喀斯特流域分布式水文模型及植被生态水文效应

根据喀斯特流域多孔介质与裂隙水流特征,建立了达西流、裂隙渗流与槽蓄汇流演算相结合的混合汇流演算模式,实现了对分布式水文-植被-土壤模型(DHSVM)的改进。利用贵州普定喀斯特生态水文试验站陈旗小流域观测资料,对模型计算的流量过程及植被截流、蒸散发及土壤含水率时空分布进行验证。结果表明,模型能较好地模拟喀斯特流域陡涨、陡落的流量过程。同时,模型能模拟出土壤含水率、实际蒸散发与降雨、下垫面岩溶裂隙、植被覆盖的响应关系,对分析中国南方喀斯特地区下垫面变化条件下的生态水文效应具有重要意义。     

喀斯特石漠化的形成背景、演化与治理

喀斯特石漠化是青藏高原隆升在其东南翼所诱发的重要地质生态灾害问题,是制约中国西南地区社会经济发展的关键因素.它不是一种纯自然过程,而是与人类活动密切相关,不仅造成土地资源丧失,干旱缺水,生态系统退化,而且使该区的贫困问题加剧,具有明显的自然和社会学属性.本文着重从地质和生态的角度,阐述喀斯特石漠化的形成特点和演化方式,及其对综合治理的指导意义.对西南岩溶山地而言,土壤和植被是生态环境中最为敏感的自然环境要素,与非岩溶区相比,具有明显的脆弱特征.它们在干扰下发生迅速演替,诱发地表水文条件的改变,导致石漠化的形成.文中特别强调岩溶山区碳酸盐岩基底岩性的不同、生态环境类型与植被演替的方式和进程的多样性对于岩溶生态系统的影响作用.基于上述认识,对石漠化地区的土地利用方式和生态恢复过程以及可能发展的方向提出了一些建议和看法.     

喀斯特水文学的前景

喀斯特水文学有多方面都值得深入地和分别地研究。碳酸盐岩石对水文体系之上或其内部天然作用的不同敏感性,导致了环境方面的很大变化,其中很多直接地或间接地与渗透性有关。单一的研究已多样化了,对显著的喀斯特环境及其有关的水文学特征的局部区域描述已是常见的事了。喀斯特过程的研究已经取得了很大进展,但是并没有集中起来从全国和全世界范围内的岩溶环境的研究中得到很好的应用。通常出现在喀斯特地区的实际问题起因于如下几个方面:(1)预报性差,而且水源分布不均匀;(2)没有足够的土壤;(3)缺少常年性河流;(4)地基不稳定;(5)不可靠的废物处理环境。所有这些问题在某种程度上都与喀斯特地区的各种渗透性有关,喀斯特地区的天然水均衡可能已被人类的活动干扰了,故应将它加到环境影响的问题中去。进一步的研究可能会导致:(a)在世界范围内对喀斯特景观进行系统地描述,从而对常见的和似乎异常的特征进行鉴别和分类;(b)对过程进行更广泛地研究,以显示出各种景观的形成过程是如何进行的;(c)把科学知识应用于土地和水管理的方案以及各种喀斯特地区的基本原理之中。对喀斯特地区关注的不断增加是有道理的,而且进一步的研究将使人类能更好地开发和利用这些地区。     

喀斯特流域水文地貌系统汇流分析─—以喀斯特峰丛洼地谷地流域为例

在回顾目前汇流理论基本问题的基础上,根据喀斯特径流试验场水文资料,提出喀斯特流域水文地貌系统汇流结构场由地貌形态结构和含水介质结构组成,从而认识到喀斯特流域汇水流量过程的双层结构,并运用系统论的观点探讨了流域汇流特性。      

喀斯特的内涵的发展及喀斯特生态环境保护

喀斯特的内容是发展的。而这种发展,从表述地表表象特征、地方名称,到学术名词、分支学科名称以及代表一种生态环境状况都在经典喀斯特地区的景观变化史中得到了体现。喀斯特含义的发展可分为四个阶段,即18世纪以前作为地方名称和地理术语、19至20世纪初的代表一类地貌形态与发育过程、20世纪上半叶至70年代的人地关系的认识和20世纪60年代以来将岩溶列为脆弱环境。喀斯特地区的环境与发展问题是源于人类需求与喀斯特资源系统的协调与冲突。喀斯特环境与发展问题可分为农林牧发展阶段、传统工业发展阶段和现代工业和城市群阶段三大类。经典喀斯特地区的历史表明,喀斯特的环境问题是可以解决的,但需要一定的时间和条件。      

卢耀如院士的岩溶(喀斯特)学术研究与贡献

上世纪五十年代以来,中国工程院卢耀如院士把毕生的精力奉献在岩溶地质事业上。他对岩溶发育的规律及溶蚀机理进行了较系统的研究,特别是对碳酸盐岩与硫酸盐岩复合岩溶作用机理进行了详细的研究;他潜心研究岩溶地区的水文、工程与环境地质问题,参加了一系列水利水电工程的勘测研究,涉及长江、黄河、珠江、淮河等许多流域,包括三峡、乌江渡、新安江等百多座水利枢纽;他指导有关交通、城镇、矿山等建设的工程地质与环境地质勘测研究;他提出多种水动力条件、三相流的作用机理与混合溶蚀作用等问题;他提出地质—生态环境的新概念,提出喀斯特地区石漠化问题的概念并进行开拓性的研究探索,积极开展岩溶地区的地质灾害防治工作,建立了一套有关岩溶发育与工程效应的理论,为岩溶地区的开发及灾害防治做出了杰出的贡献。      

喀斯特地区地球关键带科学与生态水文学发展综述

针对我国西南喀斯特地区生态环境演变历史及新的形势下面临的挑战问题,系统地总结了植被退化、人工恢复、自然演替三个阶段植被、水文、土壤和溶蚀等观测实验得出的成果,阐述了喀斯特生态水文模型的发展及存在的问题。以地球关键带科学系统思维和多学科综合研究范式,提出了喀斯特地区大气－植被－土壤－岩石系统结构和组成以及协同演变理念;从多学科交叉、系统观测、模型集成视角,探讨了生态水文与碳、水、钙循环协同演变的研究途径,并以此提出推动喀斯特生态水文学发展的建议,为全球气候变化和绿色发展形势下喀斯特地区生态环境恢复提供科学支撑。      

喀斯特流域水文地貌系统及其识别方法初探

本文运用系统论的思想,把陆地水文学和地貌学相结合,首先阐述了喀斯特流域与水文地貌系统的内涵和关系;然后对喀斯特流域水文地貌系统识别方法进行了探讨,提出了流域形态径流强度系数和导数高程积分曲线;最后以水文与形态之间的映射关系来探讨识别喀斯特峰丛洼地系统中的地下水系结构。      

西南岩溶地区植被喀斯特效应

西南岩溶地区是我国主要岩溶带之一，也是世界岩溶研究重点地区，区内因人口众多，植被破坏严重，部分地区因人为作用已经产生一系列的环境问题，本文从岩溶地区植被演替规律出发，针对不同植被生态条件，通过对比不同表层岩溶泉的水化学特征和表层土壤空气CO2（g)（表示呀以气相形式存在）的含量，分析了植被在岩溶区，特别在表层岩溶带的喀斯特效应，由此，一方面可以推动岩溶研究的进一步发展；另一方面可以提高人们的岩溶环境保护意识，从而为西南地区生态恢复提供基础资料。     

贵州河流河水的锶同位素与喀斯特地区化学风化作用

贵州省地处世界岩溶发育最复杂、类型最齐全、分布面积最大的东亚岩溶区域中心, 也是我国碳酸盐岩分布面积最大、岩溶最发育的省区, 同时也是我国水土流失严重的地区之一。由于河水的地球化学反映了流域盆地的化学风化、气候和上地壳的化学组成的重要信息, 本工作对贵州喀斯特地区两条主要水系(乌江水系、沅江水系)河流的主要阴、阳离子和Sr2＋离子及锶同位素组成变化进行了系统研究, 对河水地球化学组成变化特征及其控制因素进行了解释。 贵州喀斯特地区两条主要水系河流的水化学组成代表了典型碳酸盐岩地区河流的相应化学组成, 显示了与世界主要河流不同的水化学特征, 反映了喀斯特环境地表化学风化作用的特点。     

广西喀斯特地区某工程人工挖孔桩施工问题与对策实践

广西喀斯特地区(以下称岩溶地区)岩溶发育、地下水丰富、水位埋藏浅的场地,人工挖孔桩施工中常遇到一些对施工不利的条件,本文通过工程实例,对岩溶地区类似工进行讨论,以期同行注意。     

路南石林喀斯特流域水文特征初探

本文运用水文地貌系统耦合分析的方法,对路南石林喀斯特流域水文特征进行了探讨,对喀斯特完全入渗式流域和完全漏渗式流域的特性进行了初步研究,揭示了侵蚀基面的变化对流域地表地下水系结构的影响,认为石林发育区水文特征有其自身的特点。      

喀斯特地区复杂岩溶洪水计算实例分析

针对贵州喀斯特地区复杂的岩溶地貌,以岩溶地区某水库坝址处天然设计洪水计算成果为例,分析地区洪水组成,调查各个岩溶洼地历史洪水壅水情况,分别计算明流区和闭流区的洪峰流量再进行叠加作为水库坝址天然设计洪水成果。研究表明,针对多个岩溶通道但单一出水点的闭流区,可将多个岩溶洼地作为整体小流域进行考虑,计算闭流区不同频率洪峰流量频率曲线,坝址天然设计洪水成果符合强岩溶、的水库类型,计算成果合理,为工程优化设计提供数据支撑。     

贵州兴义喀斯特景观特征

贵州省兴义市是典型的喀斯特地区,区内广泛分布着雄伟壮丽的喀斯特地貌景观,以高原、峡谷、峰丛、峰林、石林以及发育其间的瀑布群、泉群等组合为特征。其中,马岭河峡谷长74. 8km,谷底宽30～ 50m,切割深度300～ 700m,被誉为“高原峡谷一线天” ;两岸地表支流、泉水坠入河谷形成常年瀑布多达70余处,瀑高50～ 200m,构成云贵高原一大喀斯特水文地貌奇观;斜坡台原之上峰丛峰林密集相连,层层叠置,景象甚为雄伟壮观;其中峰体坡度较缓的锥状喀斯特先是在古地理的外动力环境影响下发育形成,后又经受高原抬升的影响,在发育持续时间、环境及其形态特征上与桂林峰林均有所不同,因而成为全球锥状喀斯特发育演化过程最为完整的范例之一。独特的兴义喀斯特景观,是在特定的岩性结构条件下,经长期构造运动抬升切割和风化剥蚀作用形成的,具有很大的科学意义和观赏价值。      

西南喀斯特地区坡地产流过程及其利用技术

西南喀斯特地区受表层裂隙发育及石漠化作用的影响,坡地产流过程及各径流成分之间的循环转化机制复杂,导致坡地产流效率的空间异质性强烈,成为岩溶水文学的难点之一.以往学者们多采用非岩溶区水文模型与技术研究坡地产流影响因素,以揭示坡地产流的概化过程,并应用多种坡地径流水资源高效利用技术与模式开发坡地水资源,以提升坡地径流的利用效率,但在产流过程研究中忽视了土石界面对蓄满产流与超渗产流过程的影响以及坡面流与壤中流、裂隙流的相互转化作用,导致坡地产流过程、机制分析不够全面.因此,在总结喀斯特坡地径流产流影响因素的基础上,提出喀斯特坡地径流产流过程框架;然后结合坡地径流模拟方法与开发利用技术模式,评估现有坡地水资源高效利用技术的推广价值及存在的局限性;最后,从坡地产流过程及其时空差异方面模拟了坡地产流过程,并展望了坡地水资源高效利用技术未来发展的趋势.      

喀斯特适生植物固碳增汇策略

通过分析喀斯特地区的土壤化学性质,明确了喀斯特地区植物的固碳增汇的限制因素为岩溶干旱、低营养、高pH、高重碳酸盐等。通过对喀斯特适生植物和非适生植物的无机碳源、氮源的利用以及对低营养的响应差异分析,总结出了喀斯特适生植物交替、高效利用碳酸氢根离子作碳源的开源固碳增汇策略,以较低的营养成本获取较高的光合固碳能力的低成本倍增固碳增汇策略,以及掠夺式吸收限制性的铵态氮和补偿式吸收硝态氮来实现固碳增汇作用的以氮增汇策略等;提出了喀斯特适生植物固碳增汇能力的利用途径,可最大限度挖掘出喀斯特地区植物的固碳增汇潜能。      

基于耗散结构理论的西南喀斯特地区石漠化治理

在分析西南喀斯特石山地区石漠化现状的基础上,认为这些地区所要建立的人地关系地域系统是耗散结构.根据耗散结构理论,建立和谐的人地关系地域系统,不仅需要不断地进行物质、能量和信息的输入和交换,以及调整输入种类,还需要提高这些地区的喀斯特意识,并提出提高喀斯特意识的具体措施.     

喀斯特流域空间尺度对洪、枯水水文特征值影响初探——以贵州河流为例

本文根据贵州省境内７０多个水文测站多年观测资料,研究对比了喀斯特流域和非喀斯特流域因流域空间尺度差异引起的洪、枯水流量特征值的变化,并指出喀斯特流域结构产生的特殊水文效应将随着流域面积的增大而逐渐减弱      

喀斯特地区的水资源承载力评价研究——以贵州省为例

喀斯特地区水文运动规律特殊,生态环境脆弱,其水资源承载力也不同于非喀斯特地区。本文从喀斯特地区的水资源承载力入手,选取了供水模数、需水模数、水资源开发利用程度、人均供水量、工业用水重复利用率、耕地灌溉率、生态环境用水率等评价指标,并用多目标灰色关联投影法对贵州省各地区的水资源承载力状态进行了合理排序。最后对人口、GDP、水资源量和喀斯特面积与评价结果进行了灰色关联度分析,得出以上四因素与喀斯特地区的水资源承载力具有一定的关系,其关联程度大小顺序为: 水资源量> 人口> GDP> 喀斯特分布面积;喀斯特分布面积对其水资源承载力具有一定程度的影响,喀斯特地区经济发展的落后导致其经济发展与水资源承载力关系不明显; 随着经济技术水平的提高,喀斯特分布面积对水资源承载力的影响将逐渐减小。      

喀斯特地区碳酸酐酶与环境的关系及意义

本文综述了喀斯特地区碳酸酐酶及其与环境的关系和地球化学意义。碳循环通过碳酸酐酶影响水生生态系统。碳酸酐酶是水体碳循环的一个重要因子，是生物地球化学作用的一个重要标志。不同环境条件如水、光、pH值、无机和有机离子等可对碳酸酐酶活性造成不同程度的影响。对于不同岩溶生态系统，植被覆盖率低的土壤碳酸酐酶活性低于植被种类丰富的土壤碳酸酐酶活性。同一类型岩溶生态系统不同岩溶地形的土壤碳酸酐酶活性也不同。研究岩溶地区土壤碳酸酐酶的地球化学作用，可以为岩溶生态系统碳循环的研究提供新的途径和方法，并为岩溶地区石漠化的防治提供理论依据。