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摘要
山区侧向补给是华北山前平原冲洪积扇含水层重要补给来源,影响平原区地下水水量和水质动态。近年来受极端气候和人类活动影响,山区对冲洪积扇平原区地下水的侧向补给机制及其对地下水硝酸盐动态的影响仍不明确。本研究以滹沱河冲洪积扇为研究区,利用水文观测、水化学和同位素示踪等方法,估算山区侧向补给通量和硝酸盐输移通量,揭示山区侧向补给与平原区地下水的补给关系,分析山区侧向补给对地下水硝酸盐分布的影响。根据水文地质条件,将采样点划分为4个子区:滹沱河冲洪积扇北部扇顶（Ⅰ区）、扇中（Ⅱ区）、滹沱河附近扇缘区（Ⅲ区）以及滹沱河冲洪积扇南部区域（Ⅳ区）。地下水硝酸盐动态监测数据表明,滹沱河北部的山区断面地下水硝酸盐浓度高于南部断面,平原区北部Ⅰ区和Ⅱ区地下水硝酸盐浓度高于南部Ⅳ区;且沿地下水流动方向,地下水硝酸盐浓度均值呈现Ⅰ区(105.28 mg·L-1)>Ⅱ区(99.22 mg·L-1)>Ⅳ区(37.10 mg·L-1)>Ⅲ区(23.08 mg·L-1)的空间分布特征。利用地下水氢氧同位素示踪揭示了山区侧向流对冲洪积扇北部地下水补给影响范围为扇顶和扇中,而冲洪积扇南部因地下水超采改变地下水流场,其影响范围主要为扇顶。利用达西定律计算2022年3月至2023年2月山区侧向流对滹沱河冲洪积扇平原区的补给量为2.10×10～8 m3,硝酸盐通量为239.56×10～5 kg,且北部山区侧向补给的水氮通量大于南部,这也是影响平原区地下水硝酸盐空间分布的重要原因。山区侧向补给对冲洪积扇平原区地下水量和水质的影响不容忽视,因此,实现源头综合治理,降低山区地下水污染物浓度,对下游平原区面源污染管理,防止地下水硝酸盐污染具有重要意义。
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单位中国科学院; 中国地质科学院水文地质环境地质研究所; 中国科学院大学; 中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心
