过程中同位素分馏具有重要意义。表面蒸发时,较轻的稳定同位素成分易于离开水面进入大气,1.2.1瑞利蒸发过程中的氢氧同位素分馏而当大气中的水汽凝结形成雨滴时,重的稳定同位素成分又优[7,8]瑞利蒸发模型是英国科学家瑞利(Rayleigh)讨论液体先降落,其结果使得自然界水中稳定同位素成分在时空分布上混合物蒸发过程时提出来的一种模型。瑞利过程是在开放体产生差异。大气降水氢氧同位素组成的变化基本遵循瑞利分系中进行的一种相平衡过程,它的假定条件是蒸气从液相中蒸馏模式。降水可以看作是水汽在云团中达瞬时平衡,经冷凝后发出来后,立即从系统中分离出去,液汽相之间的平衡始终维迅速分离出来的过程,可造成不同地区降水的同位素分馏。大持在水-水汽界面。记NL和nL为液相中重同位素和轻同位18气降水氢氧同位素组成有3个重要特征:①δD～δO值之间素分子数,NV和nV为汽相中重同位素和轻同位素分子数。液18呈线性变化;②大多数地区大气降水的δD和δD为负值;③δ相中重轻同位素分子数之比为RL=NL/nL,相应汽相中重轻值与所处地理位置有关,并随蒸汽源距离的增加而变负。分子数之比为RV=NV/nV,满足下式:自1961年起,国际原子能机构(IAEA)和国际气象组织(WMO)合作,组织了全球雨水的氢氧同位素组成的监测。根(α-1)RL=R0f(2)据汇集的资料,讨论了大气降水同位素组成变化主要表现为5式中:f为液相剩余部分比例;R0为初始时刻液相重轻同位素种效应:①温度效应。降雨云团的冷凝温度和雨水的δ值有直比值;α为平衡分馏系数。18接关系,温度越低,大气降水中δD和δO值越贫化;②纬度效18在瑞利分馏中,液相中的稳定同位素比率是f的一个函应。随着纬度升高,温度逐渐降低,大气降水中δD和δO值逐18数,随f的减小呈指数增大。温度是影响蒸发水体中稳定同位渐降低;③大陆效应。随着远离海岸线,δD和δO值逐渐降18素分馏的最重要的外部因子,平衡分馏的进程完全取决于温低;④高度效应。海拔越高,δD和δO值越低;⑤降水量效应。18度。瑞利分馏模式中剩余水中δO与δD之间的关系,随温度雨水的δ值和月平均降雨量呈负相关关系。18而变化,只有当温度等于20℃时,两者关系才按照全球大气降大气降水中δD与δO间的关系称为大气水线(MWL)。[2]水线的变化。根据在全球不同地区收集的雨水资料,Craig提出了降水中δD和δ18O值成线性关系的全球大气降水线方程:δD=8δ18O1.2.2动力蒸发过程中的氢氧同位素分馏自然条件下的实际蒸发中,由于分子扩散作用所引起的动+10。公式中截距10为全球大气降水的平均值,如果截距大于10,则意味着降水云气形成过程中气、液两相同位素分馏不平力效应和蒸发水体与空气水分同位素之间的相互关系和交换衡的程度偏大,小于10则表明在降雨过程存在蒸发作用的影因子等影响,开放水体和非饱和空气中发生的同位素分馏与瑞响,在不同地区降水线略有差异。Y.Yurtsever[3]指出在不同利平衡过程的描述有明显的差异,所以,非平衡条件下同位素[9]的地区大气降水线略有差异,在干旱和热带地区,雨水的δD和分馏的机制不容忽视。Craig等在研究中发现蒸发过程中发δ18O之间的线性关系的斜率小于8,他分析出研究区域的15个生的实际同位素分馏要大于平衡条件下的同位素分馏,发生在热带海岛台站雨水的线性方程为:δD=6.17δ18O+3.97。液面和空气水蒸气之间的动力效应和分子交换会影响到同位我国对降水中稳定同位素的测定始于1966年珠穆朗玛峰素分馏,存在同位素动力分馏。此后,Craig和Gordon提出了[4]开启水面蒸发的模型[10],模型中将水-气界面分为水层、饱和科学考察,后来陆续在各地开始了降水取样工作,并得到较多的稳定同位素资料。郑淑慧等[5]采集了1980年北京、南京、层、扩散层和紊乱层4层。每层的分馏机制各不相同,其中假广州、昆明、拉萨等地的大气降水,得出在我国大气降水的雨水设水层全混合,无分馏作用;饱和层,水蒸气达到饱和状态,与线方程为:δD=7.8δ18O+8.2,这一结果与全球雨水线十分水层发生热力学分馏;紊乱层,水分子完全混合;扩散层,以水[6]分子扩散作用为主,扩散分子流的通量(E)与浓度梯度成正相近。卫克勤等根据我国积累的雨水同位素组成资料,讨论了季风气候对雨水同位素组成的影响,受季风影响的地区,与比,与空气阻力(ρ)成反比。温度效应预测的相反,夏季雨水δ值偏低。1.2.3在湖泊水体蒸发中的应用研究由于大气降水的氢氧同位素受纬度效应、海拔效应和大陆湖泊和其他地表水体通过蒸发失去水分,这个过程可以通效应等的综合影响,因此不同地区的降水同位素含量会略有过水中氢、氧同位素的分馏程度来定量表示。由于蒸发过程中不同。1818同位素的富集作用,湖水中D、O同位素含量增加,D、O关1.2氢氧同位素在水体蒸发中的应用系会偏离大气降水线。各种同位素水分子的蒸汽压与分子的质量成反比,蒸发水对于一个内陆湖泊,湖水水量平衡方程有如下关系式: 6氢氧同位素在水文学领域中的应用胡海英包为民王涛等[16,17]18dV顾慰祖利用水文实验和环境同位素氚、O作为示踪=IS+IG+P-OS-OG-E(3)dt剂对各种径流成分的数量、产生的先后顺序和相互转化进行了式中:V为湖水体积;IS、IG、OS、OG分别代表地表、地下的入流研究,测得降水有地面及地面下的各种径流响应,识别出属于量以及出流量;P为湖泊范围内的降雨深;E为湖泊蒸发量。地表和地下径流的11种产流方式,而这些产流方式仅有少数类似地,稳定情况下,湖水稳定同位素物质平衡方程可写遵循常用的Darcy定律,多数涉及水分通过水-气界面的特殊[11,12]成:土壤水流问题,与Darcy定律不符。在研究中发现地表径流必源于本次降雨的概念不明确,其中往往有非本次降雨的水量;d(δLV)=δISIS+δIGIG+δPP-δOSOS-δOGOG-δEE(4)dt非饱和带壤中流和饱和带地下径流中必有非本次降雨的水量,与地表径流相似,次降雨径流过程中有时程变化;对于不同径式中:δL、δIS、δIG、δP、δOS、δOG、δE分别为湖水、地表入湖水、地下流组成的流量过程,非本次降雨所占的比重不同。入湖水、降雨、地表出湖水、地下出湖水、湖水蒸发后(净蒸发[18]徐庆等应用稳定氢同位素技术对四川卧龙巴郎山亚高量)同位素的比率。山暗针叶林不同降水条件下三个群落类型中降水、林冠穿透水同位素质量守恒原理适用于水分子结构中的任何示踪元和壤中流的变化动态进行跟踪研究。结果表明降水δD与降素(氢、氧同位素),联合方程(3)和方程(4)就可以解出任何两雨量负相关显著,而降水δD与林冠穿透水δD差异不显著;壤个变量,例如已知其他各项,即可求IG和E。中流δD与降水δD有明显差异,表明壤中流补给来源是降水,水中重同位素的富集作为一种“指纹”,可应用在湖泊水对但不一定是当日当次降水直接补给。降水量的升高或降低引起地下水的补给研究中,同时可以利用水中同位素成分的变化来壤中流δD升高或降低,降水量的大小与其对壤中流δD的影研究湖泊的水量平衡,测定湖水的蒸发量等各项。当湖泊收支响显现的延迟时间存在反相关关系,表明亚高山暗针叶林对壤项难以确定的时候,用同位素方法来估算无疑是一种可行的新中流有显著的调控作用。方法。[11]流域产流机制的研究是水文学研究中最重要的基础问题。在国外,Gat等测量和分析了世界上许多湖泊同位素分传统的流域模型面临的最大问题是建模所需的信息缺乏,所以布的情况,发现湖泊和其他地表水体通过蒸发失去水分,这个只能停留在概念性模型的水平。同位素在流域水源过程示踪过程可以通过水中氢、氧同位素的分馏程度来定量表示。[12]研究中的应用,能有效的避免对自然状况模拟的失真问题,可Krabbenholf等利用稳定同位素质量平衡和水量平衡方法以为土壤水流规律研究、水文模型结构与参数识别提供更详细估计水体的蒸发,在计算中,湖水的稳定同位素被假设处于平的信息,是未来水文学发展的一个方向。衡状态,并得出了相关结论。我国在这方面也有相关研究,章新平[13]模拟了蒸发水体1.4氢氧同位素在流量过程线分割中的应用在瑞利模式和动力蒸发条件下,稳定同位素比率的变化与剩余流量过程线分割是水文学中一个基本问题,主要研究径流水的比率f、温度、大气湿度的关系。章新平等[14]利用稳定同的不同成分和其组成比例。流域水流的水源成分十分复杂,特位素物质平衡方法估算了青海湖的蒸发量,根据青海湖实测的别是土壤中水流向出口断面的运动,其信息全部放映在流域出氧同位素比率资料和有关水文气象资料,利用稳定同位素模型口断面的流量过程线中,很难区别并确定其水源成分。国内迄计算得出与同一时期实测蒸发量大致相当的青海湖多年平均今为止用的比较多的是图解划分法,即依据流量过程线退水段蒸发量,并讨论了湖泊蒸发量和不同水体中稳定同位素比率的所表现的拐点推理作为划分依据,往往带有较大的经验性和随关系,指出降雨和入湖水中的稳定同位素比率与蒸发量存在正意性。于是国内外水文专家长期以来致力于寻找各种具有物比关系;湖泊水和蒸发水中的稳定同位素比率与蒸发量存在反理基础的分析方法,同位素流量过程线分割方法就是其中一种比关系。田立德等[15]在青藏高原中部的那曲和安多两地进行比较有效的方法,国外已经广泛应用它来研究流域水源分割了水蒸发过程中的氧稳定同位素变化观测研究,模拟和实验结问题。18果显示大气相对湿度对水蒸发过程中氧稳定同位素变化的显由于水中稳定同位素D和O在水文循环过程中受混合著影响,从理论上和实验中计算出了不同相对湿度下蒸发分馏及物理条件如蒸发、凝结、渗透等变化的影响而发生同位素分因子的大小。馏,且以不同水源的混合影响为主,因此可以用于示踪不同水稳定同位素方法无需知道入湖水量,而只需测定稳定同位源的径流成分。同位素流量过程线分割,就是采用不同稳定同素的含量,对于估计湖泊蒸发是一个有用的工具。但是,由于位素质量平衡关系,将一次降雨事件产生的流量过程线分割成同位素取样难度比较大,各种水体同素含量也并非一个常值,不同的水源。两水源过程线分割,就是将流量过程线划分为新受温度、湿度等因素的影响较大,其精确性受到影响。因此,由水(一般指地表径流,主要由降雨产生)和旧水(一般指地下径稳定同位素方法作出的蒸发估计应该与其他一些方法所得蒸流,降雨事件前就储存在土壤中的水分),满足的基本方程是:发进行比较。Qt=Qs+Qg(5)1.3利用氢氧同位素研究流域产流机制QtCt=QsCs+QgCg(6)降雨径流问题是水文循环的关键组成部分,其研究的主式中:Qt为总流量;Qs、Qg分别为地表径流和地下径流;Ct、Cs、要内容是降雨径流关系,地表水和地下水相互转换的规律,稳Cg为相应的同位素含量。定性氢氧同位素技术为这些研究提供了新的技术。三水源过程线分割,就是将流量过程线划分为直接降雨水 氢氧同位素在水文学领域中的应用胡海英包为民王涛等7(一般指地表径流,主要由降雨产生)、土壤水(一般指壤中流,样、雨水样、地下水样,研究了禹城地区的水分循环,发现降水、把土壤水和地下水分开)和地下水(一般指地下径流)。河水、地下水中δD的值差异明显。地下水中δD值在地下20Qt=Qs+Qi+Qg(7)mm附近发生突变,说明以20mm为界,上下两部分的地下水来源不同。对于上层的地下水,δD值与现代降水和地表水相CtQt=CsQs+CiQi+CgQg(8)式中:Qt、Qs、Qi、Qg分别为总流量、地表径流、土壤流和地下径近,其补给来源主要为大气降水和河水;20mm以下部分,其δ流;Ct、Cs、Ci、Cg分别为总流量、直接降雨、土壤水和地下水的D值含量明显低于当地现代大气降水和河水,且其空间变化同位素含量。比较稳定。在过去的20年中,各国水文学家采用同位素示踪的方法1.6其他方面的应用来研究流域水源的分割问题,取得了一系列的成果。Bazemore对于承压含水层的地下水滞留时间或地下水年龄的研究[19]是水文地质研究的一个重要内容,可以利用同位素有效地测定等采用三水源两种示踪剂过程线分割模型对Virginia[29]Shenandoah国家公园的小森林流域的洪水进行划分,将流量过地下水年龄。利用同位素技术分析河流古洪水平流沉积[20]物,确定洪水发生的年代及最高水位,据此可以较精确的分析程线划分为三种具有物理基础的水源。Brown等也采用该模型来研究Neversink河夏季洪水中事件水对径流形成的影得到洪水流量,使洪水考证期大为扩展,提高历史洪水分析计[21]算的精度[30]。此外,同位素技术在水环境保护、监测方面也有响。Lee针对印第安纳中南部特有的喀斯特地形采用一个四水源的混合模型进行水源划分,将水源分为降雨、土壤水、喀广泛的应用。斯特水和地下水。所有这些方法主要是基于质量平衡和同位2结语素浓度平衡方程而提出的。[22]18随着社会经济的发展,面临的水资源问题也越来越突出,我国在这方面的研究主要是顾慰祖用环境同位素O采用两水源分割模型对江西藤桥流域的流量过程线进行分割,同位素技术的应用将为水文学的研究提供新的手段,在水文水并指出利用环境同位素划分流量过程线的基本前提之一是必资源问题上发挥更重要的作用。我国在水文水资源领域应用须考虑降水、河水和地下径流中同位素含量的时程变化,若对同位素技术已经取得了相当的成果,但由于同位素水文学是一降雨和地下径流均用单一同位素含量是不正确的,将导致划分门新兴学科,目前投入研究的资金和参与研究的人较少,特别结果的错误。是同位素实验方面,由于资金和仪器设备条件的限制,研究还[23]同位素流量过程线分割方法,是具有物理基础的一种很欠缺。今后应该在以下几个方面加强:①充分利用现有资金流量分割方法,避免了斜线分割法的任意性,对研究土壤水分和设备,进行同位素基础实验研究,室内外采集的样品用质普运动规律、分析流域水源成分、追踪研究流域径流形成有重要仪进行同位素分析;②加强各种水转化规律的研究,特别是水的作用。文循环中的大气降雨、蒸发水、土壤水、地下水之间的转化规律1.5利用氢氧同位素研究地下水补给和来源十分复杂,可以利用同位素技术示踪技术将水文循环过程作为稳定同位素由于分馏作用,具有在不同物质或不同物相间一个统一的整体展开研究;③对不同自然地理条件、不同水文分布不均匀的现象,而且不同来源的水分有着不同的氢氧同位条件的实验流域分别进行采样分析,分析不同流域产流机制的素组成,因此可利用其同位素含量的差异研究水分的来源。地差异,得出具有普遍意义的规律;④地下水补给来源的研究,利下水的同位素组成取决于降水的同位素组成及其地下循环过用同位素技术开展缺水地区承压含水补给源及地下水超采情程。未经同位素交换的地下水,其同位素组成和补给水一致,况研究,为合理开发利用地下水资源,缓解水资源紧缺问题提一旦与围岩发生水/岩交换反应,地下水的同位素组成就会发供科学依据。□生变化。参考文献:[24]Clayton研究了海湾地区、伊利诺斯、密执安和阿尔伯达采集水样的氢氧同位素,发现这些卤水来源主要是更新世时期[1]CraigH.Standardsforreportingconcentrationsofdeuteriumand的降水,是一种大气降水来源而非海水的衍生物。Craig[25]在oxygen-18innaturalwaters[J].Science,1961,133:1833-研究红海中部裂谷的卤水来源时发现,卤水的同位素组成位于1834.[2]CraigH.Isotopicvariationswithmeteoricwater[J].Science,红海的海水同位素组成线上,并解决了该卤水的来源问题。[26]1961,133:1702-1703.在我国,魏玉梅等就环境同位素在保定红旗苗圃水源[3]YurtseverY.Worldwidesurveyofisotopesinprecipitation[R].地勘探中的应用,基于环境同位素理论,通过建立相应的数学IAEAreport,Vienna,1975.物理模型,研究了保定市地区地下水补给组成和运动规律。识[4]张申,于维新.我国西藏南部珠穆朗玛峰地区冰雪中氘和重氧别了该区浅层地下水的两种来源,以及这两种来源在丰枯季节的分布[J].中国科学,1973,(4):430-433.[27]各自所占的比例。蔡明刚等实测了厦门岛沿岸地区地下水[5]郑淑蕙,侯发高,倪葆龄.我国大气降水的氢氧稳定同位素研究的氢、氧稳定同位素组成,对地下水、海水及大气降水的δD～[J].科学通报,1983,28(13):801-806.18δO方程进行的数理分析表明,大气降水是厦门沿海浅层地下[6]卫克勤,林瑞芬.论季风气候对我国雨水同位素组成的影响[J].水的主要来源,并利用稳定同位素质量平衡模型,估算了9810地球化学,1994,23(1):33-41.[28]号台风所致降水对地下水的贡献。程汝楠通过采集地表水[7]DansgaardW.Stableisotopesinprecipitation[J].Tellus,1964, 8氢氧同位素在水文学领域中的应用胡海英包为民王涛等16(4):436-468.Hydrol.1994,162:47-75.[8]CraigH.Isotopicvariationswithmeteoricwater[J].Science,[20]BrownVA,McDonnellJJ,BurnsDA,etal.TheRoleofE21961,133:1702-1703.ventWater,ARapidShallowFlowComponent,andCatchment[9]CraigH,GordonIJ.IsotopicexchangeeffectsintheevaporationSizeinSummerStormflow[J].J.Hydrol.,1999,217:171-ofwater[J].J.Geophys.Res.,1963,68:5079-5087.190.[10]Craig,H.andGordon,L.I.Deuteriumandoxygen-18varia2[21]LeeES,etal.AFour-ComponentMixingModelforWaterinationsintheoceanandthemarineatmosphere[Z].InStableIso2KarstterraininSouth-CentralIndiana,USA.UsingSolutetopesinOceanographicStudiesandPaleotemperatures.E.Ton2ConcentrationandStableIsotopesasTracers[J].ChemicalGe2giorgi(Ed.),Lab.Geol.Nucl.,Pisa,1965:1-122.ology,2001,179:129-143.[11]GatJR.EnvironmentalisotopebalanceofLakeTiberias[Z].[22]顾慰祖,谢民.同位素示踪划分藤桥流域流量过程线的试验研In:IsotopesinHydrology1970,IAEA,Vienna:109-127.究[J].水文,1997,(1):29-32,23.[12]KrabbenholfDP,BowserCJ,AndersonMP,etal.Estimating[23]瞿思敏,包为民,石朋,胡海英.同位素流量过程线分割研究进groundwaterexchangewithlakes,1,thestableisotopemassbal2展与展望[J].水电能源科学,2006,2,80-83.ancemethod[J].Wat.Resour.Res.,1990,26:2445-2453.[24]CalytonRN,etal.Theoriginofsalineformationwaters.I.I2[13]章新平,姚檀栋,田立德.水体蒸发过程中稳定同位素分馏的模sotopiccomposition[J].J.Geophys.Res.,1966,71:3869-拟[J].冰川冻土,2003,25(1):65-70.3882.[14]章新平,姚檀栋.利用稳定同位素比率估计湖泊的蒸发[J].冰川[25]CraigH.IsotopiccompositionandoriginoftheRedSeaandSal2冻土,1997,19(2):161-166.tonSeageothermalbrines[J].Science.,1966,154:1544-1548.[15]田立德,姚檀栋,孙维贞,等.青藏高原中部水蒸发过程中的氧稳[26]魏玉梅,李巨芬,孙建平.环境同位素在某市水源地勘探中的应定同位素变化[J].冰川冻土,2000,22(2):159-164.用[J].勘察科学技术,2001,(1):38-44.[16]顾慰祖.集水区降雨径流响应的环境同位素实验研究[J].水科[27]蔡明刚,黄奕普.厦门岛南岸地下水的氢氧同位素的示踪研究学进展,1992,3(4):246-254.[J].MarineSciences.2003,(27):9-14.[17]顾慰祖.利用环境同位素及水文实验研究集水区产流方式[J].[28]程汝楠.应用天然同位素示踪水量转换[A].刘昌明,任鸿遵主水利学报,1995,(5):9-17.编.水量转换实验与计算分析[C].北京:科学出版社,[18]徐庆,安树青.四川卧龙亚高山暗针叶林降水分配过程的氢稳1988,33-50.定同位素特征[J].林业科学,2005,41(4):7-12.[29]刘存富,王恒能.环境同位素水文地质学基础[Z].武汉地质学[19]BazemoreDE,EshlemanKN,etal.TheRoleofSoilWaterin院,水文地质教研室.1984.StormflowGenerationinaForestedHeadwaterCatchment:[30]詹道江,谢跃波.古洪水研究[M].南京:江苏科学技术出版社,SynthesisofNaturalTracerandHydrometricEvidence[J].J1999.(上接第3页)参考文献:[1]王文圣,丁晶,李跃清.水文小波分析[M].北京:化学工业出版社,2005.[2]NelloCristianini,JohnShawe-Taylor.AnIntroductiontoSup2portVectorMachinesandOtherKernel-basedLearningMeth2ods[M].李国正,王猛,曾华军译.北京:电子工业出版社,2004.[3]王文圣,丁晶等.小波分析在水文学中的应用研究及展望[J].水科学进展,2002,7:515-520.图5SVM和WA-SVM预测结果与实测值对比图[4]WangJinglei,WuJingshe,SunJingsheng,etal.Applicationof表2预测结果对比表supportvectormachinemethodinpredictionofgroundwaterlevel方法eRMSEDC/%QR/%[J].JournalofHydraulic,2003,5:122-128.SVM31.772.157.2[5]MeSong,ChengWeiping,LiuGuohua.Preliminarydiscussiononfloodforecastmodelbasedonsupportvectormachine[J].ChinaWA-SVM28.777.078.6RuralWaterandHydropower,2005,3:34-36.[6]廖杰,王文圣.支持向量机及其在径流预测中的应用[J].四川4结语大学学报(工程科学版),2006,6:24-28.本研究基于降雨量序列本身变化规律,运用小波分析的分[7]黄伟,王衍学.基于小波分析-支持向量机的风机故障预测频功能,采用支持向量机结构化风险最小化归纳原则和径向基[J].金属矿山,2006,4:55-58.核函数技术,将两者结合引入水文学研究,建立模型并应用于[8]高荣,刘晓华.基于小波变换的支持向量机短期负荷预测[J].石门流域月降雨量时间序列预测。结果表明预测精度相对单山东大学学报(工学版),2005,6:115-118.独支持向量机预测有较大提高,为降雨时间序列预报提供了一[9]飞思科技产品研发中心.MATLAB6.5辅助小波分析与应用[M].北京:电子工业出版社,2003.种新的、可行性强的预测方法。□'