乍得湖盆地Massenya洪泛区的水文地质过程：来自稳定同位素和水化学研究的见解

《Aquatic Sciences》：Hydrogeological functioning of the Massenya floodplain, Lake Chad Basin: insights from stable isotopes and hydrochemistry

本研究基于水文动力学、稳定同位素及水化学分析，对乍得湖 Chad 湖盆 Massenya 洪泛平原的地下水补给动态及水质进行评估，利用63个钻孔样本（2024年3月）发现：水表深度4.31-56.51米，受地表形态及多层含水结构影响；同位素显示补给源多样，包括近期降水和洪水；卫星数据支持补给增强；水质以钙-碳酸氢盐为主，适合灌溉，但部分人口密集区硝酸盐超标，需警惕污染。

　　

摘要

在萨赫勒地区，尤其是乍得湖盆地，地下水资源是一个主要问题。该盆地覆盖了撒哈拉以南非洲约250万平方公里的面积。尽管在这一地区进行了多项研究，但对于管理和利用水资源至关重要的许多方面的了解仍然有限。马塞尼亚洪泛区（位于乍得）就是一个典型的例子——这里是一个水文过渡带，地表水与地下水之间发生了大量的物质交换，从而有助于缓解极端事件的影响。本研究采用了一种综合方法，结合了水动力学（水位测量）、稳定同位素（δ¹⁸O、δ²H）和水质分析的技术，通过对2024年3月采集的63个钻孔样本的数据进行分析，来评估地下水的补给动态和水质。地下水位深度从地下4.31米到56.51米不等，平均深度为25.78米。这些变化主要受地表地形以及多层含水层系统（包括大陆终端层、上新世层和第四纪层）复杂的水文地质结构的影响，这些含水层是在乍得湖的多次淹没和退缩过程中形成的。地下水同位素特征显示了不同的补给来源：既有来自降水和洪水的近期补给，也有因蒸发作用而富集的古老水体。观察到的区域降雨量增加和洪泛区扩张的趋势表明含水层的补给量有所增强。这一假设得到了卫星数据的支持，卫星数据揭示了洪水脉冲的动态变化，同时地下水中也存在现代同位素特征，表明地表水对含水层补给起到了重要作用。水质分析显示，Ca–HCO₃^?成分占主导地位；而在人口密集地区的一些钻孔中发现了较高的硝酸盐浓度。根据主要离子浓度来看，除受硝酸盐污染影响的局部区域外，地下水质量总体上非常适合用于灌溉和饮用。这些结果强调了洪泛区在应对气候变化和人为压力下维持含水层补给方面的关键作用。