从全国水环境数据库看中国水环境状况

以全国水环境数据库的监测记录为第一手资料,以各大流域片为单位,从宏观上介绍了各大流域片的水质总体概况,包括各类水质所占比例、污染水质的超标物类型等,基本反映了我国各大流域在20世纪90年代的水质状况以及水环境的时空变化特征.总的来说,我国的水环境状况不容乐观,水质污染比较严重,尤其是我国北方的流域片.     

深圳岩溶空间发育规律统计分析

粤港澳大湾区建设是国家重大发展战略,而深圳市又是大湾区建设的核心引擎之一。深圳市岩溶地区行政区划上主要发育在龙岗区和坪山区,岩溶地质灾害给地下空间开发利用与城市安全构成极大挑战。通过收集深圳市岩溶勘察钻探数据,从地层岩性、基岩埋深与埋藏类型、地下水主要侵蚀指标、地下水埋深与年变化幅度、溶洞埋深、顶板厚度、洞高、充填情况、线溶率、见洞率、地表岩溶发育密度等方面对深圳市岩溶空间发育特征进行了统计分析。结果表明：深圳市岩溶主要为浅覆盖型,但溶洞空间特征变异性极大。从统计上讲,溶洞平均埋深约为20 m,平均洞高为2.5～4.0 m,以半充填为主,充填物主要为粉质黏土;平均线溶率约为15%,见洞率约为40%,地表岩溶发育密度超过300个/km²,综合上看,深圳场地岩溶发育等级超过90%为强发育。上述主要岩溶特征参数服从对数正态分布和Weibull分布。总体上,灰岩地层溶洞顶板厚度随着岩面埋深而呈现递减的趋势,而大理岩地层溶洞顶板厚度则与岩面埋深无关;已发育的溶洞高度与基岩面埋深、溶洞顶板厚度、地下水主要侵蚀指标及地下水埋深无关或弱正相关。研究成果为深圳市岩溶灾害风险评估提供了重要的先验信息。     

贵阳永温中学岩溶塌陷发育临界条件研究

通过现场调查,永温中学校区内及周围存在7处塌陷点,1处塌陷隐患点,严重地威胁着该校师生生命财产安全。研究区基岩可溶性成分多,覆盖粘土层较薄,且地下水溶蚀性强,属于岩溶塌陷的高危险区。为了预防岩溶塌陷灾害,文章总结分析了研究区岩溶塌陷发育的裂隙-渗流-崩解模式,并通过室内模拟试验验证。模拟试验结果表明,土体含水量是崩解作用形成塌陷的关键参数。进一步开展8组不同含水量原状样的崩解试验,结果表明,研究区岩溶塌陷发育的土体含临界水量为26.8%,发育条件为0~26.8%。      

北京市岩溶水自动监测信息系统建设

北京市岩溶水自动监测信息系统在网络框架设计、数据库设计、系统功能设计、系统安全性设计等基础上,通过MIS、GIS和数据库的集成,突出了远程控制管理功能及人性化设计理念,构建了充分发挥岩溶水监测信息功能的重要载体与应用平台。     

对中国北方岩溶水研究方向的思考与实践

中国北方碳酸盐岩含水层连续沉积厚度大、分布范围广,蕴藏着丰富的地下水资源,是重要的国家级含水层。北方岩溶水集水资源、旅游资源、生态功能等于一体,在国民经济建设中具有举足轻重的地位,特别在城市供水和能源基地建设中发挥了不可替代的支撑性作用。近50年来,受大规模水资源开发利用和人类其它高强度活动影响,北方岩溶水环境问题凸显并带来了一系列负面效应,严重制约了水资源的可持续利用。在国家大力倡导生态文明建的大背景下,如何协调好北方岩溶区资源开发与环境保护,是水文地质工作行业需要着重思考的问题。本文从国家需求出发,提出北方断流岩溶大泉泉水复流的生态修复、闭坑煤矿酸性“老窑水”对岩溶水的污染防治、深层岩溶水的水和热资源开发利用等应作为未来一段时期北方岩溶水的重点研究方向,同时,对近年来在这几个方面开展的调查研究工作取得的成果了进行简要介绍。     

西南岩溶石山区断陷盆地岩溶水系统分类及供水意义

笔者根据岩溶区水文地质条件及特征的差异，以地下水循环的特征为纲，应用系统分析方法，将岩溶水系统分为三级，对各级系统进行了分类。第一级为岩溶水系统，第二级分为浅循环和深循环岩溶水系统、第三级分别进一步分为裸露型、裸露-覆盖型、裸露-埋藏型、滞水型及层控型和断裂带型6类基本的岩溶水文地质单元。并论述了各类型的水文地质特征，指出了各类系统的供水意义，对断陷盆地岩溶水资源的勘查和开发有较大的参考价值。     

川东南隔挡式构造区隧道空间展布影响下岩溶涌突水特征简析

隔挡式构造区隧道工程涌水特征研究多局限于某个具体隧道工程及对应的特定岩溶水系统,缺乏关于隧道空间展布影响下涌突水问题的系统研究。文章提出以隧道穿越区岩溶发育及岩溶水水平与垂直分带差异作为隧道空间布置类型划分的主要标准,将隧道空间展布区的岩溶水文地质特征分为七类,对不同类型中岩溶含水介质空间结构特征、岩溶发育差异以及岩溶水在此区域流动的特点进行分析,并对八种类型的隧道涌突水的特征进行比较。据此,结合研究区拟建渝万客专铜锣山隧道和明月山隧道案例,分析此两隧道展布区域的岩溶水文地质特征,分别属于补给-垂直入渗型类型及补给径流-水平径流型类型。进一步对此两隧道可能遭遇的岩溶涌突水进行定性评价和涌水量计算,认为铜锣山隧道主要出现雨季涌水现象,水量大小受降雨强度控制,而明月山隧道涌水量较大。      

基于时间序列分析法的岩溶泉水位预测

济南城区岩溶泉是当地主要的供水水源,查明泉水动态规律并科学合理的预测泉水位对于泉域岩溶水资源的开发利用和保护具有重要意义。本文首先应用时间序列分析法将趵突泉和黑虎泉自2012年5月2日至2018年10月31日的逐日水位数据分解为趋势项、周期项和随机项,分析其水位动态变化规律并建立水位预测模型,结果显示泉水位动态在该阶段无显著趋势性;但受降水的影响,泉水位动态变化呈现两个主要的周期,多年性变化（3.2年）和季节性变化;同时由于受到各种无规律干扰因素的影响,泉水位动态呈现随机波动的随机项。其次,利用2018年11月1日至2020年8月24日的逐日泉水位数据验证上述水位预测模型的预测精度,结果表明该模型运行合理,预测效果较好,具有一定的实用价值。最后利用该模型预测了2020年8月25日至2022年10月31日泉水位动态变化,为当地岩溶水资源开发和管理提供了依据。     

融合生态学和提升岩溶水数值模拟技术的国际前沿研究

岩溶水由于其脆弱性和非均质性被认为是水文地质领域的重点研究方向。2015年6月在英国伯明翰大学举办的岩溶水国际会议吸引了世界上100多位长期从事岩溶水研究的学者参加,会议从岩溶地质、岩溶水模拟、特殊生态系统、岩溶环境以及水文地质技术方法五个方面进行研讨,提出了很多新认识。例如利用岩溶水模拟进行管道位置的预测;发展分布式混合水流模型已经成为岩溶水模拟的主流;开展岩溶含水层地下生物多样性的调查;注重岩溶环境的评价、科普和保护的衔接等。未来岩溶水研究的动向具有以下特征：（1）岩溶水的研究范畴将扩大到生态学领域;（2）岩溶水模拟的精度将得到显著提高;（3）与人类健康有关的岩溶环境得到更多的关注。为此建议中国地质调查项目跟上国际岩溶水研究的形势,提高地质调查成果的科技含量,尽快实现模型化,增强服务社会的功能。     

岩溶水文地质环境地质信息管理系统构建与实现

为服务地质调查数据管理需求,基于GIS平台,构建了岩溶地区水文地质环境地质信息管理系统,按标准对调查数据、空间数据进行集成整合,实现了岩溶数据资料信息的数字化、可视化、动态化管理。其系统主要功能模块包括调查数据管理模块、空间数据管理模块、数据核查管理模块、钻孔柱状图管理模块、基础数据管理模块、系统数据管理模块。      

桂林岩溶峰丛区定域时空变化研究

为探索局域生态环境变化对桂林市整体生态环境状态的影响,选择漓江沿岸北从刘村南至街底共8个峰丛地貌区作为研究对象(编号为No.1~No.8),并以1986、1991和2006年3个时相的Landsat-5卫星影像的TM数据为信息源,采用基于ROI的定域定量遥感技术,结合地理与岩溶地质学资料,对这8个岩溶峰丛区的遥感生境指标即归一化植被指数NDVI和缨帽变换中的绿度分量TC2作定域提取和纵、横向分析(时间和空间变化分析)。研究表明,2006年岩溶峰丛区的NDVI和TC2最高,生态环境最好,1986年次之,1991年最差,表明在20世纪80年代末90年代初这一阶段里,由于桂林市经济高速发展而忽视环保,岩溶峰丛区的生境曾受到较不良影响,但进入本世纪以来已经得到了明显改善;在空间上各峰丛区NDVI大于4.0和TC2大于20的地块呈现斑状或条带状分布,且自1991年以来有向全区扩大的趋势。同一区域不同时间NDVI和TC2变化具有1991年低,1986年、2006年高的趋势,而同一时间不同区域NDVI和TC2也存在着差异,由好到差其关系为:No.5>No.4>No.3>No.8>No.7>No.6>No.2>No.1。      

特长隧道岩溶涌水量预测方法分析

由于岩溶区隧道穿越空间的复杂性、多变性和特殊性,加之地区差异性和水文循环系统的不确定性,各类预测方法均存在其自身的缺点,致使涌水量预测与实际存在一定差异。从水文机理和岩溶水的运动特征出发,结合岩溶区快速补给与慢速补给的差异与特征,采用水均衡法、地下水径流模数法和隧道涌水专家评判系统3种方法,对金奎地特长隧道岩溶涌水进行预测分析。结果显示,水均衡法计算结果值最大,径流模数法计算结果值最小,专家评判系统计算结果值在二者之间。经验证,专家评判系统更为精确,该方法强调次降雨对隧道岩溶涌水的作用,提高了隧道岩溶涌水量预测的精度。     

西南地区岩溶水源地类型及开发技术条件

明确了岩溶水源地的定义,并提出了新的岩溶水源地分类方案。首先按岩溶含水层的埋藏分布、岩溶水出露状态,将岩溶水源地划分为天然出露的岩溶水源地及隐伏的岩溶水源地两大类。然后再根据岩溶水源地的岩溶含水介质特征（导水和赋水空间形态、结构及水动力特征）进一步将天然出露的岩溶水源地划分为暗河、泉、表层泉三个亚类,将隐伏的岩溶水源地划分为饱水带富水块段、表层带富水块段两个亚类。并研究评价了各个类型的岩溶水富集规律、动态特征、岩溶水资源、开发技术条件。     

岩溶地下水环境微生物信息技术应用研究进展

岩溶含水层特有的非均质性使其微生物群落具有多样性,微生物信息技术研究对岩溶地下水资源开发利用和保护具有重要意义。在总结国内外微生物信息技术应用研究现状基础上,分析岩溶地下水环境中微生物来源,重点讨论微生物示踪技术、微生物监测技术在岩溶地下水环境中的应用。认为,由于岩溶含水层的复杂性和微生物的易变异性,微生物信息技术应用过程中对岩溶地下水环境造成的污染风险还需进一步探讨,提出推进微生物信息技术在岩溶地下水资源合理开发利用中的研究展望。     

西南岩溶石山地区岩溶地下水系统划分及其主要特征值统计

岩溶地下水系统是西南岩溶石山地区最基本的水系统,而岩溶地下水系统划分则是正确评价、合理开发利用西南石山地区岩溶地下水资源的重要基础。本文首先按西南岩溶水出露条件划分出3620个岩溶地下水系统,其中地下河系统1179个、岩溶泉系统1152个、集中排泄带岩溶地下水系统562个、分散排泄岩溶地下水系统727个,然后按岩溶含水岩组的出露条件将岩溶地下水系统划分为裸露型（2324个）、裸露覆盖型（108个）、覆盖型（275个）、裸露-埋藏型（98个）、埋藏型（88个）五种类型。除分散排泄岩溶地下水系统外,汇水面积大于1000km^2的其它岩溶地下水系统有26个。在地下河系统中,汇水面积大于10km^2而小于500km^2的有1049个,占88．97％,汇水面积小于100km^2的有711个,占总数的60．3％;在岩溶泉系统中,汇水面积小于50km^2的有814个,占总数的70．66％;在集中排泄带岩溶地下水系统中,汇水面积大于100km^2而小于500km^2的有303个,占总数的53．91％。流量统计结果显示,流量大于1000L／s的岩溶地下水系统有286个,占总数的11．2％,流量大于50L／s至小于500L／s之间的有630个,点总数的63．73％。[      

空间信息支持下的沉积相分析方法及其应用

依据各沉积相的平面分布形态,将沉积相划分为扇形沉积相带、席状沉积相带和条带状沉积相带,并分别对不同类型的沉积相带采取不同的缓冲方法,再依据瓦尔特相律,对空间上已知沉积相类型的井进行分析,最终做到利用计算机辅助或代替人工的工作,根据已知单井沉积相的类型而自动进行平面沉积相的研究。将这种方法应用于大港油田孔南地区孔二段时期的沉积相研究中,证明了此方法的可行性。     

华北东部深部岩溶及煤矿岩溶水害特征

针对我国华北东部煤矿井开采深度迅速增加,矿井岩溶水害日益加重的客观问题,文章分析讨论了深矿井开采的基本概念,通过统计分析,得出中国东部主要煤矿井目前开采深度达到600 m左右且以12 m/a左右的速度向深部延伸的变化趋势。从华北东部地区沉积古地理环境与地壳运动演化史方面分析了该地区厚层奥陶纪灰岩的形成及其后期岩溶发育过程。通过对研究区几个重点矿区揭露的奥陶系灰岩岩溶发育特征在穿层和顺层方向上随深度变化规律的分析,揭示出华北东部主要煤矿区奥陶系灰岩岩溶发育特征在垂向上具有弱-强-弱和顺层方向上随埋深具有由强到弱的变化规律。提出了华北东部煤矿深部开采将面临的岩溶水害问题及其防治水技术思路。     

山东羊庄岩溶水系统地下水环境演化趋势评价

羊庄岩溶水系统地下水是山东枣庄滕州市、山亭区和薛城区城市供水及部分工业用水的主要来源。基于地下水环境演化趋势评价指标体系的羊庄岩溶水系统地下水环境演化趋势的研究,对地区饮用水安全、工农业生产和经济社会可持续发展具有重要意义。以羊庄岩溶水系统地下水为研究对象,用地下水环境演化趋势评价指标体系对系统地下水环境演化趋势进行研究,结果显示,除山亭断块和辛召断块部分低山丘陵区以波动平衡演化为主以外,其他地区地下水环境演化趋势以劣向演化为主,约占系统总面积的2/3,亟需采取相关措施抑制这一趋势。     

Theory and application for retrieval and fusion of spatial and temporal quantitative information from complex natural environment

This paper briefly presents the research progress of the State Major Basic Research Project 2001CB309400, “Theory and Application for Retrieval and Fusion of Spatial and Temporal Quantitative Information from Complex Natural Environment”. Based on the rapid advancement of synthetic aperture radar (SAR) imagery technology, information theory of fully polarimetric scattering and applications in polarimetric SAR remote sensing are developed. To promote the modeling of passive microwave remote sensing, the vector (polarized) radiative transfer theory (VRT) of complex natural media such as inhomogeneous, multi-layered and 3-dimensional VRT is developed. With these theoretical progresses, data validation and retrieval algorithms for some typical events and characteristic parameters of earth terrain surfaces, atmosphere, and oceans from operational and experimental remote sensing satellites are studied. Employing remote sensing, radiative transfer simulation, geographic information systems (GIS), land hydrological process, and data assimilation, the Chinese land data assimilation system (CLDAS) is established. Towards the future development of China’s microwave meteorological satellites, employing remote sensing data of currently available SSM/I (special sensor microwave/imager), AMSU (advanced microwave sounding unit), MTI (microwave temperature imager), etc., with ground-based measurements, several operational algorithms and databases for atmospheric precipitation, water vapor and liquid water in clouds, and other hydrological/hydrological applications are developed. To advance China’s SAR and InSAR (interferometric SAR) technologies, the image processing and analysis of ERS (European remote sensing), Radarsat SAR, and Chinese SAR, etc., the software platforms are accomplished. Based on the researches of multi-information fusion, some simulations, identification, and information extractions of the targets from complex background clutter scenes are studied. Some experiments of radio wave propagation in anomalous atmospheric status are also carried out. Translated from Advances in Earth Science, 2007, 22(2): 111–125 [译自: 地球科学进展]     

中国北方岩溶地下水污染分析

近年来,受气候变化和强烈人类活动的影响,环境物质及能量多频次、大范围的输入,极大程度上改变着岩溶水系统的水环境质量,岩溶水生态环境遭受不同程度的威胁和破坏,岩溶水水质日趋恶化。本文归纳分析了我国北方岩溶水系统水质特征、污染现状、污染来源及污染途径。我国北方岩溶水水质类型中硫酸盐型水和氯化物型水的分布逐渐增加,主要污染组分为总硬度、SO42-、F-、NO3-和TDS等。其中硫酸盐和硝酸盐污染强度和范围最大,呈现出显著的人类活动影响特征。依据我国北方岩溶系统结构及水力学特征,将岩溶水污染途径概括为：①连续入渗型——主要包括岩溶区地表水（河流、水库等）渗漏污染,城镇污水渠或排污管道破损引起的污水渗漏污染;②越流型污染——污染孔/裂隙水（含矿坑水/老窑积水等）越流污染岩溶水;③间歇入渗型——固废淋溶入渗和污水灌溉渗漏污染等。据此提出了推进岩溶水水资源保护和污染防治的合理化建议。