基于谱分析的岩溶地下河系统短时间尺度水化学变化研究

岩溶地下河系统在无雨条件下,秋季短时间尺度(10日左右)内其出口处水化学动态具有显著的日周期,连续功率谱及交叉功率谱分析可以识别这一周期。文章以茂兰自然保护区板寨地下河系统出口为研究对象,运用频谱分析方法对2007年10月中旬无雨条件下10日左右连续监测的气象要素、水化学数据进行研究,发现植被覆盖良好的岩溶地下河系统,出口处水化学动态呈现日动态变化周期,表现为白天气温升高,水的pH值升高,二氧化碳分压、电导率和方解石饱和指数降低,其中pH值对气象要素的响应最为敏感,二氧化碳分压对水温的响应最为敏感。     

典型表层岩溶泉水短时间尺度动态变化规律

通过多功能自动化监测记录仪CTDP300,对金佛山表层岩溶泉碧潭泉物理化学性质的昼夜变化过程进行了研究.短时间尺度监测表明,岩溶动力系统对环境变化比较敏感,响应及时,水的物理化学性质昼夜动态变化在不同气候条件下有不同表现.在无雨条件下,水温的变化与气温基本一致,电导率峰值区滞后温度数小时,这可能与植被从光合作用向呼吸作用转变导致大气CO₂浓度产生较大的梯度变化有关,而这种梯度十分有利于岩溶作用的进行,但由于植被覆盖和地质构造等因素的差异,滞后时间有较大不同;在暴雨期间,虽有植被和土壤的阻挡和调蓄作用,降雨对碧潭泉岩溶水还是有较强的稀释作用,但开始降雨后数小时左右,表层岩溶带高裂隙率和渗透性开始发挥作用,水动力作用和CO₂效应逐渐占主导地位.     

典型表层岩溶泉短时间尺度动态变化规律研究

本文以广西马山县弄拉岩溶动力系统监测站为例,通过人工及自动记录,分别对表层岩溶泉水的物理化学特征变化进行了研究.短时间尺度监测表明,岩溶动力系统对环境变化十分敏感,响应及时.在不同的气候条件下,水的物理化学特征多日与昼夜动态变化有不同的表现.在正常气候(无雨)条件下,水温的变化与气温变化基本一致,pH与电导率之间具有较好的负相关关系,电导率峰值区滞后最高温度约4~5 h.这可能与植被从光合作用向呼吸作用转变导致大气CO2浓度产生较大的梯度变化有关.而这种梯度十分有利于岩溶作用的进行.暴雨期间,稀释作用可贯穿整个降雨过程,但降雨1~2 h后,表层岩溶带的高裂隙率和渗透性开始发挥作用,水动力作用和CO2效应逐渐占主导地位,而稀释作用对弱降雨过程仅作用于降雨的开始阶段.因此有必要把水、岩、CO2气体作为一个整体来解释表层岩溶作用的水文地球化学行为.     

典型岩溶地下河系统暴雨条件下水文水化学动态变化研究

利用HOBO小型自动气象站、WGZ21型光电数字水位计和CTDP300型在线水质监测仪,对典型岩溶槽谷地下河系统暴雨条件下水文水化学动态变化进行了连续监测,运用WATSPAC软件计算方解石饱和指数(SIc)和CO2分压(PCO2)。分析了降雨过程中,地下河系统水文水化学动态变化特征。结果表明:在降雨过程中,地下河系统总体以稀释效应为主,对降雨的响应速度快。其中,地下河入口水化学变化受降雨稀释效应和外界环境因素共同影响,变化复杂。出口水化学变化以稀释效应为主,较入口规律。强降雨初期主要由来自中下游岩溶裂隙和洼地对地下河管道的快速补给;降雨后期和降雨过程结束后主要由来自上游岩口落水洞的注入补给。青木关流域岩溶发育程度高,岩溶管道流畅通性良好。强降雨形成的短时地表产流集中注入、降雨入渗经裂隙的快速补给对地下河水质的好坏造成直接影响。     

地下河流域岩溶水天然资源类型及评价方法

正 地下河流域区岩溶水资源评价中应计算什么量?采用什么方法?是目前岩溶水研究中的一个重要课题,也是地下水资源评价中比较困难的问题之一。近年来我们在岩溶区做过一些工作,对我国南方地下河流城区岩溶水天然资源的类型及评价方法提出一些讨论意见,不妥之处,请指正。成文之后曾得到周柔嘉、卫迦同志的宝贵意见,特致谢意。 一、岩溶水的贮存形式 据一些地下河出口的流量观测资料得出:在整个衰减动态过程中,衰减曲线的斜率是变化的。根据衰     

地下河流域岩溶水天然资源类型及评价方法

地下河流域区岩溶水资源评价中应计算什么量?采用什么方法?是目前岩溶水研究中的一个重要课题,也是地下水资源评价中比较困难的问题之一。近年来我们在岩溶区做过一些工作,对我国南方地下河流城区岩溶水天然资源的类型及评价方法提出一些讨论意见,不妥之处,请指正。成文之后曾得到周柔嘉、卫迦同志的宝贵意见,特致谢意。 一、岩溶水的贮存形式 据一些地下河出口的流量观测资料得出:在整个衰减动态过程中,衰减曲线的斜率是变化的。根据衰     

土地利用影响下的岩溶地下水水化学变化特征

为了进一步探讨土地利用方式与地下水水质的关系,在湖南湘西峒河流域采集了包括地下水和地表水的131个样品,在室内进行简分析或全分析,并现场测量了水样的p H、温度和电导率。依据土地利用方式和污染来源将峒河流域的岩溶地下水划分为3种类型: 第一类,不受耕地和居民点影响的岩溶地下水;第二类,受耕地但不受居民点影响的岩溶地下水;第三类,受居民点影响的岩溶地下水。将三类岩溶地下水中K+ 、Na+ 、Cl- 、SO2-4 和NO-3 的浓度从大到小放在一个坐标系中比较,结果显示第三类岩溶地下水的5种离子浓度最大,第二类中等,第一类最低,表明土地利用方式对岩溶地下水水质影响明显。在空间分布上,岩溶地下水离子浓度具有东部和东南、西北较高的特点,表现为一些泉水遭到明显的污染,与这些地方土地利用类型以水田、旱地和农村居民点为主,即与农耕施肥和生活垃圾排放有关。虽然居民点或耕地等土地利用类型目前还没有致使地下水水质超过饮用水标准,但是流域内的饮水安全问题不容忽视。      

贵州大小井地下河流域表层岩溶带结构及岩溶水开发

贵州大小井地下河流域碳酸盐岩大面积出露,受地质、气候条件的影响,表层岩溶带发育。本文着重对区内表层岩溶带的发育规律、结构特征及岩溶水的动态特征、开发利用方式进行了详细研究,从中总结了一些规律性认识。     

西南岩溶地下河系统水流运动数值模型

为深入认识地下河系统水循环规律,针对与周围空隙介质有密切水力联系、分布于饱和带中且具有集中排泄的地下河系统,建立了水文地质概念模型.阐述了该类型地下河系统中不同含水介质水流运动特征及相应的运动方程,给出了数值模型中方程和空间离散方式及模型的求解方法,分析了数值模型中孔隙水和裂隙水自由面、管道有压和无压转换、管道层流和紊...     

短时间尺度下岩溶泉碳汇效应研究——以重庆金佛山水房泉为例

通过对金佛山水房泉的离子含量、电导率、水位等参数进行监测,采用水化学—流量法计算出水房泉一个完整水文年的月碳汇通量。结果显示,水房泉雨季碳汇通量远大于旱季,碳汇通量最大值出现在7月,最小值出现在1月。月碳汇通量与月降雨量和月径流量之间存在很好的同步关系。水房泉HCO3-的含量受温度、降雨、流量以及表层土壤CO2等因素综合影响,且月碳汇通量的最值与HCO3-含量的最值在时间上存在很大的差异。降雨量是控制岩溶地下水碳汇通量的绝对主导因素。相比于年尺度下大流域的碳汇估算,短时间尺度下小流域的碳汇计算更加准确。另外,分析地下水流量、气候变化等因素对岩溶碳汇的影响,对于水化学—流量法的准确运用以及岩溶碳汇机制的深入研究也有十分重要的意义。     

云贵高原岩溶地下河的研究

岩溶地下河是云贵高原重要的岩溶形态,它不但分布广,而且地下水资源丰富,因此地下河已成为高原岩溶地下水研究的中心环节与主要供水水源。     

外源水和外源酸对万华岩地下河系统岩溶碳汇效应的影响

流域的岩石化学风化过程是全球碳循环中的重要环节。近年来流域水化学碳汇通量估算已越来越多地关注到外源水（硅酸盐风化）及外源酸对全球碳循环的影响。文章选取万华岩地下河流域为研究区,流域硅酸盐岩和碳酸盐岩分布面积占比为64%和36%,于2017年对洞口进行为期一年的取样监测,并分别于4月和9月对万华岩地下河系统内13个水点的离子组成进行监测,利用水化学平衡法和Galy模型,对流域岩石化学风化速率和CO2消耗通量进行了计算,对万华岩地下河系统的岩石风化和碳循环过程进行了分析。结果表明,万华岩地下河系统岩石风化消耗CO2的速率为31.02 t?（km2?a）-1;以碳酸岩风化为主,其风化速率为硅酸盐溶蚀的20倍;流域内碳酸盐岩风化对CO2消耗量占到整个流域的92.16％;不同岩石风化类型对碳通量的贡献率以碳酸溶解碳酸盐岩最大,为87.06%;流域上游的外源水对岩溶碳汇具有巨大的促进作用,外源水汇入后碳酸盐岩碳汇速率可以达到无外源水汇入流域的2倍;硫酸溶解碳酸盐岩次之,为9.24%;碳酸风化硅酸盐岩最小,为3.7%,在计算流域碳汇量的时候应将硫酸参与岩石风化的影响去除。     

旅游活动输入岩溶地下河系统的水化学指纹记录

地下河系统是岩溶地质景观的重要组成部分,利用特殊岩溶地形地貌建立的国家重大科技基础设施成为科研和旅游的胜地。为了解旅游活动对岩溶地下河系统水化学的影响,文章分析了大小井地下河系统入口和出口在不同旅游时段的水化学特征。结果表明：受旅游人数影响,污水水化学变化较大;大小井水化学类型为Ca-HCO3型,水岩相互作用产生的Ca2+、Mg2+和${\rm{HCO}}_3^{-}$从入口到出口逐渐增加,而人类活动输入的K+、Na+、Cl−、${\rm{NO}}_3^{-}$和${\rm{SO}}_4^{2-}$则表现出差异性特征。小井地下河系统因受沿途城镇生活排放污水和农业活动影响,水化学波动较大,出口K+、Na+、Cl−和${\rm{NO}}_3^{-}$升高;大井地下河虽受旅游活动输入影响,但K+、Na+、Cl−、${\rm{NO}}_3^{-}$和${\rm{SO}}_4^{2-}$随着地下径流长度增加而降低。HFE−D和Gibbs模型以及离子比例系数分析显示,地下河系统受到了城镇生活排放、旅游和农业等人类活动输入的影响,这一现象应引起足够的重视。     

表层岩溶泉域短时间尺度岩溶作用碳汇效应初步研究——以重庆市金佛山水房泉域为例

本文以水房泉表层岩溶泉域为例,通过CDTP300多参数自动水质监测仪提供的年际连续的电导率、水温、水位,利用岩溶水化学-径流量方法计算出水房泉连续两年各月的CO2吸收量和年吸收总量。计算结果显示水房泉各月CO2吸收量中6、7、8三个月吸收量较大,1、2、12月吸收量均较小;年最大CO2吸收量出现在7月份,年中最小CO2吸收量出现在1月份。水房泉各月CO2吸收量同水房泉出口月径流量和月降雨量都有很好相关性,雨季吸收量远大于旱季吸收量。泉水HCO3-含量受到气温、降水、径流量和土壤CO2含量的综合影响, HCO3-含量的最高值与月CO2吸收量的最大值在时间上存在2个月的滞后现象。相对于较大流域碳汇的估算,以小流域为对象从短时间尺度计算碳汇更加精确,而且对于流域岩溶作用碳汇过程及其控制机理的深入揭示也是非常必要的。      

裸露型岩溶区地下河系统岩溶水开发利用研究——以贵州省江口县凯德场地下河为例

裸露型岩溶区因其特殊的地质环境条件而具有独特的岩溶水资源形成和分布规律,其地下水资源十分丰富,但由于时空分布极不均匀,开发利用程度低,导致脆弱的岩溶环境所形成岩溶干旱及岩溶洪涝等生态环境问题突出。本文通过对凯德场地下河系统的水文地质特征、地下水开发利用条件进行分析,提出了因地制宜的地下水开发利用方案,为改善流域农村饮水不安全局面及生态环境提供有效途径,实现环境、经济、社会的协调发展。     

利用因子分析确定岩溶地下河系统水质的影响因素

根据云南南洞地下河系统2008年旱季的水化学分析结果,利用因子分析方法探讨地下水水质的影响因素及程度,结果表明:流域地下水成分变动范围较大,具有明显的空间变异性;地下水水质受人类活动、水岩作用过程和土壤等自然因素的共同影响,三个因素能够解释地下水水质形成的79%,其中人类活动是主要影响因素;地下水中的Cl-、NO3-、SO42-、Na+、K+主要受人类活动特别是农业和生活废水等因素的控制,Ca2+主要是水-岩作用的产物,但也受人类活动的影响,pH值、电导率受水岩作用过程和人类活动的影响,Mg2+、HCO3-受土壤CO2含量和水-岩作用过程的共同影响。     

岩溶地下河水资源开发利用工程实践

开发利用地下水资源,对促进干旱缺水地区的社会经济发展具有重要的作用。长期以来,地下水开发利用多以钻井开采为主,通过堵截地下河成库的方式开发利用是一种全新的思维。通过对岩溶洼地成库条件和受淹及干枯机理的调查分析,提出了堵截地下河成库方案,并详细论述了堵截施工方法和工艺。     

贵州岩溶大泉和地下河水资源

贵州是我国碳酸盐岩溶会水层分布最广泛的省份之一（占全省总面积的53％），岩溶发育，岩溶地下水丰富，岩溶大泉（流量大于10L／s)和地下河（长度大于2km)是岩溶水出露最常见的形式，不仅数多（大泉5214个，地下河1130条）量大，而且种类繁多，是贵州水资源的重要组成部分，本文系统地论述了贵州岩溶大泉和地下河的特征，分类及其水资源合理开发和可持续利用。     

重庆市青木关地下河流域岩溶水脆弱性评价的COPK模型

岩溶地下水脆弱性评价对于保护岩溶地下水水质具有至关重要的作用,目前很多的地下水脆弱性评价模型是以现有的水文地质为基础,然而气候变化对岩溶地下水的脆弱性也产生一定的影响。本文利用COPK模型评价2008~2012年降水变化条件下重庆青木关流域岩溶地下水的脆弱性及变化。结果表明,流域地下水脆弱性高的地区主要分布在洼地槽谷地区;流域降水变化对其脆弱性产生明显影响,降水量和极端降雨事件的增加使得岩溶地下水脆弱性高的面积增大。     

基于ANN模型重塑岩溶地下河系统流量数据可行性研究

西南岩溶地区地下河系统的多层次和多级性特征,决定了其输入因子与响应因子之间为非线性关系,传统的统计方法在揭示此类关系时效果欠佳,而人工神经网络模型( Artificial Neural Ne two rk—— ANN)正好弥补了此项不足,其在原理和构模上均表现出与岩溶地下河系统十分相似的特点。通过对广西地苏地下河系统水量数据的重塑发现, ANN模型重塑的效果明显优于传统的回归分析法,证明了运用ANN模型重塑岩溶地下河系统流量数据是完全可行的。