岩溶地下河污染物运移特征及自净能力 ——以广西里湖地下河为例

以广西里湖地下河为研究对象,通过观测地下河系统中污染物的运移行为来研究其自净过程。于不同季节沿着地下河的径流方向进行一个水文年的调查取样。结果发现地下河主要受到NO₂-N、NH₄+-N、COD和As、Cd、Hg等重金属的污染。污染物从地表进入岩溶含水层,到达地下河出口时部分污染物浓度衰减明显,说明一些离子有明显的自净能力。因地下河的结构和部分管道半充水状态、明暗流交替等水文地质条件,地下河的自净机制主要是物理过程的稀释作用和化学过程的氧化还原反应。通过对比地下河主要离子的衰减量和衰减速率,发现衰减比例最高的为铵态氮,最低为保守元素氯离子。根据衰减速率,将水中的离子和微量元素分为4种衰减特征类型:TFe、Al和Zn一旦进入岩溶含水层后全部衰减;K、Na、Mg、F、Cl、HPO₄和TP在洞穴伏流段具有最高的衰减速率;来自生活和工业污染的NH₄-N、COD_Cr、BOD₅从上游至下游逐渐减少;Mn、 Ba和Hg从明流转为伏流时衰减速率最快,但在洞穴伏流内存在二次悬浮。     

土地覆盖对岩溶地下河碳汇的影响——以广西打狗河流域为例

以广西打狗河为例,对比分析河流东、西两岸地下河的土地覆盖差异及其对岩溶碳汇的影响。打狗河东岸林地占56.13%,耕地占15.15%;而西岸林地、耕地分别只占20.8%、12.95%。但西岸的裸岩和荒地比例大,分别占29.57%和25.95%,而东岸分别占14.19%和10.98%。植被和土壤覆盖差异导致了东、西两岸碳循环的地球化学指标有明显的差异,东岸地下河水的HCO3-、Ca2+、PCO2(平均分别是233.71mg/L、85.5mg/L、909.46Pa)明显高于西岸(分别为177.26mg/L、64.65mg/L、257.37Pa),而东岸的SIC、pH值(分别为0.12和7.40)又低于西岸(分别是0.38和7.85)。因此,东岸有更强的岩溶动力条件,东岸地下河的平均碳汇强度比西岸高14%,其中,东岸下桥地下河的碳汇强度是西岸旦峒地下河的3.7倍。东西岸地下河水的δ13CDIC、TOC资料也进一步证明了土地覆盖条件对地下河岩溶碳汇具有重要的影响。      

外源水对岩溶碳汇的影响——以桂林毛村地下河为例

以桂林毛村地下河为对象,研究了外源水对岩溶碳汇的影响。观测计算结果表明:外源水进入岩溶区后,由于内外源水相互混合,提高了岩溶水的溶蚀能力,以致DIC含量不断升高,其碳酸盐饱和指数也逐渐增加,SIc由不饱和达到饱和,增加了岩溶碳汇的通量。2010年9月至2011年3月仅以位于地下河上游的小龙背的外源水补给量和地下河出口的HCO3-浓度进行计算,岩溶碳汇通量由2.28×105g增加至2.04×106g,增加了近10倍。碳汇通量的增加固然与沿途大气降水、植被及土地利用等可能产生的CO2输入有关,但更与外源水加入形成的混合溶蚀作用有关。因此,在岩溶碳汇通量计算中外源水的影响作用不容忽视。      

典型岩溶区地下水系统重金属元素分布特征浅析——以广西坡月地下河为例

地下河为岩溶地下水系统的重要组成部分,为查清典型岩溶区地下水系统中重金属指标的含量变化及空间分布特征,文章以广西坡月地下河系统为例,通过不同断面两次采样分析,重点剖析地下河系统在水文地球化学作用下,地下水中以“五毒”元素及Zn、Al和Mn为代表的重金属元素含量。分析结果表明:坡月地下河水体pH值在7.34～8.10 之间,水体中“五毒”元素、Zn、 Al和Mn的检出含量极低或未检出,质量浓度均远小于国家地下水环境质量标准中的Ⅲ类水质标准,适合各种用途。检出含量较高的点主要为地下河明流段或补给区地表水,含量最高分布在坡心地下河出口水体,其原因是坡心地下河系统区内工矿企业和其它经济活动干扰相对较强,特别是工矿企业的矿石和尾矿渣的露天堆放（如金矿）是引起地下水中重金属元素的检出或超标的重要因素。      

广西岩溶塌陷类型、影响因素、成因机制及其防治措施

岩溶塌陷是覆盖型岩溶区最突出的地质灾害问题,是广西重要的地质灾害之一,对经济建设和人民的生活构成严重危害。文章从塌陷的物质组成及成因上讨论了广西岩溶塌陷的类型,分析了其危害、影响因素及其形成机制。在此基础上,提出了岩溶塌陷防治的对策建议。     

典型岩溶槽谷区地下河水文动态响应研究——以重庆青木关地下河为例

为了更好地掌握重庆青木关地下河水文动态变化规律,2007年5月至2008年6月利用WGZ-1型光电数字水位计和水质监测仪(CTDP300型在线水质分析仪）,对降雨量和地下河水位、水温、pH及电导率进行了连续自动监测,并采用水文动态曲线线型分析法分析了该地下河水文动态变化对降水事件的响应。结果表明,地下河水文动态对降雨响应迅速,水位流量过程曲线线型呈不对称尖峰型,尤其在2007年7月17日出现的大暴雨事件中,最高水位为1.175m,滞后最大雨强6h10min,最大流量为2.5781m3/s,而观测中该地下河最小流量仅为0.0189 m3/s,反映出该岩溶地下河发育强烈,赋水空间较单一、含水层对水资源调蓄能力较弱。电导率、pH和水温对降雨同样快速响应,电导率由602.7μs/cm降到462.09μs/cm,pH由7.23降到7.01,水温由18.9℃上升到19.5℃,各指标滞后不超过15h。      

岩溶峰丛洼地区降水入渗系数——以寨底岩溶地下河流域为例

大气降水入渗系数α、地下水径流模数M是最基础的水文地质参数,文章以封闭型寨底岩溶地下河流域结合2013年3月至2014年2月一个完整水文年的水位、流量、雨量高频率监测数据,采用水量均衡法得到了岩溶区枯平丰水期大气降水入渗系数,分别为0.352、0.528、0.726,平均入渗系数为0.635。地下水径流模数分别为8.32、19.80、61.15 L·s-1·km-2,年平均径流模数为33.36 L·s·-1·km-2。其计算方法和计算结果对同类型岩溶区水资源评价等有一定的借鉴意义。      

桂西大型岩溶地下河系统离子来源及碳稳定同位素信息——以坡心地下河流域为例

为探讨坡心地下河系统内地表和地下水体的水化学离子特征、来源及其控制因素,无机碳来源及其稳定性。运用水化学计量法和同位素法对采自坡心地下河流域的38个采样点的水化学和碳稳定同位素样品数据进行分析。结果表明,地下河干流沿程受到局部岩性和支流稀释作用的影响明显,各水化学离子均有所变化。化学离子比例分析发现:大气降水对部分泉水的Cl~-和Na~+影响较大;碳酸盐岩溶解类型主要以灰岩溶解为主,地表水和地下河天窗的Mg~(2+)/Ca~(2+)摩尔比值与HCO_3~-呈负相关,说明在宏观上灰岩溶解程度越强烈,HCO_3~-值就越高,并且H_2SO_4和HNO_3积极参与流域内碳酸盐岩风化。硅酸盐岩的风化对地表和地下水体的Ca~(2+)、Mg~(2+)、Na~+、K~+有一定的贡献。此外,人为采矿活动和农业活动对SO_4~(2-)和NO_3~-的产生有较大的影响。质量平衡正推模型结果显示:受到区域岩性和水文条件的影响,地表和地下河天窗水体主要受碳酸盐岩溶解影响,硅酸盐岩溶解和大气输入也有一定的贡献,三大来源的相对比例在空间上变化较大。水体内的可溶性无机碳(DIC)主要来源于碳酸盐岩的溶解和土壤内CO_2的贡献。地表水和地下水的DIC浓度和δ~(13)C_(DIC)值差别较大,DIC值与δ~(13)C_(DIC)呈反相关关系,这说明来自土壤CO_2贡献的DIC越多,其对碳酸盐岩矿物的溶解能力越强。根据本研究区的数据与前人在西江干流的上、中、下游进行对比,结果表明碳酸盐岩风化产生的DIC可以被西江干流的水生植物利用,从而形成稳定的碳汇。     

赤泥中氟迁移转化的影响因素分析

为了研究赤泥中氟向下运移过程中的影响因素,根据堆场周围的水文地质条件,设计了7组动态淋溶试验,并对试验数据进行了灰色关联度分析。结果表明,排放7天后的赤泥其表面下700 mm处的温度仍达78℃,而刚排放到堆场的冲灰水温度更高,可达87.5℃,高温赤泥和冲灰水有利于氟的迁移;赤泥的pH值为10.29～11.83,浸出液的pH值为12.00～13.20,碱性很大,致使氟易随水迁移;赤泥的其它污染组分,如总硬度、Cl-、SO42-、K+、Na+、Ca2+、Mg2+,均对氟的迁移有一定的影响,且Na+、SO42-和Ca2+为主要控制因素,即溶液中Na+、SO42-、Ca2+含量越高,赤泥中的F-离子越易淋出。      

岩溶地下河管道流和管道结构及参数的定量示踪——以桂林寨底地下河为例

定量示踪研究是岩溶地下河管道流和管道结构参数估测的有用技术,可以为概化水文地质条件和数学模型研究提供科学依据.以桂林寨底地下河示踪试验为例,利用荧光素钠和罗丹明B为示踪剂,通过高精度、高密度和多指标的自动检测技术,不仅合理估算了管道流平均滞留时间、平均运移速度、弥散系数、管道过水体积、管道过水断面面积及其等效直径,而且表明常用示踪剂荧光素钠和罗丹明B在应用中存在的吸附性差异,认为荧光素钠吸附性弱,数据可信性强,而罗丹明B吸附性强,在数据解释中需要谨慎.     

西南岩溶山区生态用水及其分配协调性评价——以贵州普定后寨地下河流域为例

以贵州普定后寨地下河流域为例,分别计算河道内外生态用水量及流域生态需水量,并选用协调度、满意度、合理度和差异性作为评价因子,构建了岩溶流域生态用水分配协调性的数学评价模型。研究结果表明: ( 1)后寨河流域枯水年( P= 75% )和特枯水年( P= 95% )生态用水量分别为568 6. 7万m3 和473 2. 1万m3 ,当石漠化生态环境得到有效治理后,由于喀斯特径流形成过程及水资源组合分配发生了变化,天然水资源量将会减少,最终消耗于土壤或植被的蒸散发,整体上流域生态用水仍处于短缺状态,生态缺水量为833. 6万m3; ( 2)后寨河流域地下水资源丰富,降水充沛,流域内生态用水与社会经济用水不存在很强的竞争关系,生态缺水属工程性缺水,可以通过综合平衡地开发利用各分区的水资源等方法进行缓解; ( 3)应用数学评价模型研究表明,流域内生态用水的协调度为0. 999 44～0. 999 35,生态需水满意度和分配合理度均为0. 878～ 0. 856,系统生态需水满足程度的差异性较小,有利于流域内各系统整体功能的发挥。      

山东沂源九天洞洞穴环境变化监测分析

为改善九天洞洞穴环境质量及保护洞穴景观提供科学依据,2006年5月1—5日和2006年7月28—30日曾两度对该洞的洞穴空气温度、湿度、CO2浓度和游客量的变化进行实地监测。结果表明,九天洞CO2浓度受游客数量影响,具有明显累积效应,其中灵霄玉塔（测点11）CO2浓度最高,日平均值为11250ppm;CO2浓度之高,国内外颇为罕见;而洞穴温度兼受洞穴滴水及洞穴形态的影响,具有一定的变化幅度;洞穴湿度除了受天气影响外,游客呼吸对封闭洞段湿度增大也有一定的贡献作用。      

马山县东部东岗岭组土壤砷的形态分析及其生态意义

石灰土中高砷会影响岩溶生态系统吗？以广西马山县东部东岗岭组为例,根据岩性差异分层采取表土,测定水溶态、离子交换态、碳酸盐岩态、有机态、铁锰氧化物态、硫化物态砷和全量砷以及植物红腺忍冬中的砷。结果表明,东岗岭组土壤砷平均34．0μg／g,以下部最低,约23．3μg／g。硫化物砷是土壤砷的主要形态,占85％以上。有效态砷不足0．1％,与全量砷无相关关系。红腺忍冬花、叶、枝、茎砷分别为0．30、0．21、0．01、0．07μg／g,没有超标。东岗岭组土壤砷可能以5价无机硫化物砷为主,对中药材山银花危害轻,其原因为土壤高pH、富氧化铁、低磷,从而对砷强烈吸附。     

广西那坡地区1:50000水系沉积物地球化学特征及找矿方向

通过在广西那坡地区开展1:5万水系沉积物测量,并以获得的地球化学数据为基础,分析研究了水系沉积物中元素含量分布、相关关系、组合特征,圈定了元素异常,划分出6个综合异常远景区;结合异常区域的地质背景、成矿地质条件等因素评价其找矿潜力,认为工作区Pb、Zn、Au、Sb、W矿找矿潜力较大,为下一步地质找矿工作指明方向。     

湖南新田岩溶地下水碘分布特征及其控制因素分析

在湖南新田县部分岩溶区发现高碘地下水,威胁着周边居民的饮水安全,查明该区域地下水中碘的分布特征及其控制因素具有重要意义。采集新田县66组泉水样和45组井水样,采用水化学图解法、主成分分析法和GIS技术,分析了泉水和井水的水化学特征,查明了地下水中碘的空间分布特征,剖析了碘富集的主要控制因素。研究发现泉水与井水中碘含量分别为2.7~92.8 μg·L⁻¹和4.15~3 861 μg·L⁻¹,其中,53.3%井水样品碘含量超过《水源性高碘地区和高碘病区的划定》(GB 19380-2016)标准中的界定值100 μg·L⁻¹。受沉积环境、pH、Eh和地下水径流条件影响,高碘地下水主要沿着一条NE−SW向的河谷分布,从峰林谷地地区到地势低洼的河谷平原地带,地下水碘含量整体随着径流条件变差呈现逐渐增加的趋势。海相沉积所形成的富碘富有机质地层是高碘地下水形成的地质基础,发生有机质降解和竞争吸附的弱碱性偏还原环境是导致碘被释放到地下水中的主要因素;此外,水流滞缓的封闭地下水环境也是控制高碘地下水形成的重要因素。     

岩溶山区乡村聚落的格局特征及类型分析——以重庆市巫山县为例

为探索岩溶山区乡村聚落空间格局的特征,以位于重庆东北部岩溶广布的巫山县为研究对象,运用空间分布测度模型、空间规模测度模型和空间形态测度模型,定量分析了巫山乡村聚落的空间格局特征,并进一步划分了地域类型。分析结果表明,总体上,巫山县的乡村聚落有一定的空间集聚特征,但存在明显的区域差异;乡村聚落的规模普遍偏小,具有低值集聚的特征,空间上呈现县城西北、西南大规模农村聚落集中,东北、东南小规模零散分布的“西热东冷”的格局;在空间形态上,巫山县西部区域连接性好,但形状不规则,复杂程度高,东部区域连接性差,复杂程度不及西部区域。整体而言,巫山县的乡村聚落形状规则性差,缺乏规划与引导。通过构建乡村聚落空间测度指标体系,采用系统聚类的方法,将巫山县乡村聚落划分为6种类型:低密度散点型、低密度小团块型、低密度不规则团块状、中密度不规则条带型、高密度宽带型、高密度散点型。未来的县域乡村聚落重构需要根据不同类型的特点加以引导。      

喀斯特地区石漠化与土壤类型的空间相关分析——以贵州省为例

以贵州省2010年石漠化程度分布与土壤类型分布图为基础,运用地图代数原理,通过计算二者的转移矩阵,从而得出不同石漠化程度下土壤类型的空间分布情况,并探讨研究区石漠化背景下,土壤类型与石漠化的空间分布规律,分析石漠化的发生、分布与土壤类型的相关关系。其结果表明:喀斯特地区石质土的石漠化发生率最高达到46.41%,其次为黄棕壤的43.32%,综合排序为石质土>黄棕壤>山地草甸土>棕壤>红壤>粗骨土>石灰土>黄壤>紫色土>水稻土>潮土;分等级讨论时以中度石漠化为主导,且石质土的中度石漠化发生率最高,达到了21.68%。石漠化程度的空间分布在不同土壤类型中存在着明显差异,并且二者之间有一定联系,土壤本身的性质差异是重要的因素之一。      

浅层地下水氮污染的影响因素分析--以松嫩盆地松花江北部高平原为例

研究区浅层地下水中的NO-3质量浓度在时间分布上与降雨(包括降雨期、降雨量)和施肥(包括施肥期、施肥量)存在较大的相关性.同一年内9月份(丰水期末)浅层地下水中NO-3质量浓度大于5月份(枯水期末)的质量浓度.年际间总体变化趋势随年降雨量的变化而变化.在空间分布上主要受地下水水位埋深、水力坡度、含水层岩性及厚度的影响,水位埋深越大、含水层渗透性越强、水力坡度越小,浅层地下水中NO-3质量浓度增高的趋势越明显.为验证上述定性分析所得结论的可靠性,采用因子分析法对上述时空变量进行了定量评价.结果表明,研究区浅层地下水中的氮污染主要是上述时空变量共同影响的结果,其中降雨和水位埋深对其影响程度相对较大.     

煤层含气量评价中灰色关联分析与相关分析法对比

煤层含气量及其影响因素是煤层气勘探开发中首先要研究的问题。通过对煤层含气量影响因素评价中灰色关联分析法与相关分析法的论述,并在分析各自优缺点的同时,对比讨论了两种方法在沁水盆地晋城矿区的应用情况。结果表明,在对各因素的评价结果和区分效果上,相关分析法优于灰色关联分析法。