基于PCA和在线监测技术研究旅游活动对岩溶地下水水化学的影响

岩溶地下水极易遭受污染且响应迅速,单靠几次取样难以揭示这种快速的动态过程。本研究采用高分辨率在线示踪技术确定了重庆金佛山水房泉的污染源位置,利用高密度监测获取了水房泉2014-12-01至2015-03-27期间水化学信息,同时定期获取流域内的大气降水、土壤水、景区假日酒店生活用水(以下简称宾馆用水)及污水样品。结果表明:投放在假日酒店卫生间的荧光素钠在水房泉的回收率为82%,示踪剂到达水房泉的最短时间和平均时间分别为26.8 h、90.3 h;水房泉泉水(以下简称泉水)在监测前期(2014-12-01至2014-12-14)和监测后期(2015-03-05至2015-03-27)大部分水化学指标的数值接近,监测中期出现的3次较大幅度的波动,与游客高峰期契合。主成分分析(PCA)提取了能代表75.0%信息量的2个主成分,旅游活动引起的pH值、溶解氧降低及电导率、盐度、浊度、K~+、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、Sr~(2+)、全Fe、全Mn、SiO_2、HCO_3~–、Cl~–、PO_4~(3–)的上升,对本次监测信息的贡献率为61.2%;大气降水则导致泉水流量增加、水温降低,NO–3、Al~(3+)可能受到活塞效应的影响而增加,对本次监测信息贡献率为13.8%。旅游活动是影响该时段泉水水化学特征变化的主要因素。     

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。     

岩滩板文地下河及岩溶浸没内涝分析

研究目的主要在于通过查明板文地下河的汇水区范围以及板文地河下游段的分布轨迹及水文地质特征，岩溶水的补给来源与动态特征等，了 解东兰县的巴片岩溶内涝与岩滩水库蓄水后所引起的板文地下河岩溶浸没之间的关系，提出了解决岩溶内涝的途径与措施，为纳巴片岩溶内涝治理提供依据。     

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。     

云南南洞岩溶地下河水温场时空变化规律研究

本文以通过水温场研究来获取含水系统内部信息为出发点,就南洞地下河系统水温季节性变化特征、各分区水温差异、钻孔测温曲线等进行了系统分析,并对其形成原因及所包涵的水文地质意义作了探讨,认为水温场特征的形成与含水系统内部结构间存在密切联系,温度场的测试与研究可以作为探测含水层内部信息的一种有效手段。     

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...     

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。     

岩溶水系统的水化学曲线及其在水文地质研究中的应用

为了认识水文地质条件与岩溶泉水化学之间的关系,以西南地区的6个典型岩溶水系统丫吉试验场S31号泉、毛村地下河、官村地下河、陈旗岩溶泉、青木关地下河以及金佛山水房泉为例进行研究。通过对比发现,在这些强烈非均质的山区裸露型岩溶水系统中,仪器能够实现自动化监测的电导率、温度和pH值等指标的水化学曲线存在差异。分析可知控制水化学变化的主要因素如下:首先是降雨补给引起系统的水量与碳酸盐岩溶解过程的变化;其次是CO₂气体随降雨进入含水层,促进碳酸盐岩的溶解;最后是地表污染物的淋滤。当电导率、水温、pH曲线出现降低和碳酸盐岩矿物饱和指数下降时,反映的是岩溶水的稀释作用;当电导率曲线出现高峰时,反映的是岩溶水补给的CO₂效应,此时水中二氧化碳分压(p_CO2)升高;当场雨中水化学曲线的变化滞后于水文动态曲线时,反映的是岩溶管道的活塞流效应;与人类活动有关的NO₃^-等污染物质量浓度在降雨后出现高峰,反映土壤的降雨淋滤作用,并可能影响电导率的变化趋势。某个系统的水化学曲线趋向于经常出现某几种效应,并且彼此的类型不同,表明了降雨补给的面状渗流方式和集中灌入方式对岩溶水影响的强弱不同,以及系统在径流方式和调蓄机制上的差异。一般而言:以面状补给方式为主的系统,水化学曲线多表现为CO₂效应,较少出现稀释作用;而岩溶发育强烈的系统,降雨补给受控于溶蚀裂隙和管道,其水化学曲线较多出现稀释作用,较少出现CO₂效应;以管道为主要径流方式的系统易出现活塞流效应,而包气带厚度大和含水层储水能力强的系统水化学变化被减弱。     

滇东断陷盆地南洞岩溶地下水系统地下河水文动态特征与资源量评价

本文对滇东断陷盆地南洞岩溶地下水系统各地下河的水文动态特征进行了分析,推断了南洞岩溶地下水系统的结构特征.根据岩性构造、地下河发育以及补径排关系,将其划分为四个子系统.分别采用降雨入渗系数法和径流模数法对南洞岩溶地下水系统的天然资源量进行计算,计算结果分别为35610.7万m3/a和33460.2万m3/a.用枯季径流模数法对南洞岩溶地下水系统的可采资源量进行了计算,计算结果为23407.3万m3/a,其可开采资源量巨大.南洞地下河在没有天然补给量的情况下,120天消耗的调蓄量为4503.3万m3,南洞地下河日允许开采资源量为49.4万m3/d.二号暗河建库蓄水条件下库区上游的日允许开采量为75.9万m3/d,蓄水库容来源于工程设计,资源保证程度高.本次研究可为南洞岩溶地下水资源的开发利用和调配提供科学依据.     

板文地下河系统内涝

在查阅东兰县历年水灾纪实的基础上，通过详细剖析板文地下河系统管道特征，认为主流下游段水力坡度小、流速慢是造成系统内灌输的主要内因。同时，区分了拉平洼地内涝和巴纳洼地内涝的差异。拉平洼地地下河管道连通性差、部分淤塞，常常引发天然内涝；而巴纳洼地地下河管道畅通，因岩滩水库蓄水造成库水倒灌，地下河水位抬升，排泄能力降低，使洪水沿巴纳溢流天窗漫溢到巴纳洼地形成岩溶内涝。岩滩水库不仅增加了板文地下河系统内涝范围，而且使最小致涝降雨量从建库前的216.4mm降低到建库后的120mm，从而使内涝更易发生和严重。     

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。     

山东省肥城断块岩溶水系统地下水水化学特征及演化分析

地下水是肥城地区最主要的供水水源,近年来受到工农业生产、煤矿开采、闭坑、矿井排水等人类活动影响,肥城地区地下水动力场及化学场都发生了变化,为查明地下水的环境质量状况,文章在研究水文地质调查和样品采集分析基础上,综合运用数理统计方法、水化学方法（Piper三线图、Gibbs模型、矿物饱和指数、离子比例分析）等,探讨肥城断块地下水水化学特征及演化规律。结果表明：（1）研究区地下水均呈弱碱性,$ {\mathrm{C}\mathrm{a}}^{2+} $、$ {\mathrm{M}\mathrm{g}}^{2+} $、$ {{\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}}_{3}}^{-} $和$ {\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}^{2-} $为主要离子,主要来源于方解石、白云石及石膏溶解;矿物饱和指数表明方解石和白云石绝大多数处于饱和状态,石膏和岩盐矿物呈溶解未饱和状态。（2）区内岩溶水化学类型主要为$ {\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}}_{3}-\mathrm{C}\mathrm{a}\left(\mathrm{M}\mathrm{g}\right) $型,其次为$ {\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}}_{3}·{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}-\mathrm{C}\mathrm{a} $型和$ {\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}}_{3}·\mathrm{C}\mathrm{l}-\mathrm{C}\mathrm{a} $型。孔隙水主要为$ {\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}·{\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}}_{3}-\mathrm{C}\mathrm{a} $型、局部出现$ {\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}{·\mathrm{N}\mathrm{O}}_{3}-\mathrm{C}\mathrm{a} $型。河流水化学类型相对复杂,包括$ {\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}·{\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}}_{3}-\mathrm{C}\mathrm{a}·\mathrm{N}\mathrm{a} $型、$ \mathrm{C}\mathrm{l}·{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}-\mathrm{C}\mathrm{a}·\mathrm{N}\mathrm{a} $型等。（3）区内地下水中$ {\mathrm{C}\mathrm{l}}^{-} $、$ {\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}^{2-} $和$ {\mathrm{N}\mathrm{O}}_{3}^{-} $含量相比1999年、2013年显著升高。裂隙水及岩溶水水质整体较好,局部呈点状变差,孔隙水及河水水质普遍较差,影响区域地下水水质的主要因素有化肥施用、禽畜养殖、生活污水下渗以及煤矿排水等。     

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。      

岩溶动力系统水化学动态变化规律分析

岩溶动力系统,由于其水化学形成过程的三相不平衡控制,特别是气相CO2 的积极参与和碳酸盐岩特殊的溶解/沉积机理,因而其水化学动态变化规律非常复杂。本文通过对日本Akiy oshi-dai高原和桂林岩溶试验场的分析,发现岩溶动力系统水化学动态变化规律主要受稀释效应、水动力效应(扩散边界层效应)和CO2 效应控制。      

地下河洞穴发育的系统演化

洞穴成因在岩溶学理论研究中占有极其重要的地位，岩溶洞穴的渗流带，潜流带和地下水面生成理论是众所周知的，ＤａｖｉｓＷ．Ｍ（１９３０）提出了灰岩洞穴成因的两循环模式，即洞穴的发育早期在潜流带，后期则入于渗流带中，本世纪７０年代以来，ＦｏｒｄＤ．Ｃ进一步提出了灰岩洞穴自潜流带向地下水面发展的四状态模型（ｔｈｅｆｏｕｒ－ｓｔａｔｅｍｏｄｅｌ）是近代灰岩洞穴成因理论研究的重要进展。根据我国南方灰岩分布区大量     

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。     

济南泉域排泄区岩溶地下水水化学特征

文章通过分析研究济南泉域排泄区地下水水化学成分特征及形成过程,结合岩溶地下水的补径排条件,揭示了不同位置、不同深度循环的水质存在差异的原因。为保护泉水、优化泉域内地下水的开采方案提供了依据。     

广西岩溶区地下河分布特征与开发利用

广西岩溶地区已查明地下河445条,其分布受地质、地貌条件控制.地下河出口主要分布于灰岩地层,在白云岩地区分布最低.以峰丛洼地区地下河分布数量最多、规模大,其次为峰林谷地和平原区,岩溶丘陵区地下河数量少、规模小.不同岩溶地貌区的地下河及开发利用带来不同的环境问题,峰丛洼地区以内涝最严重,峰林谷地和平原区的地下河水开发常造成塌陷,岩溶丘陵地区的地下河水污染严重.开发利用方式主要为出口建坝蓄水,天窗提水,地下河堵洞成库,堵截地下河引水发电,建地表、地下联合水库.     

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。