云南开远南洞地下河水质演变特征

在云南开远南洞地下河出口,连续19年采取旱、雨季水样进行水质变化监测,结果表明: ( 1)整体上地下水水质旱季好于雨季,历年旱季水质类型以良好为主,雨季则以较差为主; ( 2)水质变化阶段性明显: 1987— 1993年,离子浓度普遍较低,旱、雨季波动不大,水质多属Ⅰ 、Ⅱ 类,有机污染以NH+4 、NO-3 等为主; 1994—2000年,旱、雨季离子浓度均普遍升高且变化加剧, N H+4 、As、Cd、Cr、Mn出现历年最大值,金属离子污染日趋加剧,水质以Ⅱ 、Ⅲ 类为主; 2001— 2005年,旱、雨季离子浓度有升有降,以升为主, Pb、Zn、Cl- 、SO2-4 出现历年最大值,水质以Ⅱ 、Ⅲ 类为主。南洞地下河水质19年来发生了较大的变化,污染日趋严重。分析认为该地下河水质逐步变差与上游补给区盆地内经济发展状况密切相关。为此,提出了采用自动监测等方法加强地下河动态变化监测研究以及实行分区、分级管理等水质保护的具体对策建议。      

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。      

地下河系统水动态监测网络优化对比分析:以桂林海洋-寨底地下河系统为例

基于我国南方地区岩溶发育极不均匀、水位水质动态变化快的特点,通过对信息熵法和防污性能法所得结果的对比,分析在缺少系列监测资料条件下,利用岩溶水系统防污性能评价结果快速布设地下河系统水动态监测网的可行性及其布设原则。根据防污性能评价结果,结合水循环特征,桂林海洋-寨底地下河系统水动态监测网需由17个监测站组成;采用信息熵法对现有35个监测站进行优化后,认为只需要12个监测站就可组成最优监测网,但这12个监测站点与采用防污性能评价法得到的点位完全重合,且均位于防污性能差的地区。对比分析认为,以地下水系统防污性能评价结果布设地下水动态监测网是可行性的,因为岩溶发育区既是防污性能差的地区,也是地下水动态变化快的地区,能充分反映地下河系统水质水量变化。采用防污性能评价法布设地下水动态监测网时,需要充分认识和了解地下河系统水文地质条件和地下河管道结构特征,且需要遵循以下原则:(1)在岩溶发育相对较弱的系统中部(基本上不存在防污性能差的地区)不设置监测站点;(2)在距离地下河出口较近的岩溶发育区内(即防污性能差的地区)监测站点可由地下河出口替代;(3)对于多支管道系统,岩溶发育相对较弱且距离较短的小型支管道上可以不布设监测站,由支管道与主管道交汇处的监测站代替。     

茂名市区水质监测工作30年回顾与展望

通过对茂名市区水质监测工作的系统回顾,就地下水水位变幅、水质变化进行了总体评价,分析评价了水资源现状,在地区发展规划和水文地质基础上,就水质监测工作发展提出了水资源保护与利用意见。     

岩溶地区地下河系统水资源定量评价的问题与出路

岩溶地区含水介质的多重性和高度复杂性,给地下河系统的水资源量评价带来许多难题。在分析地下河系统水资源形成、分布和运移特征基础上,认为目前用于地下水评价的主要方法都不太适用来解决地下河系统水资源量的评价和预测问题。作者在比较地下河与地表水多方面的相似性后,建议引入现代水文学的理论方法和模型来解决岩溶地区地下河系统水资源评价问题,并分析了可能需要解决的若干关键问题。针对岩溶水资源的特征,作者认为,改变传统定量评价的思维、引进现代水文学理论方法和充分利用3S技术,是解决地下河系统水资源定量评价的主要出路。      

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。      

城镇化进程下裸露岩溶区地下河水质变迁——以贵阳上寨地下河系统为例

为查明城镇化进程中裸露型地下河系统水质变化特征,以贵阳上寨地下河为例,基于历史水质监测数据,对比研究区城镇化进程,分析总结水质变化情况与成因。结果显示:上寨地下河水质随城镇化进程呈明显阶段性变化,1987年前基本未受影响,1988-1995年仅轻微影响,1996-2014年即城乡结合部期间污染最严重;无机超标组分历年贡献率以锰、氨氮、氟化物和亚硝酸盐最高,来源以养殖、生活、食品加工为主,冶炼、制造次之;有机污染物主要为苯系物和苯并[a]芘,2003年后开始有机污染物检出,2015年首次出现苯并[a]芘超标。从1981年至今研究区经历了从农村-城郊-城镇的发展过程,尤其是城乡结合部期间,区内人口、企业激增,但基础设施建设滞后,社会管理未能跟上,导致废水废渣无序排放,地表水体污染严重,加上裸露岩溶区地下河系统脆弱的防污性能,是地下河污染的主要原因。建议尽快开展区内排污管网建设、加强对生猪养殖场、食品工业园等污染源控制、启动区域地表水体污染的综合修复治理,以遏制上寨地下河的污染现状。      

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。     

缺土的板寨原始森林区岩溶地下河系统的水—碳动态特征

利用水文水化学自动记录仪, 对缺土的板寨原始森林区岩溶地下河系统径流排泄点进行了3个水文年(2007-01—2010-06)的自动监测, 运用水均衡计算、岩溶水流量衰减分析和H、O稳定同位素等方法, 对该地下河系统径流排泄点的水—碳动态进行了研究.结果表明: (1)原始森林的蒸散发异常强烈, 入渗系数低, 地下河产流少; (2)在缺乏土壤盖层的条件下, 即使是原始森林, 其水文(Q)、水化学(HCO₃-浓度)调控能力仍然有限, 因而岩溶作用强度和碳汇能力较低.这些特征反映出土壤在水资源和碳循环调控中的重要作用.      

河北省水质自动监测系统实践与探索

通过对河北省地表水、地下水水质自动监测系统的建设运行情况分析,研讨了当前水质自动监测系统的优缺点,结合当前水质监测科技发展提出了几点认识,供其他类似水质自动监测系统设计与建设时参考。     

华蓥山中段某岩溶水系统循环演化条件变化分析

针对华蓥山岩溶山区岩溶泉水枯竭,水质污染等问题,为查明其原因并做好防范措施。本文根据已有资料和实际调查研究,对比分析华蓥山中段某岩溶水系统天然条件和人工活动下循环演化条件的变化,主要表现在含水介质特征、岩溶水补给径流排泄特征、水化学特征和水资源量等方面的变化。分析引起岩溶水系统循环条件变化的影响因素并提出合理建议,研究结果对区域岩溶水资源的合理利用和水环境良性循环有较好指导作用。      

关于山西岩溶泉水资源保护问题的探讨

本文在分析山西高原岩溶泉特征基础上,论述了岩溶泉的保护问题:合理扩泉岩溶水开采的统一规划;溶泉水利用的统一管理。根据岩溶泉形成和“三水”转化的观点提出了人为改变天然水文地质条件,增加补给量,减少排泄量,是增大泉水流量的根本途径。具体措施:植树造林;修建水利工程;引水回灌。     

典型背斜槽谷区岩溶水资源空间分布格局与水质特征——以宜居河流域为例

文章选取典型背斜槽谷区——宜居河流域作为研究对象,结合不同水文地质单元对流域岩溶泉进行出露特征及水质分析,研究结果表明:(1) 二叠系、三叠系含水层的调查泉点水化学类型全部属于HCO3-Ca型水,而寒武系、奥陶系含水层部分泉点属于HCO3·SO4-Ca型水,这可能与该地区的岩性及人类活动有关;流域内93.8%的岩溶泉点水质等级为优良和良好,可作为饮用水源;(2)流域内岩溶泉流量<10 L·s-1的岩溶泉数量占78%,平均流量仅为0.84 L·s-1;流量≥10 L·s-1的岩溶大泉平均流量达76.56 L·s-1;此外,发现不同岩性地层在岩溶泉发育的数量和流量上皆有差异,表现出岩溶泉发育的极不均一性;(3) 在可溶岩与非可溶岩接触带、断裂构造带、陡崖处、地势较低的弱承压泄流区、深切河谷及峡谷两侧切割处5类地点易出露岩溶泉。      

Karst water resources and geo-ecology in typical regions of China

The aim of this work is to compare the different karst water features and related water resources in South and North China. In Southern China there are over 3,358 karst ground river systems with a total discharge of about 420 × 10⁸ m³ in the dry season. In North China, there are about 100 larger karst spring systems, each with a catchment area from 500 km² to over 4,000 km², and an average discharge from 1 to 13 m³/s. The basic geo-ecological features of water, soil and air quality are described for typical karst regions of China. The total quality of geo-ecology is evaluated by five important factors.     

石期河流域岩溶水系统及其水资源构成分析

在深入研究石期河流域岩溶水系统含水介质结构特征、水资源形成的基础上,通过对流域岩溶水总排泄口流量动态长观资料系列的分析,选择2005年丰水期内最后一次洪峰(年内最大洪峰)后的流量衰减过程,根据该过程的数据资料建立本流域岩溶水总排泄口的流量衰减方程,并利用该流量衰减方程对流域岩溶水资源的构成进行定量分析研究。结果表明,石期河流域岩溶水系统在2005年最大洪峰状态下,可自然排泄的岩溶水资源总量为69 469.95×104 m3, 其中:流域坡面产流占3.64%,赋存于大型溶洞或管道中的溶洞-管道水占4.53%,赋存于小型管道或强岩溶化裂隙中的管道-裂隙水占74.10%,赋存于细小溶蚀裂隙中的溶隙水占17.73%。从衰减期的初始时刻起,它们各自可供消耗(可作为有效利用岩溶水资源)的时效分别为2日、8日、35日和126日以上。      

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。      

南方小型岩溶流域与非岩溶流域的释水过程及径流组分差异

我国南方岩溶流域和非岩溶流域下垫面条件和含水介质结构的差异造成了不同的产汇流过程及机制,进而导致不同释水时段径流组分的开发利用价值不同。为深入理解岩溶流域的产汇流机制并探索岩溶流域的水资源评价方法,文章对鄂西庙沟岩溶流域和高家坪非岩溶流域共31次洪水过程进行了流量衰减分析,对比分析了两个流域的标准衰减方程、典型次降雨的释水过程以及不同洪峰流量下的径流组分差异。结果表明:岩溶流域的释水过程快于非岩溶流域,其衰减系数比非岩溶流域大40％;两个流域的河流基流均来自裂隙介质释水,裂隙介质为流域的主要储水空间,但非岩溶流域的裂隙介质比例比岩溶流域高8.8％;随洪峰流量增加,两个流域的地表径流占比均呈对数形式增大,地下径流占比均呈对数形式减小;岩溶流域径流组分随洪峰流量变化比非岩溶流域更为敏感,其地表径流占比变幅为4％~40％,而非岩溶流域则始终小于10％。文章定量评价了管道和裂隙介质在流域中的导水及储水功能,在进一步刻画岩溶流域产汇流过程及机制方面进行了有益的探索,研究结果可为岩溶山区水资源评价和流域水文模型的改进提供科学依据。     

喀斯特断陷盆地水资源高效开发利用模式构建

在调查研究典型喀斯特断陷盆地水文地质特征、地表水文过程、“五水”转换及水资源均衡,研发地下水高效开发利用、地表水调蓄、水污染风险评估与水质修复、农田节水灌溉及土壤保墒、水资源优化调控等系列技术的基础上,以可持续发展和系统科学理论为指导,构建了喀斯特断陷盆地水资源高效开发利用模式,包括理论与技术支撑体系和开发利用工程体系两个层次。前者的基本构成及内涵为:水资源高效开发利用工作流程、理论依据及技术支撑,是模式的理论与技术内涵;后者为沿着盆地地表、地下水的形成、运动和转换过程,从上游山区到下游河谷区,逐级分区部署的水资源开发利用工程体系,工程布局做到因地制宜、科学合理,大、中、小、微型并举,集中供水与分散供水兼顾,同时系统推进水质修复、水循环利用、节约用水等措施,实现水资源的高效和可持续开发利用。      

基于GRNN模型的岩溶地区城市水生态足迹分析与预测

为揭示岩溶地区城市生态足迹的驱动因子与机制,评估和预测水资源可持续利用程度,根据岩溶地区水文地质特征及其与水生态足迹的相关性,分析了贵阳市2002-2014年水生态足迹的变化特征,并利用GRNN模型对其进行了时间序列预测。结果表明,贵阳市水生态足迹由2002年的12.79万hm2上升至2014年的15.74万hm2,整体呈波动上升趋势,其中,水量生态足迹变化特征主要由工业用水量决定,水质生态足迹变化特征主要由氨氮排放量决定。水生态承载力波动变化明显,且小于水生态足迹需水量,导致水资源可持续利用系数介于0.31~0.63之间。对贵阳市2015-2019年水生态足迹进行GRNN预测,表明水生态足迹呈现先升后降得趋势,水生态承载力变幅在4.315~8.038万hm2之间,但水生态足迹与承载力的缺口大,水资源可持续利用系数偏低。因此,在水生态承载力有限的贵阳市,降低水生态足迹才是实现水资源可持续利用的关键。