广西合山煤田岩溶发育规律及机制研究

通过对合山煤田区119个钻孔揭露的溶洞数量、线溶洞率与高程之间的关系,地表岩溶出露的形态、位置、地下强径流带分布状况的研究,总结区内岩溶在垂向上和平面上的发育规律,并从区内岩石的物质基础、构造条件、水化学特征、水的循环交替作用等4个方面阐述区内岩溶的发育机制.结果表明:煤田区岩溶发育具有平面上的不均一性和垂向上的成层分布特征.前者体现岩溶在平面上发育受地层岩性、地质构造及水文地质条件等因素的影响;后者反映间歇性上升的新构造运动及侵蚀、溶蚀基准面和可溶岩出露厚度的变化对岩溶发育的控制.     

广西合山煤田岩溶发育规律及机制研究

通过对合山煤田区119个钻孔揭露的溶洞数量、线溶洞率与高程之间的关系,地表岩溶出露的形态、位置、地下强径流带的分布状况的研究,总结了区内岩溶在垂向上和平面上岩溶的发育规律,并从区内岩石的物质基础、构造条件、水化学特征、水的循环交替作用等四个方面阐述了区内岩溶的发育机制。结果表明：煤田区岩溶发育具有平面上的不均一性和垂向上的成层分布特征。前者体现了岩溶在平面上发育受地层岩性、地质构造及水文地质条件等因素的影响;后者反映了间歇性上升的新构造运动及侵蚀、溶蚀基准面和可溶岩出露厚度的变化对岩溶发育的控制。     

云南省龙陵县地下热水特征及控制因素研究

结合区域构造和地热背景，对热水水热分布及水化学特征进行分析，揭示南北向断裂系统、北东向断裂系统与水热活动的宏观分布及水热活动类型的分布关系密切；温泉的出露分布为近东西向的小断裂所控制；断裂因自身性质和特征不同，表现出的作用也不同。最后在综合以上分析结果的基础上推断地下热水成因。     

雅砻江锦屏水电站坝址区右岸地下水系特征及其工程意义

地下水系具有其自身的特点。通过对雅砻江锦屏水电站坝址区右岸谷坡区地下水的补、径、排特征、水化学统计分析、连通试验成果的综合研究,将谷坡水文地质区划分出两个不同的南、北地下水系,并进一步证明地下水系是由不同特点组成的有机体。由此提供了在基岩区地下水系研究的一个实例和一套可行的工作方法,并有效的指导生产实践。     

贵州省岩溶区水土流失、石漠化受岩溶环境制约

贵州省处于珠江流域、长江流域分水岭地带,其水土流失、石漠化受岩溶环境制约。珠江流域石灰岩类岩石连片分布,出露面积占碳酸盐岩出露总面积的60.75%,白云岩类岩石占4.15%,岩溶地貌以峰丛洼地、谷地和岩溶峡谷为特征,其轻度水土流失面积占水土流失总面积的61.35%,重度石漠化面积占总石漠化面积的22.01%;长江流域白云岩、石灰岩及碎屑岩呈北东向互层分布,其中白云岩类岩石组合出露面积占31.17%,石灰岩类岩石组合出露面积占40.66%,岩溶地貌以岩溶槽谷、岩溶高原为特征,轻度水土流失面积占水土流失总面积的44.17%,重度石漠化面积占总石漠化面积的11.78%。水土流失、石漠化演变的统计结果显示,水土流失与石漠化是同一生态退化过程中的不同阶段,石漠化是土壤侵蚀长期作用的结果,土壤侵蚀是石漠化过程中某一阶段作用强度的体现,二者在成因上存在因果关系。     

湘西洛塔岩溶生态微景观结构对表层岩溶泉的影响

以湘西洛塔典型表层岩溶泉域为例,从表层泉水动态变化和水化学变化两方面研究了微景观结构对表层岩溶泉水调蓄功能的影响。表层岩溶泉降水入渗系数、水动态变化以及水化学组分含量与微景观结构的植被和土壤的覆盖程度呈正相关关系;景观结构和景观类型的空间组合及其变化影响着表层岩溶带的水动态变化。改善生态环境,对增强表层岩溶带的调蓄功能具有重要意义。     

川南古叙地区岩溶发育特征及影响因素探讨

四川盆地南缘古蔺—叙永一带岩溶发育具有鲜明的规律特征,多级水平溶洞说明研究区经历了几个不同的地质时期,代表了主要的水平溶蚀作用,相邻两层不同高程的溶洞之间则被垂向的溶洞、溶隙所串联,又反映了以垂向溶蚀作用为主的另一个时期,水平和垂向溶蚀的交替出现是本区岩溶的一个重要形式,同时以岩溶为介质的阶梯状管道流特征十分明显。文中统计了研究区内各岩溶类型的基本发育特征,总结了岩溶发育的高程分带以及岩溶管道流循环特征,探讨了该类岩溶模式除受到挽近构造运动作间歇性上升的影响外,河谷下蚀变迁以及地下水循环演化也是形成区内多级岩溶的因素之一,从而为人类工程活动提供一定的指导意义。     

基于DEM的山西黄土高原面积高程积分研究

面积高程积分(Hypsometric Integral,HI)是刻画流域地貌形态与发育阶段的重要地理指标。为了探究山西省黄土高原重点水土流失区的面积高程积分空间分异特征,以30 m分辨率的SRTM数据为基本信息源,采用积分曲线法计算研究区的面积高程积分值。研究工作首先分析了DEM分辨率与流域稳定面积对HI值的影响,然后进一步研究流域内各地貌对象高程积分值的相关性,最后得到研究区面积高程积分空间分布结果。结果表明:小流域面积高程积分受DEM分辨率的影响较小,面积高程积分趋于稳定的小流域面积阈值为0.04 km~2;研究区HI值相关性较强的地貌对象组合为山顶点—山脊线—沟谷网络;区域内面积高程积分值的地域差异性从北到南,表现出大—小—大的空间分布趋势。山西省黄土高原重点水土流失区的HI值整体处于0.35～0.6,区域内流域基本处于发育的壮年期,表现为强烈的水系扩张分支,应加强水土保持工作的力度。     

黄河中下游丰水期水化学特征及影响因素

对丰水期黄河中下游的水化学组成进行调查分析,分析了其水化学特征及主要控制因素。结果表明:小浪底库区主要水化学类型表现为HCO~-_3—Cl~-—Na~+型水。水化学指标的空间分布上,小浪底库区总溶解性固体(TDS)和HCO~-_3浓度表现出底层显著高于表层的现象(p0.05);受下游碳酸盐岩风化作用增强影响,TDS,HCO~-_3,Ca~(2+)和Mg~(2+)浓度由库区上游(风陵渡断面)至下游(东营断面)不断增加。根据Gibbs图、阴阳离子三角图和离子比值图分析结果,风陵渡断面至东营断面水化学组分主要受流域蒸发盐岩溶解及碳酸盐岩风化影响;沿岸灌溉回水、生活污水或工业废水等也是影响水体水化学组分的重要原因。主成分分析结果表明,蒸发盐岩溶解、碳酸盐岩风化对水化学组成贡献率分别约为46.55%,35.90%。     

环境因子对广西典型岩溶区土壤温度空间结构的影响

[目的]探索空间异质性较大的岩溶区的土壤温度空间自相关尺度及其空间结构,分析影响典型岩溶区土壤温度空间结构的主要环境因子。[方法]应用经典统计学方法与"3S"技术。[结果]不同深度土壤温度的空间分布均存在高度的正向全局空间自相关和明显的空间聚集区,各深度土壤温度的空间孤立区分布较少;影响不同深度土壤温度空间分异的环境因子排序为:土壤厚度坡度植被覆盖度高程。[结论]土壤厚度对土壤温度的影响,实质上是岩溶环境的综合反映。坡度、高程等地形因子是造成土壤逆温结构的主要影响因素。此外,土壤温度的空间分异还会受到植被覆盖"遮蔽作用"或"保温效应"的影响。     

西南喀斯特小流域关键带含水介质分布特征

地球关键带（Earth`s Critical Zone）含水层结构的评估和量化对水文水循环和水资源管理有重要意义。然而,表征小流域尺度复杂关键带含水层结构仍存在巨大挑战。以桂西北喀斯特白云岩峰丛-洼地小流域（1.20 km2）为研究对象,共设置21条、总长度为12605 m的高密度电法测线,并结合水文地质钻井,解析小流域尺度含水介质的分布特征及其影响因素。结果发现,构造运动和动力变质作用导致小流域发育多条断层带,为岩溶含水介质（包括土壤、表层岩溶带和表层岩溶泉）的空间分布提供了物质和动力基础。断层带集中发育在洼地,具备良好的水动力和溶蚀环境,导致洼地土壤和表层岩溶带厚度高于坡地且与海拔呈显著（P < 0.05）负线性相关关系。同时,土壤和表层岩溶带厚度空间耦合度高,呈显著正线性关系（R2 = 0.63,P < 0.01）,与坡面侵蚀和汇流以及土壤-表层岩溶带系统特殊的水-CO2-岩石作用有关。岩溶泉出流于洼地或坡脚,其水文特征与土壤-表层岩溶带系统的分布及储水特性有关。该研究可为流域尺度岩溶含水层的表征及未来陆面模型的构建提供数据与技术支撑。     

贵州省绥阳县麻黄洞土壤渗透水-洞穴水元素变化特征及气候响应

[目的]探究白云岩洞穴上覆土壤渗透水—洞穴水水化学元素变化特征及相互关系,揭示岩溶水Ca,Mg,Sr元素比值变化与洞外气候的响应关系。[方法]以贵州省绥阳县双河洞洞穴系统中的麻黄洞为研究对象,通过麻黄洞4个洞穴水点和上覆3个土壤点土壤渗透水的定期监测、采样和室内实验,并运用统计分析方法和元素比值法对各监测指标进行比较分析。[结果]①麻黄洞上覆土壤渗透水主要水化学指标表现为旱季雨季、洞穴水主要水化学指标表现为雨季旱季的季节性变化特征。②洞穴水EC,Ca~(2+),Mg~(2+),HCO~-_3,Sr~(2+)离子浓度约为土壤渗透水的2～6倍,表明表层岩溶带岩溶过程对洞穴水水化学元素具有重要影响。③土壤渗透水对地表降雨和温度变化具有积极响应,旱季滞留于土壤中的大量矿质元素是导致4月份土壤渗透水中Ca,Mg,Sr浓度出现高值的主要原因。④洞穴水Mg/Ca、Sr/Ca比值变化及其相关性,反映了洞穴水受到来源、水—岩相互作用、洞穴水脱气沉积和先期方解石沉淀过程(PCP)等机制影响的协同性及洞穴上覆主要岩溶过程差异,因此其比值变化能够间接表现洞外温度和降雨变化。[结论]土壤渗透水、洞穴水水化学元素具有明显的月间波动和季节性变化特征,且监测点间具有显著差异。两种类型水Ca,Mg,Sr比值变化及相关性对地表降雨和温度变化具有积极响应。     

基于分形理论的农村居民点空间分布特征定量研究

农村居民点分形特征作为农村居民点自主演化研究的重要内容,可以很好地反映其发育情况及空间占据能力。以晋城市长河流域为例,通过对农村居民点空间分布主要影响因素的分形分析,探讨了农村居民点分维与其之间的关系,并引入证据权模型量化了各因素的影响程度,在此基础上对该区农村居民点空间分布特征进行了定量评价。结果表明:（1）晋城市长河流域农村居民点分维数值随着高程和坡度的增加总体呈降低趋势,农村居民点分维数值显著高于交通维数与水系维数,长远来看,农村居民点与交通维数将会升高,而在采煤的影响下,水系维数则会降低;（2）社会经济因素中的农村人均居民点用地面积与农民人均纯收入可以直接影响居民点维数值,且与居民点维数变化趋势一致;（3）用证据权模型计算出的各指标影响程度排序为:坡度>道路>高程>水系>农民人均纯收入>人均居民点占地面积,研究结果与分形理论研究得出的结论具有一致性。该研究可为丘陵山区农村居民点土地整理与空间布局优化提供参考。     

喀斯特岩溶裂隙对地下径流和氮素垂直渗漏的影响

为了探究水土漏失过程对岩溶裂隙发育形态的响应,采用野外模拟降雨试验,研究了裂隙出露型岩土(XL)、裂隙埋藏型岩土(XM)两种结构形态岩溶裂隙对地下径流及氮素垂直渗漏的影响,并以全土微区(QT)为对照。结果表明:裂隙出露型岩土(XL)、裂隙埋藏型岩土(XM)和全土(QT)3个处理中地下径流对降雨的响应时间表现为XLXMQT,其初始地下径流产流时间分别是29,77,139min,XL和XM初始地下径流产流时间分别比QT减少了79.14%,44.60%;降雨产流阈值分别为20.64,55.06,94.90mm,以QT的降雨产流阈值为基准,XL和XM的降雨产流阈值分别减少了78.25%,41.98%;地下径流达到稳定的时间分别为59,107,169min,稳定径流速率分别为42.09,42.36,38.24mm/h。不同结构形态岩溶裂隙下XL全氮、硝态氮渗漏浓度最高,浓度均值分别为11.64,10.45mg/L,除XM外,XL、QT在降雨结束前地下径流中的全氮、硝态氮浓度基本达到稳定;不同结构形态岩溶裂隙下全氮渗漏量表现为XLXMQT,硝态氮渗漏量表现为XMXLQT,地下径流中氮素输出的主要形式为硝态氮,其比例约占全氮渗漏量的82.32%~90.12%,而铵态氮渗漏量占全氮渗漏量的比例不足2%。裂隙的存在,尤其是出露地表裂隙的存在,增加了微区底部单位面积土壤地下径流速率,同时还增加了微区底部单位面积土壤氮素渗漏量,喀斯特地区普遍存在的裂隙结构促进了水分入渗,加剧了地下径流中氮素的渗漏。本研究相关结果可为喀斯特地区水土漏失机制的探索以及物质迁移模型的构建提供科学依据。     

典型岩溶地下河系统不同水体中硝酸盐时空分布规律及其影响因素分析

岩溶地下河在西南地区分布极广,作为当地重要的生活和生产水源,近年来遭受了不同程度的污染,其中硝酸盐污染是岩溶地下河面临的最突出最普遍的问题之一。且由于岩溶地区含水层的高度非均质性,使得硝酸盐的分布及其形成规律很难通过模拟手段揭示。本文选取广西柳州市大良镇官村的典型岩溶地下河系统作为研究对象,分别于丰水期和枯水期系统采集不同水体样品。通过水化学及氢氧同位素示踪和统计分析等方法,分析硝酸盐浓度及稳定同位素的变化特征。结果表明,该岩溶地下河系统中,丰水期和枯水期硝酸盐浓度变化趋势一致,上湖洞到下湖洞段硝酸盐浓度逐渐升高,下湖洞到地下河出口硝酸盐浓度呈降低趋势;水体明显受到人为活动的影响,水体中的硝酸盐主要来自农业源和生活源,农业源的输入对水体中硝酸盐浓度的影响较强;由于不同季节地下河系统硝酸盐来源的差异及补给水的不同,使地下河系统不同水体的氢氧同位素特征和硝酸盐浓度分布呈现明显的季节性差异,丰水期水体中硝酸盐平均浓度大于枯水期硝酸盐平均浓度;受外源硝酸盐输入、不同补给水的混合作用及还原作用的影响,岩溶地下河系统中不同水体的硝酸盐浓度分布亦呈现明显的空间差异性。本研究通过示踪的方法分析了硝酸盐在岩溶地下河系统中的时空分布规律及其影响因素,对岩溶地区面源污染防治策略的形成具有重要意义。     

潞城市岩溶水井管理对策探讨

潞城市是山西省的第二大岩溶泉—辛安泉的主要出露区,岩溶水水量丰富,水质优良,属上党盆地最为主要的饮用水源,凿井取水是其主要开采利用方式。通过对全市岩溶水井的现状调查,分析了开发利用中存在的问题,针对性地提出了相应对策,可为水资源的可持续利用提供依据。     

基于水化学及D、18O的柳江盆地东宫河流域地下水循环特征解析

运用水化学成分和环境同位素作为水循环研究的示踪剂,揭示柳江盆地东宫河流域地下水循环特征。通过现场调查,设计和布置水样的采样点,采集和测试大气降水、地表水及地下水样品,对比不同时期水样的水化学特征,结合氢氧同位素组成,最终确定不同类型地下水的补给、径流及排泄条件。研究表明:最具供水意义的地下水主要来自东宫河流域厚层的府君山组灰岩裂隙含水层,岩溶水自北向南流,与柳江盆地区域岩溶水流动方向一致。接受北部山区大气降水入渗补给,丰水期经由第四系弱透水层在东部落村以泉水形式排泄,在盆地北缘至东部落以西河段以地下径流的形式向东宫河排泄。基岩裂隙水次之,其分布具有强烈的非均质各向异性的特点,与盆地西北部山区的馒毛组泥页岩相比,盆地东北部花岗岩山区的裂隙水,水质好,补给水头最高,补给源稳定、补给路径较短,在李庄及其附近存在自流区。研究成果为当地的水资源开发与利用提供了科学依据。     

基于水化学及D、18O的柳江盆地东宫河流域地下水循环特征解析

运用水化学成分和环境同位素作为水循环研究的示踪剂,揭示柳江盆地东宫河流域地下水循环特征。通过现场调查,设计和布置水样的采样点,采集和测试大气降水、地表水及地下水样品,对比不同时期水样的水化学特征,结合氢氧同位素组成,最终确定不同类型地下水的补给、径流及排泄条件。研究表明:最具供水意义的地下水主要来自东宫河流域厚层的府君山组灰岩裂隙含水层,岩溶水自北向南流,与柳江盆地区域岩溶水流动方向一致。接受北部山区大气降水入渗补给,丰水期经由第四系弱透水层在东部落村以泉水形式排泄,在盆地北缘至东部落以西河段以地下径流的形式向东宫河排泄。基岩裂隙水次之,其分布具有强烈的非均质各向异性的特点,与盆地西北部山区的馒毛组泥页岩相比,盆地东北部花岗岩山区的裂隙水,水质好,补给水头最高,补给源稳定、补给路径较短,在李庄及其附近存在自流区。研究成果为当地的水资源开发与利用提供了科学依据。     

辛安泉泉水出露区生态植被恢复工程设计

辛安泉是山西省的第二大岩溶泉,其西流河段泉水出露区是长治市居民生活和工业用水的重要水源地。目前,由于长期过量开采,加之天然降水减少,现已造成地下水位持续下降,泉水流量持续减少,且存在泉水遭受两岸废水点源污染和农业面源污染问题,加强泉水出露区周边的水生态环境治理必要而紧迫。选择沿西流山脊及山脚起坡线之间的6.0 km2山坡地,通过圈定禁牧保护区,设置防护网,进行封禁治理,以达到保持水土、涵养水源的目的。介绍了生态植被恢复工程设计。     

岩溶区典型根系地下生境的土壤质量分析

选择岩溶区三种不同的典型根系地下生境类型土壤为研究对象(类型Ⅵ——白云岩水平产状多层空间类型、类型Ⅸ——白云岩倾斜产状多层空间类型及类型Ⅺ——白云岩直立产状多层空间类型),根据不同类型的土壤物理、化学及生物学指标,计算土壤肥力的综合指标值,对其土壤质量进行综合分析评价。结果表明:(1)不同植物根系地下生境类型和不同空间土壤层次的土壤指标值差异极显著;(2)不同类型的土壤质量存在差异,且具有明显的层次性,土壤质量表现为白云岩倾斜产状多层空间类型最好,且三种类型的土壤质量均呈现出随土壤深度的增加而逐渐降低的趋势。该文揭示了根系地下生境的土壤质量差异,这为岩溶石漠化区的植被恢复技术研究和治理均有积极的作用。