北京市房山区岩溶地下水水文地球化学特征

本文对研究区内岩溶地下水中的Ca2+、Mg2+、SO2-4、F-、Sr2+等化学成分与其所在含水层的地层岩性进行了相关分析,认为区内岩溶地下水的化学特征主要取决于含水层岩石的化学成份,由此形成3个相对独立的地下水运动系统.     

岩溶矿区水文地球化学特征及其水源指示意义

云南毛坪铅锌矿区属于复杂型岩溶裂隙充水大水矿床,亟需查明其充水水源、径流途径以开展地下水防治工程设计与优化。基于水化学、氢氧同位素方法对矿区充水水源进行系统研究与辨识,并对矿区水文地质概念模型作了初步分析。矿区石炭系地下水表现为低水温、低TDS、高NO-3、富集重同位素,而矿区泥盆系地下水由北往南水温、TDS逐渐升高,NO-3浓度降低,微量组分浓度升高,且尤为富集轻同位素。研究结果表明以上组分均对矿区充水水源辨识有直接指示意义:石炭系主要受东侧献鸡一带岩溶洼地区补给,自东往西向矿区径流,并经由断层构造向矿区泥盆系北部补给,同时与泥盆系南部深层水源混合后排泄于矿区疏干漏斗中心。     

吉林西部砷中毒区水文地球化学特征

以野外调查和样品测试数据为依据,应用SPSS软件对吉林省西部地下水中的砷及其它化学组分进行了相关性分析,结果表明:As与Fe、HCO3-、Mn、Cl、PO43-、TDS呈显著正相关关系,As与SO42-、Se呈显著负相关关系;根据水化学样品分析结果,结合研究区的地质、地貌及水文地质条件,得出病区的水文地球化学特征。在这个特定的水文地质单元,不同的地下水水化学类型,具有不同的砷含量,Cl.HCO3—Na型水的总砷含量最高,HCO3—Ca型水的总砷含量最低。     

重庆岩溶地下河水文地球化学特征及环境意义

岩溶地下河系统是岩溶地区重要的地下水资源,重庆地区分布有岩溶地下河380条,是重庆市重要的地下水资源。为宏观掌握重庆地区岩溶地下河水化学特征,了解区域岩溶地下河水化学影响因素及分布规律,研究了重庆不同地区61条岩溶地下河水文地球化学特征。结果表明,重庆地区岩溶地下河的溶解组分主要来源于碳酸盐岩的溶解,水化学类型为Ca-HCO₃型或Ca(Mg)-HCO₃型,但部分地下河水化学受到人类活动影响变为Na+Ca-HCO₃型、Na+Ca-SO₄型、Na+Ca-Cl型或Ca-SO₄+HCO₃型,且农业活动或城市废水对地下河水化学的影响比工矿业活动普遍。地下河水温度随海拔升高而逐渐降低。在相同的地质背景下,地下河Ca2+、Mg2+、HCO₃-等离子由于受不同区域岩溶作用强度差异的影响呈现出明显的区域性,SO₄2-、NO₃-、Cl-等指标由于受不同区域人类活动强度和方式的影响也显示出明显的区域性。总体来看,岩溶地下河水质正在恶化。     

中国西南岩溶关键带结构与物质循环特征

岩溶关键带调查研究的目标是揭示岩溶生态系统的动态平衡和演化机制,旨在为经济社会提供资源环境服务的可持续管理对策,指出在合理的人为活动下增强岩溶关键带韧性的办法及修复受损部位的有效途径。碳酸盐岩作为可溶岩,赋予了岩溶关键带在结构上及物质循环过程中的岩石圈-生物圈相互作用等方面的若干特殊性。该文以中国西南岩溶区为例,总结了诸多学者的研究成果,揭示了从桂林岩溶区到重庆武隆岩溶区,岩溶关键带发育厚度由几米逐渐增厚至1 000 m的区域差异; 岩溶关键带的垂向物质循环过程以土壤-表层岩溶带为中心环节,而在横向上则呈现“岛屿状”镶嵌分布特征,地表生态具脆弱性; 岩溶关键带碳循环过程包括岩溶碳循环和生态碳循环两部分,碳汇则由植物碳汇、土壤碳汇和岩溶碳汇组成,初步估算其碳汇通量为64.36 t/(km²·a)。     

山西晋祠泉域水文地球化学特征及成因

该文介绍了晋祠泉域的地质、水文地质、水化学及水文地球化学特征,并根据泉域内采集的125个水样的水化学成分,采用聚类分析的Q型分析方法进行了水化学分类。泉域地下水从补给区到排泄区,水化学类型由HCO_3—Ca·Mg型演变为SO_4—Ca·Mg型,反映了该泉域具有硫酸盐含水介质的水文地球化学环境及排泄区岩溶水过量开采而导致的硫酸盐加快溶解的趋势。     

巨型水电工程区域岩溶渗漏研究水文地球化学方法应用前景

开发大西南水能首先遇到的最大问题是岩溶渗漏,特别是对巨型水电站来说,大范围区域性岩溶渗漏研究其钻探工作难度大,基础地质资料匮乏。本文结合川西南某水电站实际,提出应用区域水文地球化学理论,分析水化学成分信息,对解决这类渗问题达到了节约资金又能克服研究范围广、地形险恶、资料极少,水文地质周期长等难点。结果显示该方法是研究岩溶区域渗漏问题的一种简单、有效方法之一,与其他方法联合运用,达到了极佳的效果。     

西南喀斯特城市地下水文系统地球化学特征

在自然界水循环系统中,地下水系统是非常重要的亚系统,降水、蒸发、蒸腾、地下水补给、径流、排泄的时空变化对一个地区的生态环境有很大影响.     

中国典型表层岩溶系统的地球化学动态特征及其环境意义

以中国６个典型表层岩溶系统为例,总结了它们的地球化学动态特征,并对其所反映出的环境意义作了分析。中国典型表层岩溶系统的地球动态特征主要表现为土壤ＣＯ２含量的季节变化和逐年递增趋势,及地下水ＨＣＯ３＾－含量的ＣＯ２效应的稀释效应。前者可能反映了全球气温升高的影响,而后者则反映出表层岩溶系统对大气ＣＯ２具有良好的调节功能。     

江汉平原西部浅层孔隙水水文地球化学特征

为了揭示地下水由江汉平原周缘向中心径流过程中的水质演化和复杂的水文地球化学作用,以江汉平原西部地区为例,通过数理统计、水化学、同位素地球化学、离子比值关系等方法,开展了江汉平原西部边缘地带浅层孔隙地下水的水文地球化学特征研究.结果表明:平原区孔隙水以HCO3-Ca·Mg型为主,丘岗区(丘陵和岗地)主要是HCO3-Ca·Mg型,少量为HCO3·SO4-Ca·Mg型,还出现了HCO3·NO3-Ca·Mg型水,总溶解固体(total dis-solved solids,TDS)升高主要是由于碳酸盐岩的溶解;浅层孔隙水均来源于大气降水,蒸发作用对该地区孔隙水的影响较小;方解石、白云石和石膏的溶解主导研究区的水文地球化学过程,也是孔隙水中Ca2+、Mg2+的主要来源,Na+和K+的主要来源是阳离子交换吸附.     

西南岩溶区水资源安全与对策

特殊的环境地质结构,导致西南岩溶区水资源安全长期受到威胁,包括季节性的水资源短缺、频繁交替的洪灾与旱灾以及水污染。本文在分析西南岩溶区水资源安全影响因素的基础上,提出了西南岩溶区水资源安全评价的四个方面的内容水量安全评价、水质安全评价、水资源利用安全评价以及水灾害防治安全评价,并阐明了西南岩溶区水资源安全的主要保障措施,包括建立水资源安全预警系统、经济转型、保护性开发地下水源、优化水资源分配、加快生态环境建设等。     

西南地区紧密背斜岩溶地下水赋存与运移特征

云、贵、川地区广泛分布紧密背斜褶曲,内部赋存大量岩溶地下水,给该地区越岭隧道建设、矿山开发等来了难题,且分布不均,开发利用难度大。通过六盘水威水背斜和华蓥市龙王洞背斜岩溶地下水赋存和径流特征的剖析,了解西南地区紧密背斜岩溶地下水赋存和运移的一般规律,为穿越工程水文地质条件分析提供借鉴,也为西南地区水资源开发提供一定的依据。     

宁夏南部“南北古脊梁”岩溶裂隙水流系统分析

运用构造控水分析、水化学同位素等方法,对宁南“南北古脊梁”岩溶裂隙水系统进行了深入的分析与讨论。该区储水空间以岩溶裂隙为主,岩溶水的空间分布明显受SN向大型断裂构造控制。岩溶地下水以大气降水起源为主,并表现为多元水混合而成。水质分布呈现南优北劣的分带特征,北部水一岩相互作用形式为溶滤一蒸发浓缩型,呈高矿化咸水,南部为溶滤一混合型,呈低矿化淡水。根据水动力场和水化学场特征,划分了3个相对独立的岩溶水子系统。     

西南地区石漠化分布、演变特征及影响因素

根据中国西南岩溶区1999—2008年石漠化遥感调查结果,研究了该区石漠化发生现状和近十年间石漠化在区域、岩性、地貌及区域经济等方面的演变特征,并对发生石漠化的影响因素进行分析。结果显示,石漠化集中分布在滇、黔、桂三省区;石漠化的发生与岩性和地貌密切相关,其中纯碳酸盐岩中石漠化发生率高于杂碳酸盐岩,并随灰岩或碳酸盐岩含量减少而降低,而地形高差相对大的峰丛洼地、峰林洼地石漠化发生率最高,并随地貌相对高差变小而降低。石漠化发生程度与岩性、地貌关系表现多样,纯碳酸盐岩中轻度石漠化比例高于中度和重度石漠化之和的比例,杂碳酸盐岩中中度和重度石漠化之和的比例高于轻度石漠化比例;在峰林洼地、峰林/缓丘平原中轻度石漠化比例高于中度和重度石漠化之和的比例,缓丘台地和丘陵谷地中中度和重度石漠化之和的比例高于轻度石漠化,是岩溶构造演化与人类活动共同制约的结果。从1999年到2008年间,该区石漠化已经呈现转轻趋势,主要表现在总面积减少,石漠化程度减轻;石漠化演变过程中发生在不同岩性和地貌中改善或恶化发生率的变化趋势与上述石漠化的发生规律相似。石漠化还不同程度地影响居民的生活水平,调查显示,严重石漠化县域内石漠化面积与农民人均纯收入、人均生产总值等呈负相关,县域内石漠化面积是影响农民人均纯收入,乃至人均生产总值最重要的因素。因此,石漠化调查结果显示,研究区石漠化呈向好趋势,但是治理难点依然存在。     

Hydrogeochemical Features of Karst in the Western Thailand

The hydrogeochemical features of typical karst region in Western Thailand were discussed based on the high-resolution automatic hydrochemical monitor and karst spring water quality test data. The standard dissolution tablet method was employed to calculate dissolution rate of different lands and main characters and dynamic factors of Thailand karst growth were analyzed. Comparing with the typical karst spring region in the southwest China, karstic water of the Western Thailand has the features of high calcium (100-120 mg/L), high contents of bicarbonate ions (8.6-9.3 mmol/L) and high specific conductance (700-820 μs/cm); the dissolution quantity of soils in the dry season was between 28.95 mg/m2?d and 214.84 mg/m2?d; the annual dissolution quantity was twice-three times greater than that of Jinfo Mountain in Chongqing or Guangxi Mashan County peak cluster depressions, indicating that under the condition of tropical monsoon climate, the karst process in river catchment was significantly stronger than that of subtropical karst region in the southwest China     

西南地区隧道工程条件下岩溶地下水系统变化特征分析

岩溶山区越岭长大隧道的施工不可避免地会使当地的岩溶水系统发生改变,如地下水水位的下降、地表泉点的漏失等。基于隧道工程对岩溶地下水系统边界条件、排泄状况等天然特征的影响,依据西南地区岩溶地下水系统主要特征及隧道工程特点,考虑隧道工程条件下影响岩溶地下水系统特征的主要因素,对岩溶类型(岩溶含水岩组的埋藏条件)、构造特征、补给特征、岩溶水径流方式与隧道工程特点相组合的模式下的岩溶地下水系统的变化进行特征分析,并将岩溶地下水系统的变化归纳为3种类型。据此,选择研究区金汁河地下水系统作为典型研究对象,假设3种隧道穿越方案,将不同隧道穿越方案下的岩溶地下水系统与天然岩溶地下水系统进行对比分析,归纳概述其变化特征,最后对各隧道方案下的涌水量及其涌水危险性进行初步预测及评价。     

我国南方岩溶山区石漠化基本问题研究进展

通过参考国内研究的相关文献,运用比较分析方法,从岩溶石漠化概念的内涵、分布格局和量化分级、成因分析和演化过程、综合治理和效益评价等基本问题回顾了我国南方岩溶山区石漠化研究进展:岩溶石漠化的概念和成因已取得了较为一致的认识;石漠化等级评价指标相差甚远,需要建立统一调查研究方法、分级标准和评价指标体系;已探索出了一些较好的治理模式和方法,但治理建设仍然存在很大困难;目前没有成熟的石漠化治理效益评价体系和方法,严重影响了石漠化治理措施的修订和完善。指出了我国岩溶石漠化问题研究应从如下几方面加强:不断创新岩溶石漠化的研究方法;把握岩溶石漠化与人类活动相互作用关系;深入开展岩溶石漠化过程模拟与调控研究;推广和完善岩溶石漠化综合治理技术和模式;重视地球系统科学在岩溶石漠化研究中的运用。在岩溶石漠化与人类活动相互作用关系方面,特别要注意加强石漠化地区土地的生产力和人口承载力的定量研究;实施岩溶山区人类经济活动影响预报和经济社会后果预报,建立岩溶山区生态安全监控预警系统;加强不同时空尺度下岩溶石漠化人文驱动机制研究;确定自然因素和人文作用对石漠化过程的正负面影响和各自的贡献率,建立相应的概念模型和数学模型等。      

岩溶断陷盆地“盆-山”耦合地形影响下的气候特征及其对石漠化生态恢复的影响探讨

掌握石漠化山区受海拔影响的气候特征的垂直差异,能够对岩溶山地气候及其影响下的水热组合条件有更为科学的认识,对石漠化演变研究和综合治理有重要意义。本文通过在典型石漠化山区（云南蒙自断陷盆地区）沿盆地、坡地到山区设立三个小型气象观测站获取山地垂直剖面的气象数据,从月（季）、日尺度分析石漠化山区“盆-山”耦合地形的气候垂直特征及其对石漠化生态恢复的可能影响,结果表明:（1）观测剖面是当地主导风东南风的背风坡,年降雨量高原面（1 027.4 mm）>盆地（662.6 mm）>坡面（574.4 mm）;且 “山谷风”效应显著,白天吹谷风,降雨比例更大。地形起伏使盆地降雨年变异系数达152.36%,远大于坡面（113.81%）与高原面（99.36%）,地形放大了垂直方向的“干湿”差异,区域干燥指数:盆地（1.74）>坡面（1.70）>高原面（0.88）。（2）垂直方向水汽差异使高原面年太阳辐射量（5 492 MJ·m-2）略小于盆地（5 817 MJ·m-2）。同时盆地与高原面气温垂直梯度达0.74 ℃·100 m-1,因此在光热条上存在明显的垂直差异。（3）垂直气候特征对石漠化生态恢复的影响具体表现在:①年内降雨集中,结合坡度较陡的地形易加速水土流失;②降雨量少,且集中在日间,强烈的蒸发易加剧土壤水分亏缺,不利于植被恢复。③研究区水分缺乏,因此在植被恢复治理中应选择耐旱的作物,同时要考虑垂直方向的光热条件差异,盆地选择喜光热作物,海拔高的地区选择喜温凉的作物。      

岩溶动力学的理论探索与实践

国土资源部岩溶动力学重点实验室的研究群体自1990年以来连续成功实施了3个国际岩溶对比计划项目,包括IGCP299、IGCP379、IGCP448,在岩溶形成、碳循环、岩溶生态和水资源等领域,为国际岩溶学术界提供了共同解决岩溶地区资源环境问题的机会,将地球系统科学思想引入现代岩溶学,建立岩溶动力学理论,有力地推动了国际岩溶学科的发展.目前正在执行的IGCP513"岩溶含水层与水资源"项目继续引领国际岩溶地质研究方向.相关成果为在中国桂林建立联合国教科文组织"国际岩溶研究中心"(IRCK)奠定了坚实基础.由此回顾了20多年来岩溶动力学理论在中国的发展过程.概述了其主要的科学成果和应用前景.指出了地球系统科学的引入、全球视野的研究和及时将理论用于解决岩溶地区的资源环境问题在现代岩溶学发展中的重要意义.经过20余年的不断探索,形成了岩溶动力学理论的基本思路,并创造性地总结了一套捕捉碳、水、钙循环的行踪的工作方法.通过全球对比,提出"岩溶形态组合"概念,将岩溶形态组合与岩溶形成环境条件建立对应关系,解决异质同相、同质异相这一令岩溶学者迷惘的问题.将岩溶学引入伞球变化研究,一方面把岩溶作用与全球碳循环紧密的联系在一起,通过对CO2H2O-CaCO3系统(岩溶动力系统)的定位观测,发现全球最大的碳库-碳酸盐岩体在伞球碳循环中仍甚活跃;另一方面,岩溶动力系统(KDS)对环境变化十分敏感,响应及时,其相关沉积物可记录全球变化.将岩溶地质过程与生态学联系在一起,将现代岩溶学理论的研究推向应用,与生产实践结合.在岩溶动力系统运行机制和运行规律、我国岩溶动力系统的类型划分和分布规律、在表生岩溶系统碳循环与大气CO2源汇关系、利用石笋记录重建古气候、古环境变化过程及中国西南岩溶生态系统研究等方面均获得了突出成果,如首次估算了我国和全球因碳酸盐岩溶蚀回收大气CO2的量,中国为1.774×107t/a,而全球为6.08×105t/a;证实了西南岩溶区典型表层岩溶泉水化学的季节、日变化与暴雨动态,表层岩溶泉水化学取样的频率需要重新审定,而且水文水化学的连续监测对于岩溶作用强度和岩溶作用碳循环的高精度评价是十分必要的;要了解岩溶系统水化学的变化,仅考虑水-岩相互作用是不够的,我们还必须重视CO2气体对岩溶系统中水化学变化的影响,即岩溶系统水化学动态的变化是CaCO3-H2O-CO2三者相瓦作用引起的,水-岩-气相互作用的概念必须引入岩溶水化学的研究中;揭示了过去0.16 Ma来亚洲季风和低纬度地区降雨变化的特征,说明太阳辐射强度增高,驱动了盛间冰期的出现,重建了荔波地区2.3 ka来古气候环境的演变历史,贵州董哥洞石笋提供了低纬度、低海拔地区,可较好定年,更接近水汽来源区的古气候变化的替代指标;石笋记录发现末次冰期以来存在有多次冷事件-Heinrich冷事件H1～H5跃变事件,新仙女木事件在我国南方的洞穴沉积物中具有显著的反映.对西南8省区市岩溶县、石漠化严重县统计和空间分布特征的分析研究表明地质地貌条件对岩溶区资源、环境和社会经济具有制约作用,认为西南岩溶区石漠化综合治理首先要在岩溶地质条件的基础上,结合气候、水文和社会经济状况,才能深入分析岩溶区石漠化的成因、危害和类型.划分出岩溶区石漠化综合治理区域8大区成为"西南岩溶石漠化综合治理规划大纲"编写的重要基础.     

中国北方岩溶水系统划分与系统特征

中国北方岩溶水以相对独立单元进行循环, 构成一系列规模不等的岩溶水系统。本文重点阐述两方面的内容: 第一从基本概念出发, 划分出119个岩溶水系统, 这些系统以高度开放, 环境质量脆弱, 发育规模大, 资源要素构成多、各要素间转化关系复杂, “水煤共存”为特点; 第二从岩溶水系统地质结构与岩溶水流场的叠置关系出发, 将119个系统归结为5种系统模式, 各种模式在分布与发育规模, 岩溶地下水循环、富集, 岩溶地下水流场形态和主要岩溶水文地质环境问题等方面具有鲜明的特征。