喀斯特洞穴旅游研究综述

自20世纪80年代以来,国内外对喀斯特洞穴的研究主要集中在洞穴景观形成机理、洞穴景观旅游价值评价、旅游洞穴类型划分、旅游活动对喀斯特洞穴环境影响、喀斯特洞穴景观保护等方面,并主要取得了几个重要认识: ( 1)喀斯特洞穴的发育以溶蚀作用为基础,但也存在着机械侵蚀、生物侵蚀、空气与气蚀以及各种沉积作用。( 2)按照洞穴成因,洞穴可分为渗流带洞穴、地下水位洞穴、潜流带洞穴和深潜流带洞穴,以及一些特殊成因的洞穴。( 3)对喀斯特洞穴旅游价值的评价可采用定性与定量相结合的方法进行,定性评价考虑的主要因素有区位、知名度、规模、景观的丰度、价值和功能、容量等; 定量评价则多采用层次分析法和模糊数学模型。( 4)旅游活动对洞内环境有很大的影响,洞穴温度、CO2 含量与客流量呈正相关关系; 灯光植物滋生主要源自洞穴灯光照明、游客带进的孢子及细菌。( 5)实行游客分批进入制,将有利于保护洞穴环境和保育洞穴景观。( 6)实行区域旅游组合开发、增加喀斯特洞穴型旅游目的地的旅游产品、加大景区保护力度与市场营销力度、加强从业人员培训等,可延长喀斯特洞穴旅游地的生命周期。已有研究大多从地学和旅游学的角度入手,且偏重于开发和评价方面。今后,应加强现代技术在洞穴旅游开发中的应用、洞穴旅游的管理、洞穴医疗旅游、洞穴旅游环境容量量测、洞穴旅游形象塑造和洞穴旅游开发时序等方面的研究。      

基于AHP法的喀斯特洞穴导游解说词内容构建研究

喀斯特洞穴景观与环境蕴含的科学性与专业性,导游解说词在洞穴旅游中具有极其重要的作用。文章在构建喀斯特洞穴导游解说词内容指标体系的基础上,通过对游客和洞穴专家进行问卷调查,并运用AHP法计算出导游解说词各指标的权重。结果表明:（1）喀斯特洞穴导游解说词的撰写应全面、系统,包含“欢迎词”、“游览须知”、“洞穴概况”、“洞穴景点讲解”、“欢送词”5部分;（2）喀斯特洞穴导游解说词的内容应加大对“游览须知”的阐述,注重对游客的引导和教育;（3）喀斯特洞穴导游解说词的“洞穴概况”和“景点讲解”都应以洞穴科学知识为主线,适当穿插相关神话故事,兼具科学性与趣味性。      

白龙洞古人类遗址三维数字模型的建立与初步分析

湖北白龙洞古人类遗址是中国较有影响的更新世中期古人类遗址之一。本项工作通过使用日本宾得公司产RS-202N免棱镜型全站仪及美国Autodesk公司产AutoCAD2006计算机软件等,实地采集白龙洞遗址地貌和洞穴形态三维数据,使用计算机建立起遗址地貌数字模型和洞穴居址数字模型。通过数字模型进行多视角观察、分析,认识到这种方法可以实现以三维空间的形式保存和处理多种考古遗存信息,能够提供古人类遗址三维动态的观察视角,以及提供多种用途的遗址三维分析数据和考古专题图等。白龙洞遗址数字模型的测量和观察分析认识到,白龙洞遗址古人类（直立人）具有对洞穴高效开发利用的能力,并且具有在洞穴空间较为高大的区域集中活动的特点;  还可能具有在洞穴内部使用火进行照明的行为;  在居址选择上,白龙洞古人类已经具备对低山地区复杂地貌、开阔视野、干燥居址与近水环境,以及石料集中地和多元食物生境的适应性选择。此外,分析工作还显示洞穴遗址内部堆积物,除古人类活动遗留外,其他土状堆积物的来源可能来自于洞穴内部裂隙。白龙洞遗址数字模型的建立与初步分析,是国内将三维数字模型技术应用于古人类遗址研究的首次尝试。该方法对于获取更多遗址研究信息和多学科综合研究古人类遗址具有重要作用。     

喀斯特洞穴康养适宜性评价——以贵州红果树景区天缘洞为例

被誉为“空气维生素”的空气负离子具有调节神经中枢、促进新陈代谢等生物效应,有益于人体身心健康;同时负离子还具有抑菌、杀菌的作用,在喀斯特洞穴中负离子含量高,也造就了洞内洁净的空气。喀斯特洞穴康养就是依托于洞穴环境与小气候而开展的疗养、康体、休闲等一系列有益身心健康的活动。本文采用指数分析法,从人体感受与环境卫生学角度选取人体气候舒适度指数、空气清洁度指数和空气负离子富含度指数构建喀斯特洞穴康养功能指数（CRFI）并以贵州红果树景区天缘洞为实例,来评价喀斯特洞穴的康养适宜性。通过层次分析法确定三个指标权重分别为0.142、0.286、0.572。根据2017年8月至2018年7月的洞穴环境连续监测数据发现,天缘洞洞内氡浓度年均为610.26 Bq.m-3,洞内CO2浓度年均521.900 ×10-6,符合国际辐射安全要求,满足洞穴康养开展的前提条件;洞内年均温为14 ℃,相对湿度大,人体气候舒适度相对较低;洞内正负离子含量在时间与空间上都存在较大幅度的变化,负离子浓度空间分布规律存在以TY-4地下湖为中心向洞口方向逐渐递减趋势,天缘洞4-9月全洞段空气负离子含量较高,空气清洁度指数均高于1.00,属于最清洁空气,极有利于人体健康。天缘洞全年的洞穴康养功能指数显示天缘洞最佳洞穴康养时间为5月与9月,最佳康养地点位于TY-4地下湖附近,仅有12月与1月不适宜开展洞穴康养活动。      

基于内容分析法的喀斯特洞穴导游解说词研究

导游解说词不仅有助于游客对喀斯特洞穴景观的观赏,而且能增长游客的科学知识,有利于洞穴景观和环境的保护.本文选取了具有代表性的22个国内喀斯特洞穴导游解说词作为研究样本,设计出23项分析指标,分别统计各指标在研究样本中的频次和频率,最后获得频率超过50％的共性指标14个.通过分析得出以下结论:(1)我国喀斯特洞穴导游解说词目前处于“百花齐放”阶段,共性大于个性;(2)我国喀斯特洞穴导游解说词的内容框架已基本形成,主要包括欢迎词、洞穴概况、景点讲解、欢送词4部分;(3)我国喀斯特洞穴导游解说词在内容上与国外开发成熟的洞穴相比还存在较大差距,国内喀斯特洞穴的导游词关注科学知识较少,神话传说的比重过大.     

云南石林洞穴发育特征

石林位于滇东喀斯特高原南部,喀斯特极其发育,以发育了典型的石林地形而闻名遐迩,倍受国内外喀斯特学者的关注。洞穴是本区广泛发育分布的一种喀斯特地下形态,类型多样。依据它们的剖面形态、成因和所处的地貌部位差异,将其划分为罅状洞穴、水平洞穴和倾斜洞穴三个类型。洞穴在发育分布上受到区域碳酸盐岩地层分布的控制,表现出洞穴分布的相对集中性、洞穴发育对地层的选择性和洞穴发育的成层性等特征。洞穴发育规模绝大多数为中小型洞穴;洞穴多为现代地下洞河,埋藏浅且多天窗,并且洞穴的发育延伸方向明显受裂隙构造的控制。通过对石林地区喀斯特洞穴发育条件、洞穴发育类型、分布特征和洞穴发育的古地理环境特征分析,论述了石林地区洞穴的发育特征。     

单斜构造区岩溶倾斜洞穴发育趋势与岩层产状相关性识别

通过构建岩溶倾斜洞穴发育趋势面和岩层倾向面,探讨在单斜构造区岩溶倾斜洞发育趋势与岩层产状的相关性。首先,根据洞穴探测导线长度、方向、倾角等要素,以测量初始点为原点建立空间直角坐标系,将测量空间方位角转换为平面直角坐标系中的方向角,将测量数据投影在平面直角坐标系上,运用向量加法原理求出各测点平面向量及坐标,结合各测点的相对高差,运用趋势面分析方法进行一次拟合,构建洞道空间展布平面方程;其次,根据岩层产状信息在空间坐标系中构建平面方程;最后,通过计算两平面法向量的夹角,来判断洞穴空间展布平面和岩层产状平面的重合度,同时求出两平面与同一水平面的交线所成角来判断洞穴空间展布趋势面与岩层面的倾向关系。通过实例证明,该方法用于探讨单斜构造区岩层产状对倾斜洞穴发育趋势的影响识别具有一定的实用性。      

洞穴形态量计解析

洞穴形态量计的最基本参数是长度、深度、高度和坡度,借助洞穴专业软件可进行洞穴的投影面积、洞道空间体积、洞道极点投影面积、洞道极点岩体体积等其它基本参数的量计,以及洞穴扩展参数包括洞道的比容积、网密度、面密度和体密度的量计。利用这些形态参数,可以对洞穴进行更科学的统计、形态特征分析、开发利用价值评估。通过选取深峰丛洼地区、中等深度峰丛洼地区和浅峰丛洼地区以及峰林平原区的地下河洞穴进行量计,并对量计结果进行相关分析,发现洞穴的比容积与洞穴的流域面积、石峰的相对高度具有良好的正相关性,而洞穴的网密度、面密度,尤其体密度与洞穴深度有着明显的负相关性。      

喀斯特洞穴滴水信息对地表环境响应研究进展

通过系统回顾国内外喀斯特洞穴滴水信息对地表环境响应的研究进展,结合全球气候变化、喀斯特环境演变与滴水理化指标的研究发展背景,把该领域的研究发展历程划分为萌芽期、缓慢发展期和高速增长期3个阶段。对滴水常规监测指标、稳定同位素及常/微量元素等指标的研究成果与认识进行了系统归纳,并对滴水响应外界大气、地表植被、洞穴上覆土壤以及洞顶基岩等4方面的研究进展进行总结。认为应当探究滴水的物质来源及其水文地球化学过程,加强对滴水信息环境指示的敏感性研究,深入认识滴水信息的环境响应机制,对洞穴系统综合环境要素开展监测等,同时指出运用滴水指标进行石漠化的相关研究比较薄弱,是未来研究的重点所在。      

喀斯特洞穴氡研究综述

氡对人体健康的影响向来是医学、化学、核物理学等学科的研究热点。近年来学术界虽然对喀斯特洞穴氡的来源(岩石、地下水)、氡浓度的影响因素(地质因素、洞体结构、洞内外气象参数)、氡浓度的测量(测量对象、测量仪器及方法)、氡的危害、氡的防治(隔离氡气渗入途径、排风通氡、控制洞穴内停留时间减少吸入量、加强监测)等方面开展了研究并取得了不少的成果,但对于喀斯特洞穴氡的形成机理、喀斯特洞穴氡测量标准的制定及有效剂量的估算、喀斯特洞穴氡的防治技术及员工的健康管理等方面的研究还比较薄弱,有待加强。      

河北阜平神仙洞探测研究及开发建议

2015年在太行山区阜平1∶5万水文地质调查工作中发现了北方大型岩溶洞穴--神仙洞。2017年继续对该洞穴采用无纸化测量、三维激光扫描等方式进行重点探测,并比对两套数据以验证无纸化洞穴测量的精度与准确性。通过对神仙洞地下河开展的示踪试验,首次证实了神仙洞与金龙洞相连通;通过对神仙洞发育演化分析以及资源景观评价,认为神仙洞地质遗迹景观,特别是一些组合形态,在北方溶洞中具有较高价值,并提出保护性开发建议,旨在为集中连片特困区旅游扶贫开发提供精准支撑。     

塔里木盆地塔河油田岩溶峡谷区海西早期洞穴系统发育模式*

塔河油田岩溶峡谷区发育大型岩溶洞穴型储集层,勘探效果较好。基于三维地震资料、钻井资料,并结合地震属性提取技术,对地下岩溶洞穴系统、古地貌、古水文系统进行精细刻画,探讨洞穴形成机理,进而总结洞穴发育模式。研究结果表明: (1)峡谷上游段地表水垂向侵蚀作用强烈,峡谷失去了排水功能演变为干谷,下游段水动力条件减弱。(2)峡谷区岩溶洞穴类型划分为暗河洞穴、峡谷—断裂双控型洞穴。暗河洞穴主要发育在峡谷上游段,与峡谷呈“映射”关系。峡谷—断裂双控洞穴发育于峡谷两侧,垂向上具有多层性特征。(3)综上探讨峡谷区岩溶洞穴形成机理,认为较充足的水源补给条件以及水流强烈的垂向侵蚀溶蚀作用控制了暗河洞穴发育,多期次排泄基面下降以及断裂系统共同控制峡谷—断裂双控洞穴的发育。结合现代恩施地区洞穴系统特征,提出了峡谷地区洞穴发育模式,为下一步洞穴储集层预测和勘探实践提供理论借鉴。     

武汉地区浅层岩溶发育特征与岩溶塌陷灾害防治

运用综合分析和数学统计的方法,较为深入地研究了武汉地区浅层岩溶的发育特征。武汉地区存在6个走向 NWW-SEE、各自相对独立的碳酸盐岩条带。根据上覆盖层工程地质性能的差异,划分出5种岩溶地质结构类型。武汉地区浅层岩溶主要类型有溶隙、落水洞及小型溶洞等,钻孔遇洞率46.0%-50.1%,线岩溶率5.93%-6.00%。浅层岩溶带中,1/3的溶洞洞高小于0.6 m,50%小于1.0 m,90%小于3.0 m。1/3的溶洞顶板在基岩面以下2.5 m 以内,50%在4.5 m 以内,90%在12.5 m 以内。溶洞充填物主要是黏土,含有灰岩碎块石。全充填溶洞占70.8%,未充填溶洞约占1/5,半充填溶洞不到8%。全充填溶洞顶板在基岩面以下平均埋深5.13 m,半充填5.71 m,无充填7.69 m,且具有全充填和半充填溶洞埋深较小、无充填溶洞埋深较大的特点,反映出溶洞充填方式是自上而下充填,充填物主要来源于上部覆盖层。武汉地区浅层岩溶为上部“垂直渗流岩溶带”地下水垂直渗流作用下的产物。根据岩溶发育程度的差异,基岩面以下浅部碳酸盐岩在垂直方向上可分为上部强岩溶和下部弱岩溶两个带;岩溶塌陷灾害平面上可划分出高、中、低3个危险性区,各区防治原则不同。高危险区是岩溶塌陷灾害防治的重点,防治的基本原则是阻止上覆粉细砂的流失;中等危险区的防治原则是保护中部老黏土层或红层的完整性;低危险区应注意远城区土洞存在的可能性。各危险区治理应以岩溶地质结构为基础,在防治原则指导下制定相应的防治措施。此外,工程建设中应合理选择和利用弱岩溶带。     

岩溶洞穴滴水CO2季节变化特征及来源分析——以大风洞为例

为探究白云岩洞穴滴水中CO2来源及变化特征,以贵州省绥阳双河洞洞穴系统中的大风洞为研究对象,对洞穴空气CO2浓度（pCO2（c））、洞穴上覆土壤CO2浓度（pCO2（soil））、洞穴滴水CO2分压（pCO2（w））、以及洞穴滴水水化学环境进行了为期15个月（2016年1月-2017年3月）的监测、采样和室内实验分析,运用统计分析方法对各监测指标进行主成分分析。结果表明:（1）pCO2（w）、pCO2（c）具有明显的季节性变化特征,表现为雨季>旱季。pCO2（soil）受降雨、洞穴通风效应的影响,季节性波动较大,是洞穴pCO2（w）的重要来源;（2）深层岩溶作用中渗透水在流经洞穴上覆表层岩溶带发生的水-岩相互作用及其产生的水化学环境,特别是变化,是影响pCO2（w）的主要因素之一,对pCO2（w）具有重要贡献;（3）运用主成分分析法（PCA）得出各因素对洞穴滴水的相对方差贡献率依次为:HCO3- >pCO2（s）>Soil 1#>pCO2（w）>Soil 2#。各因子对pCO2（w）的贡献率依次为:地表深层岩溶作用>洞穴上覆土壤空气环境>洞穴空气环境;（4）pCO2（w）来源概念模型表明,雨季时,降雨量大,土壤水下渗快,地下水得到充分补充,但停滞时间较短,在渗流带中与围岩反应不充分,PCP过程较弱,对pCO2（w）影响较大;旱季则相反。研究结果对洞穴石笋、石钟乳沉积物的保护具有一定意义,对洞穴旅游开发、管理及岩溶碳循环研究具有重要意义。      

岩溶区高速公路路堤及溶洞顶板稳定性数值分析

采用大型通用有限元软件ABAQUS对某室内模型试验进行了数值模拟,验证了三维有限元法进行洞室结构稳定性分析的可靠性。结合永武（永安-武平）高速公路A11合同段岩溶地质资料,将溶洞近似为与实际相近的椭球状,建立岩溶区路堤的三维有限元模型,分析溶洞顶板厚度、填方高度、溶洞位置以及溶洞充填状况对路堤及溶洞顶板稳定性的影响。为与现行顶板安全厚度确定方法进行比较,进行二维平面应变有限元分析。研究表明,对于较完整的顶板岩层,按顶板受拉破坏稳定安全系数为4确定的安全厚度过于保守,按梁板理论弯曲受拉破坏确定的安全厚度也偏于保守,是由于实际顶板岩层并不完全符合梁板理论的简化假设,而以有限元分析所得最大弯矩按梁板弯曲受拉破坏确定的安全厚度最为经济;实际工程中三维效应明显的溶洞,现行理论简化和二维数值分析法都较为粗糙,宜采用三维数值分析法。通过对上述问题的分析,为该高速公路岩溶区填方路段的设计和溶洞的处治与否提出指导性意见,已创造较好的经济效益和社会效益,可供类似工程应用时参考。     

桩前溶洞对抗滑桩嵌固端稳定性影响物理模型试验研究

随着抗滑桩在工程中的大量运用,岩溶区抗滑桩嵌固端稳定性问题日益突出。当抗滑桩桩前存在溶洞时,溶洞在水平荷载下可能会发生变形,导致抗滑桩嵌固端失去稳定性。本文基于相似模型理论,建立了抗滑桩嵌岩段桩前存在两种不同形状溶洞（长轴方向水平和长轴方向竖直）试验模型。利用水平加载试验,针对椭圆形桩前溶洞对抗滑桩嵌固端的稳定性影响进行了研究,获得以下相关结论:溶洞长轴方向为竖直的试验模型嵌岩体变形分为弹性变形、裂纹稳定扩展及加速扩展三个阶段,加载到破坏荷载时溶洞顶板产生隆起破坏,最终形成的顶板处破坏断面与水平方向成45°左右;桩前溶洞长轴方向为水平的试验模型在达到溶洞长轴方向为竖直的模型破坏荷载增大一级荷载时,嵌固端保持整体稳定;相比于横长轴溶洞,纵长轴溶洞的存在更显著的降低了抗滑桩嵌固端的承载力,且溶洞顶板厚度越小,对抗滑桩嵌固端承载力影响越大,破坏形式为溶洞顶板受压破坏;基于极限平衡法,提出了桩前存在溶洞时嵌固端承载力验算方法,并对验算方法进行了验证。      

试论我国地洼区喀斯特洞穴的发育与演化

本文论述了地洼区喀斯特洞穴的发育,成矿和演化规律。比较了地槽、地台和地洼三个大地构造单元区喀斯特洞穴之差异,揭示洞穴发育与大地构造之间的内在联系。根据地洼区洞穴发展,划分了五个成洞期。并对地洼区洞穴溶蚀堆积特征及矿床特征和分类做了讨论。又从地洼区地壳运动特点、古地貌演化、岩性条件以及古水文、古气候变迁,论述了地洼区洞穴时空发展不平衡的发育规律。最后指出了地洼区洞穴研究在科学和生产上的实际意义。     

基于BP神经网络的溶洞规模预测及应用

复杂岩溶地区的溶洞发育规模受地质构造、地区岩性、地下水动力系统等多种因素的影响,具有高度复杂性和非线性的特征。通过对岩溶区溶洞的赋存规律研究,确定影响溶洞发育规模的控制因素进行定量处理,收集已探明溶洞的样本数据。为克服已有研究对溶洞发育规模定性描述的模糊性,文章利用BP（Back Propagation）神经网络对自组织、自适应特性对数据样本的非线性关系揭示的能力,实现对溶洞发育规模的预测,并基于MATLAB实现BP神经网络结构的设计、训练、预测,其结果表明:BP神经网络模型对溶洞规模预测的精度高、收敛性能好。      

河北临城崆山白云洞溶洞地貌和沉积特征及其影响因素*

河北崆山白云洞发育在以中寒武统张夏组厚层鲕粒灰岩为主的碳酸盐岩地层中。通过对洞穴结构、形态以及沉积物特征的观测分析,结合区域地质演化、古气候演变研究,认为：（1）白云洞由3层洞穴构成,上层为大型厅堂状,中层和下层为狭窄廊道状。洞穴展布受控于NNW、NE和近EW向断裂。（2）洞穴发育形态、规模不仅与岩性和构造有关,还取决于洞穴形成时期的构造稳定性及与之耦合的气候条件,其成层分布是间歇性构造抬升的结果。（3）溶洞沉积物形态多样,其中毛细水沉积的网状卷曲石、协同沉积的玉簪对净瓶等极为罕见。（4）溶洞发育过程中历经多次坍塌,损毁严重。现今的白云洞岩石破碎,结构稳定性差,易遭破坏。研究白云洞地貌和沉积特征及影响因素,对预测其未来变化、保护洞穴旅游资源有重要意义。