滇东南南洞地下河系统源区洞穴特征及其成因演化机制

滇东南岩溶地貌发育,岩溶洞穴是该区典型空洞体系。文章以滇东南南洞地下河系统源区典型岩溶洞穴为研究对象,基于地学理论和地球化学分析,对该区地貌特征、成因及演化机制开展科学研究。研究表明,NW向的张性断裂、区内可溶部分最高个旧组碳酸盐岩以及杨柳河向西流动的水动力作用是南洞地下河系统源区洞穴发育的主要成因;全新世中期6 kaBP以来,该地区洞穴演化过程经历了三个阶段,其中,主体形成时间为6~4 kaBP;此外,建立石洞洞穴与地下河发育模式。本次研究对南洞地区地下水资源评价具有实际意义。      

鄂西南九重坡立谷群发育特征与地下暗河系统结构关系研究

鄂西南地区广泛出露碳酸盐岩,形成了丰富的岩溶现象,特别是在鹤峰县及周边地区发育了目前已知规模最大的坡立谷群以及典型的地下暗河系统,研究其发育特征和结构关系对阐明该地区岩溶发育过程具有重要的参考意义。在总结前人工作成果的基础上,对鹤峰县燕子乡92.53 km2范围内的岩溶现象进行调查。调查共发现坡立谷9处,坡立谷的规模差别较大,形态不一,且处于不同的演化阶段;但坡立谷的展布方向大致相同,并与区内的构造线方向接近一致。强烈的岩溶化不仅形成了坡立谷,也形成了区内复杂的地下暗河系统,其入口和出口的发育受构造控制。      

岩溶区典型工业型城市地下水水化学特征及成因机制

文章以广西柳州市岩溶地下水为研究对象,在岩溶水文地质调查和样品采集测试的基础上,采用数理统计法、水化学方法（Piper图、Gibbs图、离子比值系数,矿物饱和指数计算）、因子分析法和模糊综合评价法,分析工业型城市岩溶地下水水化学特征及形成机制,开展岩溶地下水质量评价。结果表明,研究区岩溶地下水为中-弱碱性水,Ca2+、Mg2+、HCO₃?、SO₄2?是主要的阴阳离子,水化学类型以HCO₃-Ca型和HCO₃-Ca·Mg型为主,且城区的SO₄2?型水的比例远高于非城区。区内岩溶地下水水化学组分及演化主要受水－岩作用、工业污染、城镇生活污染和农业活动等主控因素的影响,贡献率分别为31.52%、25.15%、18.12%和10.74%。其中,城区的水化学组分受人类活动的影响程度大于非城区的。矿物饱和指数表明,区内方解石和绝大多数白云石为饱和状态,而石膏和盐岩均为溶解状态。不同功能区的水化学敏感指标有差异,工业区以重金属为主,农业区以三氮为主,生活区以K+、Na+、Cl?、SO₄2?为主。研究区整体水质较好,Ⅰ－Ⅲ类水的比例高达约87.39%;但不同区域的水质差异较大,其中城区的水质较差,超标因子主要为Al、Mn、Pb、Fe、Hg;非城区的水质较好,超标因子主要为三氮。研究成果可以为工业型城市岩溶地下水污染防治提供科学依据。      

云贵高原典型串珠状岩溶湿地水文地质演化研究

位于云贵高原面上宣威岩溶断陷盆地北东部的格宜镇,地貌类型为岩溶丘峰谷区,广泛分布碳酸盐岩地层,由于岩石建造和外地质应力的复杂性,在强烈的溶蚀作用下形成了多种多样的地貌形态,既有溶蚀形成的溶洞、洼地、谷地、落水洞等地表岩溶地貌,又有地下河管道等。通过水文地质学、岩溶学方法,对湖泊型串珠状湿地的构造、水文地质、岩溶发育特征进行研究,云贵高原面上串珠状岩溶湿地演化过程经历了地壳抬升期、南地壳稳定期、地壳再次抬升期三个阶段,在新构造运动作用下,由于地壳抬升,侵蚀基准下切等原因,岩溶管道在漫长的时间内垮塌、淤泥堵塞及岩溶发育的不均匀条件下了形成地表串珠状湿地。针对目前湿地面积的不断萎缩、减小问题,提出了具体的保护建议。      

珠江流域岩溶地下河分布特征与影响因素研究

珠江流域岩溶地下河枯季流量约4 738.69万m3·d?1,赋存丰富的地下水资源,探讨地下河分布和发育特征对我国南方岩溶水资源的开发利用具有重要的指导意义。文章以西南岩溶区大量的野外调查工作为基础,结合珠江流域内1∶20万水文地质普查报告,选择348组岩石样品和1 036条岩溶地下河,从岩性、地形地貌、构造、水动力条件和新构造运动等角度总结分析珠江流域地下河发育规律、分布特征及其影响因素。结果表明:地下河在比溶解度介于0.84~1.2的细粒?鲕粒生物碎屑纯灰岩中最为发育,在比溶解度介于0.43~0.61的泥质灰岩中发育较弱。根据地下河形态及水循环演化条件,将地下河分为发育初期单管型、发育多期羽毛型、新构造控制网络型、发育成熟期树枝型4种类型。地形地貌和地表河网决定岩溶地下河运动的趋势和方向;构造控制地下河发育的空间格局,其中构造反接复合部位、压扭性断裂两侧破碎带、与非可溶岩接触带、褶皱弯曲最大部位、背斜轴部破碎带和向斜轴部地下河发育尤为明显;水动力特征影响地下河发育规模和发育深度;新构造运动促进地下河发育向深性、继承性、新生性发展。      

Influence of construction on hydrogeological and environmental conditions in the karst region,eastern Herzegovina,Yugoslavia

The region of eastern Herzegovina and Dubrovnik coastal belt is one of the hydrogeologically and hydrologically most interesting regions of Yugoslavia karst. The main water course in the region is the Trebinjica river, the largest sinking river in Europe. All the poljes in the catchment area are temporary flooded, hydrologically separated, and closed karst entities. Enormous quantities of available water are not evenly disturbed neither in the time nor in the space. The Trebinjica Hydrosystem project uses the basic concept of total water regime organization and its multipurpose utilization. With the construction of seven dams, six artificial reservoirs, six tunnels (with total length, 57 km), and four canals (with total length 74 km) the natural regime of surface and underground waters has been completely changed.As a consequence of water regime disturbance, a lot of changes have been observed in the catchment area: changes in the karst aquifers; local changes of climate conditions; eolic erosion effect; influence on the karst underground and littoral belt; influence on the springs yield; influence on adjacent catchment area; pollution of karst aquifers and influence of storage reservoirs on seismicity—induced seismicity. This article presents influences observed after the first stage of hydrosystem construction.     

大气干湿沉降: 地下河多环芳烃的重要来源——以广西清水泉地下河为例

为证实大气干湿沉降物是岩溶地下河中多环芳烃(PAHs)的来源,研究选择了某城市典型的岩溶地下河水源地作为研究地点,采用大气干湿采样器、聚氨酯泡沫(PUF)大气被动采样器分别采集大气及其干湿沉降物样品,同时采集地下河水样和分层采集流域土壤,利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)测定了16种PAHs优先控制污染物。结果表明,地下河流域大气干湿沉降中PAHs的干湿沉降通量为147.26 ng·(m2·d)-1,流域PAHs沉降量为1943.8 g;大气中的PAHs浓度为45.33 ng·m-3;地下河水中PAHs浓度平均值为220.98 ng·L-1;土壤中PAHs浓度为38.72 ng·g-1;大气、降雨和土壤中PAHs组成以2~3环的萘、芴、菲、荧蒽、芘5种为主,地下河水中以芴、菲、荧蒽、芘、苯并[a]蒽、苯并[a]芘6种为主。利用地下河多介质中的16种PAHs成分谱、特征比值结合它们的物理化学性质进行PAHs的源解析,研究显示大气干湿沉降是岩溶地下河水中多环芳烃的主要污染源之一,这归因于岩溶地区防污性能的脆弱性。     

沅古坪隧道选线的岩溶水文地质问题

避开突水突泥的高风险区是岩溶隧道选线的基本出发点。沅古坪隧道穿过岩溶强发育区,为典型的岩溶深长隧道。岩溶地下河、向斜蓄水构造、两侧水库以及地下水位与顶板的高差大等是影响其隧道安全建设的重要因素,也是选线要考虑的关键水文地质问题。为更好地进行隧道东、中、西三条设计线的比选,在隧道研究区开展了1:1万的岩溶水文地质专题调查,查清研究区岩溶发育和水文地质特征,划分出岩溶地下水系统,从而比较了3条隧道线所处的岩溶水动力水平分带和垂直分带,分析隧道与地下河、岩溶泉的空间关系,并结合物探资料分析了向斜蓄水构造的影响。结果表明:东线隧道穿过地表分水岭地带,处于岩溶水动力系统的补给区和垂向分布带的季节变动带、浅饱水带,基本不与地下河管道立交,远离了流量较大的岩溶泉,降雨补给面积最小,因此,总体涌水风险最小,为最佳隧道线路。西线纵穿赤溪河上游地下水系统的中部,穿过径流和排泄区,处于岩溶水动力垂向分带的浅饱水带,并与多条岩溶管道立交,且临近西侧高家溪水库,涌水风险最大。东线隧道临近黄鱼溪水库的北段、穿过郭家界向斜储水构造核部的南段是涌水高风险区,需扩大岩溶水文地质补充调查,并在施工中加强超前地质预报研究,最大程度避免岩溶地质灾害。      

城市化对岩溶水系统化学组分演化的影响——以重庆市南山老龙洞地下河为例

为研究城市化作用下的岩溶区地下水水质演变状况,基于2008-2012年对老龙洞地下河的pH值、电导率、水温、K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、Cl-、NO3-、SO42-、PO43-等水物理化学指标的连续监测,分析了老龙洞地下河流域水质的演变趋势,并对2011年8月的单场降雨条件下地下河水质的动态变化进行主成分分析(PCA)。结果表明,在城市化过程中,地下河水Na+、Cl-、PO43-、Ca2+、Mg2+、HCO3-等离子浓度受人类活动影响而明显上升,NO3-、SO42-浓度则因为城市化效应增强和农业活动强度的降低而下降。老龙洞地下河水补给来源复杂,其中碳酸盐岩地质背景、人类活动及水土流失对地下河水质变化起着决定作用。城市化水平的提高、区域环境的变化,使得老龙洞地下河的水质也处于不断变化中,从硝酸盐、硫酸盐的年际变化看,地下河水质已有较大改善。      

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。      

广西岩溶区某地下河系统多种介质中多环芳烃的分布特征

为了研究岩溶地下河系统内多种介质中多环芳烃(PAHs)的浓度、组成和分布特征,以广西某典型岩溶地下河为例,利用2013-2014年同期的空气、地下河水、沉积物和土壤样品测试数据,对不同环境介质中16种多环芳烃(PAHs)的浓度、组成和分布特征进行对比分析。结果表明,空气和地下河水以2~3环PAHs为主,其中空气的2~3环PAHs比例为71.66%,地下河水的2~3环PAHs比例为54.84%;沉积物和土壤以4~6环PAHs为主,其中沉积物的4~6环PAHs比例为54.26%,土壤的4~6环PAHs比例为65.06%;环境介质中PAHs的浓度变化为：上游<中游<下游,这与污染源排放、吸附作用等相关;同一区域不同介质的2~3环PAHs百分比为：地下河水>沉积物>土壤,而4~6环PAHs百分比则相反。     

Sources and contamination characteristics of PAHs in environmental media in a karst underground river system (southern China)

The aim of this study was to determine the sources and contamination characteristics of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in various environmental media in a karst underground river system. For this purpose, air, underground river water, sediment, and soil samples were collected from a typical underground river in southern China in the dry and wet seasons of 2013–2014, and the compositional spectra, distribution, and ratio characteristics of 16 PAHs were determined for comparative analysis. The results show that three 2–3-ring PAHs (naphthalene, phenanthrene, and fluoranthene) mainly occur in air and underground river water. In sediments and soils, 4–6-ring PAHs are the main components. The PAH concentrations in the air in the wet season are clearly greater than those in the dry season, while it is the opposite in the underground water. Seasonal differences in the concentration of PAHs in the sediments and soils are minor. The concentrations of PAHs in the environmental media overall showed variation in the following order: upstream < midstream < downstream, and this is related to pollutant discharge, adsorption, etc. The main source of PAHs in the upstream area is the combustion of grass, wood, and coal, while it is petroleum in the midstream area, and combustion of grass, wood, coal, and petroleum near the outlet of the underground river. It is necessary to change the energy structure in the study area, improve the efficiency of environmental protection facilities, reduce the emission in vehicle exhaust, and control pollution by PAHs at their sources.     

三种方法测试岩溶水样氢氧同位素的对比研究

通过高温热转换元素-同位素比值质谱法（TC/EA-IRMS）、多用途气体制备仪-同位素比值质谱法（GasbenchⅡ-IRMS）以及激光光谱法对岩溶水样进行对比检测,其结果显示:对于氢同位素,TC/EA-IRMS的精密度达到0.3 ‰,激光光谱法的精密度达到0.1 ‰,均优于GasbenchⅡ-IRMS的精密度1.4 ‰;对于氧同位素,GasbenchⅡ-IRMS的精密度达到0.02 ‰,激光光谱法的精密度达到0.04 ‰,优于TC/EA-IRMS的精密度0.16 ‰。使用激光光谱法测定岩溶水样的氢氧同位素,所需要的样品量少,精密度高,能够满足岩溶区样品的高精度测试要求。      

利用高精度示踪技术和大功率充电法确定地下河系统的管道分布特征——以毛村地下河系统为例

由于岩溶发育的非均一性和复杂性,确定岩溶地下河流域范围及地下河管道的位置是非常困难的。高精度示踪技术可用来确定地下河管道的连通性及地下河流域大致范围;大功率充电法能够准确定位岩溶地下河管道的平面分布特征并追踪地下河系统的管道展布方向。综合高精度示踪技术和大功率充电法等成果,并结合地下河的地表出露特征和钻探等信息进行验证,查明毛村地下河系统的地下河管网分布特征及大致流域范围,探测技术方法组合成效显著。主要成果体现:在毛村地下河系统上游,存在多个地下河管道分支,且还存在一个未被发现的地下河管道,连通各地下河分支;在地下河系统中游径流区,地下河主管道接受周围山体的补给并与次级管道、岩溶裂隙带形成复杂的地下河网状系统;在地下河系统下游排泄区,地下河管道分支呈扇形向排泄点聚集。另外,大功率充电法探测结果显示灯明泉可能是毛村地下河系统的一个分支,但是两者之间的连通性较差,在雨季或水位上涨时,两者之间的联通性可能会有所改善。      

典型石漠化地区岩溶水系统循环演化分析

由于岩溶地区特有的地上地下二元水文结构,其岩溶水系统循环演化具有特殊性,因而水不仅会携带土壤发生地表流失,而且会发生地下漏失,造成该地区土壤流失量大,岩溶石漠化现象突出,治理难度大。本文以贵州贞丰-关岭花江高原峡谷石漠化治理示范区为研究区域,通过野外调查、水样分析及数值模拟方法,对该区岩溶水系统的补、径、排特征,水化学特征和水均衡量等进行分析模拟计算出地下水位、地下暗河流量变化情况,得到该区岩溶水均衡量,其结果基本反映了实际地下水系统排泄量变化及地下水流向特征,初步阐明该区域岩溶水系统循环演化特征,为岩溶石漠化地区的土壤地表流失和地下漏失的趋势研究及防治提供理论依据。     

贵州乌江南源上游流域不同岩溶地貌单元的流量衰减分析

选取云南高原向贵州高原过渡地带上的乌江南源——贵州省三岔河上游流域作为研究对象，分别提取其流域内的花渔洞地下河流域与三塘地下河流域的地形指标，分析两者的流量衰减现状，并探讨了岩溶地表形态和岩溶含水介质结构之间的关系。结果显示:（1）花渔洞地下河流域的平均起伏度为73.2 m，可分为高起伏度的Ⅰ区（均值122 m）和低起伏度的Ⅱ区（均值64 m）两个区，其分别占整个流域面积的14.9%和85.1%；三塘地下河流域的平均起伏度为87.6 m，可分为高起伏度的Ⅰ区（均值106 m）、中起伏度的Ⅱ区（均值81 m）和低起伏度的Ⅲ区（均值48 m）三个区，其分别占流域面积的40.2%，49.7%和10.1%；（2）花渔洞地下河流域各阶段的衰减系数为0.000 3，0.000 1，0.000 06（0.5 h）-1，总蓄水量达2 199.356×104 m3，各亚动态蓄水量分别占总蓄水量的0.1%，9.9%、90.0%；三塘地下河流域各阶段的衰减系数为0.001、0.000 3、0.000 1（0.5 h）-1，总蓄水量为2 310.902×104 m3，各亚动态蓄水量分别占总蓄水量的9.4%、30.8%、59.8%。这表明地面起伏度和衰减动态之间可能存在着关联性，即高起伏度对应岩溶发育强烈的管道流，低起伏度对应导水通道较小的裂隙、溶隙等含水层。      

南方岩溶地区1∶5万水文地质环境地质调查技术要点分析

通过总结南方岩溶地区水文地质环境地质综合调查和地下水开发利用示范6个方面成果,得出南方岩溶地区水文地质环境地质条件具有10个特性:岩溶发育受层组结构类型、地质构造格局和水动力条件等因素控制的综合性,岩溶地下水分布的非均一性,岩溶含水介质由孔、隙、缝、管、洞构成的多重性,岩溶地下水流运动的多相性,岩溶地下水动态变化的剧变性,岩溶水资源时间分布的季节性,干旱与洪涝的交替性,岩溶地下水污染的隐蔽性,岩溶地下水的深埋性,岩溶地下水与生态经济的相关性;论述了对碳酸盐岩层组结构类型、构造演化与岩溶发育期次、岩溶形态组合关系、表层岩溶带、岩溶地下水系统、岩溶地下河、主要环境地质问题和岩溶水资源开发利用条件8个关键科学问题调查研究的技术要点。      

岩溶天生桥纵向分层旅游开发方式——以重庆黔江蒲花天生桥群为例

本文按发育岩性(可溶岩和非可溶岩), 发育规模(如桥高、拱高、跨度等), 桥下河谷的发育特征(常年性、季节性河流和干谷), 及发育成因(地表和地下), 提出天生桥的4大分类方案, 简要介绍和概括了近年来中国发现的典型岩溶天生桥的类型、分布格局、发育规模及景观组合和对比特征。然后以重庆黔江蒲花天生桥群为例, 初步分析和探讨了它的形成与演化, 系统分析和评价了它的资源系统, 通过与黔江区、武陵山区旅游资源及国内其它相似景区的对比, 概括其资源特色为“一河两桥三窗”, 并结合其市场条件, 将旅游开发主题定格为“桥下游暗河, 桥上走天桥, 上游漂激流”, 提出“一心二带一区三环”的功能布局, 探讨不同功能区的开发思路, 划分出主导、重要和配套3个层次的旅游产品项目, 构建连通桥上桥下的三大游览环线, 设计出“河-人-桥”三位一体的灯光效果。最后, 通过对中国典型岩溶天生桥旅游开发方式的概括、对比和分析, 提出岩溶天生桥纵向分层旅游开发方式, 并概括出3大分层方式: (1)“桥下观光, 桥上保护”式; (2)“桥下桥上观光”式; (3)“桥下保护, 桥上观光”式。     

广东黎水地下河开发利用研究

黎水地下河开发工程方案充分利用了地下河流域的区域地质条件、地下河系统特征及水文地质条件等,有效地提高了地下河流域水资源的利用率,且产生了明显的社会、经济和生态环境效益.其成功经验具因地制宜、开发形式多样、一次性投资、见效快及效益高等特点,可为同类或相近类型岩溶流域更好地利用岩溶水资源、弥补地下河时空分布的差异性、解决岩溶石山地区干旱缺水问题提供经验.     

古今湿热气候条件下典型碳酸盐岩缝洞系统结构模式及发育特征

碳酸盐岩地层在湿热气候条件下可形成典型的裂缝-溶洞系统。塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩存在3大构造隆起,与上覆志留系、石炭系地层存在沉积间断,具备了岩溶缝洞形成的基础条件;在泥盆纪、志留纪时塔里木古陆位于低纬度地区,具有与现代中国南方相似的热带、亚热带湿热海洋性气候条件,岩溶作用强烈,为大型岩溶缝洞储层的形成提供了水热条件。为了更好地揭示塔河油田岩溶缝洞储层的发育和分布规律,文章基于对塔北露头区古岩溶的调查分析,结合地震、岩心、测井等资料,并与我国西南岩溶区现代岩溶研究成果相比较,总结了古今湿热气候条件下典型碳酸盐岩缝洞系统的空间结构和发育特征,将其划分为地下河、岩溶洞穴、溶蚀孔洞、溶蚀缝等4种缝洞类型,地下河又细分为单支管道、多支管道、廊道型管道3个亚类,洞穴细分为厅堂型、溶洞型和竖井型洞穴3个亚类,分别建立了这些缝洞类型的地质结构模式,并对其发育特征和地球物理响应特征进行了归纳,为深入认识岩溶缝洞储层油气富集规律和油田地质建模提供科学依据。