作者:陈华文 鲁伟 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2019/2/1 10:30:53
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寒冬时节,祁连山上的地大“来客”
中国地质大学(武汉)高寒山区水文地质学研究团队野外调查侧记

 

1月27日,春节的气息逐渐浓郁。中国地质大学(武汉)环境学院高寒山区水文地质学研究团队孙自永教授等师生8人,从千里之外的青海回到了武汉,结束了在祁连山中段黑河上游为期20天的水文地质野外调查。

在一般人看来,野外调查是在夏季,而这支研究团队为什么选择在寒冷的冬季,尤其是在春节将至的时候?据研究团队的李小倩副教授介绍:夏季时,因河水来源丰富,冰川融水、大气降水、冻土层上水等都会干扰对冻土层下水补给的判断。寒冬时,高原的低温凝固了冰川融水、降水径流和冻土层上水的流动,这对研究而言,是不可错失的黄金季节。

而团队本次野外调查的目的,是为了了解高寒山区地下水,特别是冻土层下水对黑河径流的影响,确定其主要补给河段和形式,为夏季消融期温度示踪和钻探方案的设计提供依据。

寒山区水文地质调查大有可为

祁连山被誉为“河西水塔”,石羊河、黑河和疏勒河三大内陆河都发源于此,是河西走廊的生命之河,也是我国西部一条重要的生态屏障。

该校高寒山区水文地质学研究团队,为了推进国家自然科学基金项目“高寒山区冻土水文过程及其对河流溶解性有机碳输出的作用机制”和中科院A类先导项目“祁连山冻土区水力联系和水环境变化的同位素示踪研究”,师生们在20天的野外调查中,覆盖了祁连山中段自西支源头至祁连县的黑河上游干流及其子流域,流程约长250千米,确定了冻土层下水的补给地段和形式,获取到了一批珍贵的冻土层下水样品。

孙自永教授说:高寒山区具有独特的地形地貌与沉积物特征,不仅为地表径流的形成提供了良好条件,而且使地下水在河道径流形成与调节中,发挥着着与地表水同等甚至更为重要的作用。但是,长期以来,高寒山区水文地质学研究没有受到应有的重视。受冻土影响,高寒山区水文地质过程极为复杂和独特,使得野外调查显得尤为必要。

目前,国际上尚末开展过针对高寒山区的大比例尺的水文地质调查,甚至连冻土水文地质学本身都尚在构建之中。

野外调查彰显地大本色

神秘的祁连山,是冰冻圈科学研究的殿堂,长期吸引了众多学者的关注。有关科研机构和高校,就高寒山区径流形成机制、气候变化和人类活动影响下冰川冻土的变化及其生态水文效应等,开展了大量研究。

与其他研究团队不同的是:中国地质大学(武汉)高寒山区水文地质学研究团队关注的是更为隐蔽的地下水,探索它在复杂的高寒环境下如何储存、与地表水怎样转化、如何维持河道径流、对气候变化和矿产开采等活动怎样响应等等。

这次野外水文地质调查期间,天气寒冷,最低气温零下20摄氏度,海拔2960—4820米,垂直高差1860米。考察中每天面临自然环境和体能的双重挑战。每天清晨天刚蒙蒙亮,师生们冒着严寒,带上面包、饼干和矿泉水,驱车在野外进行调查和采样,一直到晚上才返回驻地。野外考察中,往返车程时常超过8个小时。在野外考察区域,很多地方没有路,不是冰雪覆盖就是砾石坑洼,主要的调查路线全部要靠步行,每天高山徒步至少2万步。

在祁连山开展野外水文地质调查,除了需要专业知识,还需要强健的体魄和战胜自然的勇气。随同考察的李小倩副教授说:观测和采样设备,需要师生们随身携带,此外还要克服高原缺氧带来的身体不适以及狂风的侵袭。在茫茫雪原,孙自永教授总是走在最前面,他把野外当成教学课堂,沿途给学生讲解生态环境、水文地质或地质现象,引导学生学会观察和学会思考,让学生提升野外调查的工作方法,树立分析和解决专业问题的系统思维。

自2011年以来,该团队就开始在位于祁连山区的黑河上游开展野外科学调查与研究,承担了多项研究课题,并与中科院合建了一个覆盖面积20多平方公里、水土气生观测要素齐全的试验小流域。8年下来,累计调查面积超过5000平方公里,调查路线总长上万公里,采集样品5000余组。目前,围绕高寒山区水文地质学研究,团队已经培养博士生8人、硕士生5人。

虽然本次祁连山野外调查已结束,但是春节过后,团队师生将对采集的地下水样品进行测试分析,以开展更为深入的科学研究。孙自永教授说:“同学们天寒地冻在野外开展考察,克服了无数的困难,体现出新一代大学生敢于吃苦、敢于挑战、敢于创新的精神品质。”

 
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