我国南方表层岩溶带及其对岩溶水的调蓄功能

表层岩溶带是地表强烈岩溶化过程的产物,为表层碳酸盐岩各种岩溶个体形态和微形态组合构成的不规则带状的岩溶带,在我国南方岩溶区广泛分布。表层岩溶带对岩溶水的调蓄表现在两个方面: 一是增加入渗补给量;二是延缓降雨后雨水在岩溶水系统停留的时间,并形成了表层岩溶泉。表层岩溶带对岩溶水的调蓄功能大小主要与表层岩溶带的结构、岩层产状、地表覆盖情况和降雨性质有关。石漠化环境与森林环境的表层岩溶带对岩溶水的调蓄功能差异很大。石漠化地区,表层岩溶带泉的出流时间短,动态非常不稳定;表层岩溶带对岩溶管道泉调蓄能力弱,泉水动态与降雨动态一致。森林环境表层岩溶泉则多为常流泉,水文动态比较稳定。表层岩溶带形成的表层岩溶泉为开采深部岩溶水困难的峰丛山区的居民饮水提供了重要的水源,但只有恢复了岩溶石山区森林生态,才能实现表层岩溶泉应有的供水功能。      

我国西南岩溶区表层岩溶带的水文动态分析

以西南地区10个表层岩溶泉的长期观测和自动化监测数据为基础,分析了表层岩溶带的水文动态特点。表层岩溶泉的月径流量变化和连续的水位变化表明表层岩溶带具有水文动态不稳定的共性,不稳定性和表层岩溶带的功能和降水有关。根据表层岩溶带的形态和水文动态变化特点进行分类,认为以间互型碳酸盐岩为基础的溶丘洼地表层岩溶带和以连续型碳酸盐岩为基础的峰丛洼地表层岩溶带是西南岩溶区两种重要的表层岩溶带类型。溶丘洼地表层岩溶带相对于峰丛洼地表层岩溶带具有较连续的土壤盖层和较大的表层岩溶泉密度以及较稳定的水文动态变化。白云岩上发育的表层岩溶带水文动态比灰岩稳定,森林覆盖下的表层岩溶带的水文动态比灌木林稳定。表层岩溶带的水文动态受控于它的补给类型和径流特征。土壤层的厚度和植被类型会使表层岩溶带集中补给的比例发生变化,而岩性则通过影响表层岩溶带的空隙类型来控制径流特征。     

湖南保靖县白岩洞地下河流域水文地球化学特征研究

白岩洞地下河系统工程主要是解决保靖县城供水水源问题。本文通过三个时段的大量野外实测数据,分析了白岩洞地下河流域内岩溶泉、地表水体和地下河水的岩溶水文地球化学特征及其动态变化。结果显示,该流域内岩溶泉可分为两个主要类型,一类是与深循环有关、沿区域断层带分布,其水文、水化学动态相对稳定,水化学变化受深源CO2 浓度控制; 另一类为岩溶表层带泉,受地表环境、降雨量影响大,水化学动态变化较大。而地下河及其支流水的水化学变化特征介于表层带岩溶泉和地表水之间,其三个时段的变化规律跟表层带泉相似,主要水化学指标枯季( 12月) > 雨季1(次年4月)> 雨季2(次年7月) ,说明明显受降雨的稀释作用控制。      

湖南洛塔干河猪场表层岩溶泉BP人工神经网络分析

采用湖南洛塔地区干河猪场表层岩溶泉日降水— 日平均流量长期观测资料训练BP人工神经网络,建立了该泉的径流预测模型。通过模型训练输出结果中降水量对径流量的贡献率,分析了表层岩溶带对水资源的调蓄能力。结果表明,降水对泉流量的显著影响时间为6天,当天和前一天的降水对当天的流量影响最大;干河猪场表层岩溶带可调蓄26. 1%的岩溶水资源;干河猪场泉的全部流量可作为可采资源量,平均流量5. 8 L /s,可满足目前的引水需求;通过改善土壤和植被覆盖条件可提高其调蓄能力。      

利用石笋δ13C重建岩溶石漠化研究进展

岩溶石漠化的形成演化机制是被关注的科学问题,对脆弱的岩溶区生态环境恢复具有重要的现实意义。洞穴石笋δ13C受到多种因素影响,能敏感响应地表生态环境以及岩溶水文条件的变化。因此,利用石笋δ13C研究岩溶地区生态环境演变历史成为一个重要方向。本文从地表环境和洞穴沉积两个方面梳理了影响石笋δ13C的主要因素。结合现代洞穴监测及模型模拟研究,分析整理了影响洞穴滴水和沉积物中δ13C的主要因素和机理。在多重因素的影响下,石笋δ13C的环境意义具有多解性,文章从时间尺度、空间分布、沉积环境三方面归纳了石笋δ13C的指示意义。为了准确解释石笋δ13C环境意义,提出了综合分析、现代监测以及模型模拟的解决方案。通过对岩溶石漠化概念、成因、发展过程、以及环境效应的讨论,分析了地表石漠化与石笋δ13C记录的密切联系。总结了已经发表的利用石笋δ13C重建区域石漠化的研究成果,讨论了目前研究中面临的主要问题:(1) 如何正确解译石笋δ13C的指示意义？这是石笋δ13C能够用于重建区域石漠化历史的前提;(2) 在空间上,石笋δ13C记录反映上覆地表的面积是有限的,需考虑石笋能否代表目标研究区域的环境变迁;(3) 石漠化可在年—十年际时间尺度上快速发展,而石笋测年存在一定的年龄误差,石笋δ13C是否能够敏感记录地表的石漠化过程？为了准确重建区域岩溶环境以及石漠化演变历史,提出以下主要建议:(1) 为了避免石笋δ13C重建古环境的不确定性,可加强石笋δ13C与δ18O、微量元素、矿物结构等指标的综合对比分析,与现代监测以及模型模拟的解决方案综合集成,能更加准确重建研究区岩溶水文变化过程,判定石漠化的演化历史;(2) 通过区域和同一洞穴的多根石笋记录对比,减少单一石笋记录的区域代表性问题;(3) 高精度年代控制的高分辨率多指标石笋记录,有助于捕捉快速发生的石漠化过程。      

基于表层岩溶带调控的峰丛洼地低影响开发构建

岩溶峰丛洼地地区石漠化、饮水困难和水污染等环境问题高发,生态环境十分脆弱。低影响开发概念的引入有助于规范开发行为,促进水资源的高效利用,降低石漠化和地下河污染风险。根据水文条件和开发方式岩溶洼地空间分为坡耕地水土流失敏感区、表层岩溶泉水源地敏感区和落水洞污染输入敏感区。低影响开发模式总体是在3类敏感区实现5个管理目标。坡耕地敏感区的低影响开发目标设置为降低农田耗水量和减少水土流失,开发途径是减少蒸发和调控坡面洪水径流。表层岩溶泉敏感区的管理目标是降雨－径流资源化利用和饮用水安全保障,通过实施雨水收集回用工程和设置水源地保护区来实现。落水洞敏感区需要通过设置径流缓冲区和沉淀过滤池来预防污染物进入。我国南方石漠化地区探索和总结出以表层岩溶带降雨－径流管理为特征的低影响开发模式。该模式要求峰丛顶部留置生态保护区涵养水源。岩溶洼地底部为落水洞排洪预留缓冲区,利用岩溶裂缝设置下凹式绿地,实现自然渗透和净化。“峰”、“洼”之间过渡区划定水源地保护区边界,同时设法增加雨水资源化利用率,补充生态和生活缺水量。低影响开发模式也适用于峰丛洼地发育的东南亚和中美洲等地区。      

湖南洛塔表层岩溶带水文地质地球化学特征分析

湖南洛塔为西南具有一定代表性的溶丘洼地型岩溶区,本文利用近两年来洛塔水环境监测资料,进行洛塔表层岩溶带的水化学和水温场特征的研究,认为该表层岩溶带的水化学和水温场的特征与气候、生态环境和岩溶含水介质等多种因素明显相关。不同影响因素对表层岩溶水水化学组分的作用有所不同,表层岩溶带岩溶水受气候影响较大,大气降水的降雨强度,直接影响到地下水化学组分含量的大小,总硬度和HCO-3 含量与降雨量呈明显的负相关关系,植被、土壤的覆盖程度与水化学组分含量高低呈正相关性。      

洛塔地区表层岩溶带基本特征及其类型划分

通过洛塔岩溶区的野外调查研究并借鉴前人成果,提出了对表层岩溶带的新认识,论述了洛塔表层岩溶带的组成及空间分布特征,分析了表层岩溶带发育的主要影响因素,根据可溶岩类型与气候条件、可溶岩的岩性、水动力条件与表层岩溶带的结构,采用三级分类法将区内表层岩溶带划分为一个大类,二个亚类及六个次亚类。      

湘西洛塔表层岩溶带特征分析

经过野外调查和借鉴前人成果资料,对洛塔岩溶盆地的表层岩溶带进行了重新认识.分析了表层岩溶带的发育分布特征和主要影响因素;划分了表层岩溶带类型;简要描述了表层岩溶带水文地质条件和利用价值,为进一步作好洛塔表层岩溶水的开发利用和生态重建工作.     

亚热带典型岩溶水系统的碳汇效应对比研究

选择中国南方亚热带地区具有不同地质背景和生态状况的广西柳州市官村地下河(灌木林生态环境、人类活动影响显著)、云南省广南县木美地下河(石漠化严重)和贵州茂兰板寨地下河(原始森林生态)3个岩溶水系统为例,对比研究岩溶水中溶解无机碳浓度和碳汇效应的差异。结果表现,(1)流域管道水的溶解无机碳平均浓度排列顺序为:官村>木美>板寨,表层岩溶带泉水的排列顺序为:木美>官村>板寨。(2)水的PCO2分压计算结果显示:3个流域岩溶水的方解石溶解度基本达到饱和,PCO2的大小顺序为:官村地下河>木美地下河>板寨地下河。(3)根据一个水文年的流量监测计算官村地下河流域的岩溶碳汇强度为12.34tC/(km2?a),板寨地下河流域的为11.8tC/(km2?a),木美地下河流域为34.11tC/(km2?a)。木美地下河流域的石漠化现状相当严重,石漠化面积高达90%,而板寨地下河为原始森林区,但木美地下河流域的岩溶碳汇强度却最大,这与其流域面积大、调蓄功能强,且有外源水补给有关。这也同时表明,单从生态环境的角度去研究岩溶作用碳汇潜力是不够的。      

湖南洛塔岩溶山区水土流失影响因素分析

水土流失是一个全球性的灾害问题,严重的水土流失不仅导致侵蚀区土壤退化、土地资源遭到破坏、岩溶石山区石漠化,而且还会通过淤积河道、污染水质等过程来破坏下游地区的生态环境。本文根据湖南洛塔岩溶山区不同生态环境水土流失监测成果,对岩溶山区水土流失影响因素进行分析,为湖南湘西及西南岩溶石山地区石漠化治理与生态建设,有效控制水土流失,实现生态系统可持续发展提供了理论依据。      

粤北岩溶石山地区石漠化现状及其对水环境的影响

粤北岩溶石山地区生态地质环境条件脆弱,成壤能力及水土涵养能力极低.岩溶分布区石漠化现象较为突出,并日益严重.全区现状石漠化面积为2 343.21km^2,占碳酸盐类岩石分布面积的21.8%.本文根据该地区的水文地质与环境地质调查资料,结合遥感解译成果,研究了区内石漠化分布现状及其成因,并探讨石漠化现象及其发展对水环境的影响,为石漠化的综合治理规划提供了科学的资料和依据.     

贵州关岭县喀斯特峰丛石漠区苔藓群落生态特征

为了了解喀斯特峰丛石漠化区苔藓植物的种类和群落特征,本文选取贵州省安顺市关岭县喀斯特峰丛石漠化区的三种典型生境（裸地、人工植被和自然植被）,对苔藓植物进行样地调查,并利用种间相遇几率（PIE）、生态优势度、Shaanon-Wiener信息指数(衡量生态位宽度)和Morisita-Horn指数(衡量生态位重叠)来分析该区苔藓植物群落的组成、分布规律及生态特征。结果表明:（1）该区苔藓植物共有11科17属22种,真藓科为优势科,苔藓植物群落有19个类型。（2）苔藓群落PIE值与植被覆盖度呈正比,与岩石裸露率呈反比,自然植被生境的苔藓群落PIE值高于人工植被和裸地生境,但研究区苔藓群落PIE总体偏低,反映了喀斯特峰丛地区恶劣的生境条件。（3）研究区内卷叶湿地藓群落(Hyophiletum)、直蒴卷柏藓群落(Racopietum)和皱叶牛舌藓群落(Anomodetum)有着较高的生态优势度和生态位宽度,并且与其它苔藓群落的生态位重叠值很高。表明这三种苔藓群落对不同类型的峰丛石漠化生境都有着较好的适应能力,能够很好地与其它苔藓群落互利共生。      

云南省石漠化调查及治理综述

经过全面调查,查明了云南石漠化分布、成因及资源环境条件。通过统一规划,多方协作,采取生物、工程、经济、社会建设等多方面的措施开展石漠化综合治理,取得了一定成效,遥感监测石漠化面积减少6.2 万hm2。其中,国土资源部门进行的地下水开发、土地及矿山地质环境整治、地质旅游资源开发等综合治理工作,消除或削弱了造成石漠化的自然或人为因素,标本兼治的效果突出。石漠化治理工作中的问题,主要有石漠化治理仍限于治点,区域面貌改观不大;考虑岩溶流域的系统性不够,选择治理方法未考虑对流域下游的影响;重植被恢复,对于区域经济和生态功能整体修复的考虑不足;调查变化情况监测手段落后,治理效果及动态不清;地下水资源的科学开发利用和依法管控尚待加强;部门之间协调整合不够,影响综合治理成效等。因此云南的石漠化治理任重道远,尚需做好第二期综合治理规划,采取有效措施,加大规划的执行力度。      

广西果化龙何地区表层带岩溶水系统及其水资源特征

从区域岩溶水系统分析入手,详细论述了龙何地区表层带岩溶水系统的结构特征及水循环过程,并按水动力条件将区内表层带岩溶水系统划分为若干个汇流状或散流状表层带岩溶水子系统。在此基础上,通过表层岩溶泉长观数据的统计分析得出本区表层带岩溶水天然资源量为31. 9× 104m3 /a,约占本区年降水总量的9. 5%。在表层带岩溶水天然资源量中,表层岩溶泉的可开采资源量为5. 9×104m3 /a ,可有效利用资源量为7 732. 4m3 /a。      

表层岩溶带及其水循环的研究进展与发展方向

表层岩溶带是现代岩溶学一个很重要的概念,表层岩溶水对于解决西南岩溶山区居民的干旱缺水问题具有重要意义。近年来,不但揭示了表层岩溶带的特征、形成的动力条件机理及其含水层特征、开展了表层岩溶的自动化监测、研究了表层岩溶水与生态环境的相关性,还对西南表层岩溶水资源进行了初步评价。今后一段时期内表层岩溶水的主要研究方向是开展表层岩溶水与管道水的耦合关系研究、生态环境调蓄表层岩溶水的功能研究及表层岩溶水资源评价。      

喀斯特石冠腐殖土及其对NH4+-N的吸附性能——以云南石林为例

石冠腐殖土在喀斯特地区广泛分布,具有维系喀斯特生态系统植物多样性、截留沉降养分和水分等重要的生态功能。本文以云南石林为例,选择典型石漠化生态系统、人工林生态系统和次生林生态系统,实地取集各类小生境的石冠腐殖土样,并进行NH4+-N吸附实验,探究石冠腐殖土对NH4+-N的吸附动力学和等温吸附特征。结果表明:石漠化生态系统、人工林生态系统和次生林生态系统每平方米岩石投影面积的石冠腐殖土分别为40.45±25.38 g、38.89±9.92 g和397.66±142.71 g;石冠腐殖土对NH4+-N的吸附动力学遵循准二级反应动力学方程,2 min内能完成吸附量的65%～75%,吸附平衡时间约为20 min;腐殖土对氨氮的吸附量随加入NH4+-N浓度的升高而增加,吸附等温线符合Boxlucas1模型,依据此模型计算出的石漠化生态系统石冠腐殖土的吸附性能最大,最大吸附量约7.79 g/kg,人工林次之,为5.29 g/kg,次生林的吸附性能最小,吸附量仅为4.73 g/kg,腐殖土对氨氮的截留率为20%～50%。      

南洞流域东部重点区石漠化现状及治理对策

为了探讨南洞流域东部重点区石漠化现状及其治理对策,通过遥感数据分析结果并结合地面实地调查验证,对云南南洞流域东部重点区石漠化分布特征、成因、危害及其区域林地生态环境质量状况进行了分析。结果表明,南洞流域东部重点区石漠化面积占岩溶区面积的17.2%,集中分布于大庄盆地西北部,以轻度石漠化为主,轻度、中度、重度石漠化的面积比例约为7∶3∶1,石漠化与水土流失问题突出,岩溶区林地生态环境质量等级以三级、四级为主,占区域总面积的53.77%,整体水平较低,且明显低于区内的非岩溶地区林地。粗放型畜牧和农耕方式是导致区内石漠化形成和加剧的最重要因素。提出休垦弃焚、恢复次生植被、合理开发利用土地资源、优化农林畜牧产业结构,实施林草建设工程、草食畜牧业工程、水利水保设施工程,建立保障制度和监督机制,开展全面的石漠化综合治理对策,以确保区域生态恢复、农林畜牧经济健康发展及南洞地下河流域生态安全和水资源开发利用。