会仙湿地岩溶地下水系统水位动态特征与均衡分析

会仙湿地为中国最大的岩溶湿地,近半个世纪,由于人类不合理的开发利用,会仙湿地水域已严重萎缩,开展会仙湿地地下水动态和水均衡的研究,对维持湿地生态功能、湿地水资源管理和湿地保护等方面有极其重要的意义。根据会仙湿地的水文地质条件,将会仙湿地划分为两个地下水系统,即马面狮子岩地下河系统和睦洞河（湖）分散排泄系统,并分别分析了两个地下水系统的补给、径流、排泄特征和地下水动态特征,最后对两个地下水系统进行了地下水均衡计算。结果表明：会仙湿地水位波动受降雨影响明显,各监测点水位变幅不均且水位对降雨响应时间不一致。会仙湿地地下水系统的蓄存量为-6.19万m3,为负均衡,这与均衡期后期干旱有关;会仙湿地岩溶地下水主要补给来源为大气降水入渗,主要排泄方式为潜水径流和蒸发,其系统具有一定的储水调蓄功能,但调蓄能力有限。要长期维护会仙湿地的生态功能,应加强其调蓄能力,可从减少湿地蒸散发量和开采利用量入手,配合湿地生态环境恢复重建,提高水源涵养能力,使湿地水位维持在一个稳定的变化区间内。     

岩溶地下水位对降雨响应的时空变异特征及成因探讨——以广西桂林甑皮岩为例

岩溶地下水位对降雨响应具有时空变异性,甑皮岩遗址地下水动力系统结构的认识存在分歧。利用高分辨率降雨水位数据,将研究区分割为不同含水体,通过水位动态、相关分析、滑动窗口采样相关分析等方法,探讨岩溶地下水对降雨响应时空变异特征及成因。结果表明,岩溶强发育、扩散流导水的含水体水位对降雨的响应表现为缓升缓降,水位自相关性强;发育岩溶管道的含水体水位表现为陡升陡降,水位自相关系数衰减速率快,对降雨响应的滞后时间短,互相关函数图呈多峰型;岩溶发育的极不均匀性是造成空间响应差异的主要原因。雨季地下水位对降雨响应的滞后时间远小于枯季;雨季累积降雨量大、水位埋深浅、包气带长期处于饱和或者近饱和状态,降雨垂直入渗补给历时短;雨季暴雨频繁导致含水体地下水短期内形成较大水力梯度,径流补给速度加快。综合分析认为,甑皮岩遗址地下水动力系统由NE向岩溶管道、NS向管道-裂隙以及NE向强径流带3个子径流系统组成。     

桂林甑皮岩地下水与地表水的水力交互作用

桂林甑皮岩遗址地处典型的峰林平原区,面临地下水运动破坏遗址区稳定性的问题。为掌握水塘岩溶渗漏过程特征,揭示遗址保护区岩溶地下水与地表水的相互作用,保护遗址区的稳定性,分析了遗址保护区地下水与地表水的水位动态特征,并根据岩溶地下水与地表水系统的水均衡要素建立水箱模型的基本物理结构和水塘水位衰减方程,将模拟水位与实际水位对比分析,量化地表水与降雨及遗址洞地下水之间的相互关系。水塘水位动态与地下水水位动态存在水位高差、上升起点、衰减速度和峰值滞后的差异性,两者动态过程的差异反映遗址区岩溶介质的沟通能力较强;地表水渗漏过程主要控制因素是水塘底部的岩溶渗漏能力;地下水补给地表水塘的方式以主径流带管道流集中补给为主。遗址区地下水与地表水的水力交互作用表现出强烈的动态模式,地下水与地表水互相转化特征显著。地下水与地表水的水力交互有利于削弱地下水潜蚀力,缓解地下水对覆盖层的侵蚀破坏。      

渭北东部奥陶系岩溶地下水环境同位素特征分析

本文通过对渭北东部岩溶地下水环境同位素组成特征的研究,分析了大气降水、地表水、地下水三者之间的转化关系,并对研究区岩溶地下水的形成进行了初步探讨,认为大气降水是研究区岩溶地下水的补给源,地表水与地下水之间存在水力联系,地表水对地下水的补给占补给水源的74.3%.西部岩溶裸露区为岩溶水的直接补给区,其周边浅埋区为岩溶水的间接补给区,东南部的岩溶中-深埋区为岩溶水的径流排泄区.     

渭北东部奥陶系岩溶地下水环境同位素特征分

本文通过对渭北东部岩溶地下水环境同位素组成特征的研究，分析了大气降水、地表水、地下水三者之间的转化关系，并对研究区岩溶地下水的形成进行了初步探讨，认为大气降水是研究区岩溶地下水的补给源，地表水与地下水之间存在水力联系，地表水对地下水的补给占补给水源的74.3％。西部岩溶裸露区为岩溶水的直接补给区，其周边浅埋区为岩溶水的间接补给区，东南部的岩溶中-深埋区为岩溶水的径流排泄区。     

基于数值模拟的汾河二库对晋祠泉岩溶水系统渗漏补给作用研究

汾河二库的下闸蓄水,改变了晋祠泉域汾河地表水对岩溶水的渗漏补给条件,对区域岩溶水流场变化有着长远的影响。本研究通过系统梳理库区水文地质条件,勾画地表水渗漏补给岩溶水范围,考虑地层岩性、蓄水高度等因素,确定二库不同蓄水水位下晋祠泉域获渗漏量占比;构建晋祠泉三维岩溶地下水流模型,研究二库渗漏对泉域岩溶地下水补给作用,并预测不同蓄水情景下晋祠泉口水位变化趋势。结果表明：晋祠泉域获渗漏量占比随二库蓄水位非线性变化,最低为92.8%,在二库蓄水位达902 m后稳定在93.7%,而渗漏量与二库蓄水高度呈正相关;泉域岩溶水径流区受渗漏补给作用最显著,其次为排泄区、北部补给区;渗漏补给作用下,地下水位回升值受二库水位和补水距离影响;维持设计水位（905.7 m）和2017年水位（895.9~902.4 m）时,预计晋祠泉口水位分别在2021年7月和2023年1月达到泉口高程。     

济南市趵突泉与白泉地下水位相关性研究

为查明济南市趵突泉与白泉之间的水力联系,选取2007～2011年趵突泉、白泉以及7个岩溶地下水动态观测井监测数据,采用相关性分析、EOF分析法、小波分析等方法对地下水位动态进行分析。结果表明:趵突泉和白泉之间岩溶含水层整体连通性较好,受济南岩体的影响,两者之间水力联系相对较弱。趵突泉和白泉地下水位动态空间分布形式相同,变化趋势一致,受水力梯度的影响,趵突泉地下水直接补给白泉地下水。趵突泉水位和白泉水位均存在约12个月的连续主振荡周期,两者之间的响应时滞为39.18d,地下水径流速度为平均433.89m/d。因此,白泉除了主要接受南部山区的大气降水和地表水下渗的补给,同时也接受趵突泉的补给。     

基于小波分析的济南西郊地下水位对降雨响应机制研究

降雨是地下水的主要补给来源,准确掌握地下水位对降雨的响应机制对地下水资源的科学管理具有重要意义。文章利用济南市西郊2010—2019年月降水资料及第四系和岩溶地下水月水位资料进行季节特征统计及小波分析,结果表明：①济南市秋季地下水位最高,第四系和岩溶平均水位分别为30.28 m和29.74 m;春季地下水位最低,第四系和岩溶平均水位分别为29.44 m和28.78 m;②连续小波变换分析得出降雨的主震荡周期为0.98~1.17 a,第四系地下水的主震荡周期为0.73~1.16 a和1.17~1.74 a,岩溶地下水的主震荡周期为0.87~1.09 a和0.46~1.23 a,主震荡周期并不完全一致,反映出济南市西郊地下水动态不仅受降雨的影响,同时还受人类活动等其它因素的影响;③交叉小波变换分析表明降雨与地下水位的主共振周期均为1 a左右;第四系和岩溶含水层水位动态分别落后于降雨144.14 d和172.62 d,两者仅相差28.48 d,水力联系较为密切。以上结论说明,济南市西郊地下水动态对降雨的响应是显著和稳定的。     

喀斯特地区自然和人为因素对城市地下水的影响

贵州境内岩溶发育强烈,占全省面积的70%以上;地表多漏斗,地下多溶洞伏流,地下水与地表水交换强烈,地下水补给极为丰富,水-岩反应速度快且充分.地下水主要来源于大气降水和地表水的入渗补给,以地下渗流方式补给河流、湖泊.由于特殊的岩溶作用过程和发育特征,出现一系列特殊岩溶环境问题.过量开采和不合理的利用,造成地下水位严重下降,形成大面积的地下水下降漏斗,在地下水用量集中的城市地区,还会引起地面发生沉降.而工业废水与生活污水的大量入渗严重污染了地下水源,危及地下水资源.地下水一旦被污染,治理与恢复将是一项复杂、困难、耗时且花费巨大的工程.因而系统地研究地下水的类型、地下水的运动以及与地表水、大气水之间的相互转换补给关系,具有重要意义.     

泰安旧县水源地地下水位动态特征及可开采量研究

泰安市城区水资源供需矛盾突出,地下水资源开采引发了岩溶塌陷等地质环境问题,亟需查明岩溶塌陷生态水位约束下水源地的允许开采量,确定水源地最优取水方案。以旧县水源地1980—2021年的地下水位、年降水量、地下水开采量、岩溶塌陷等数据为基础,探讨人类活动对水源地地下水位的演变的影响因素,分析发生岩溶塌陷的地下水临界水位。基于Modflow-GWM软件构建泰安城区−旧县岩溶水系统流动与管理耦合模拟模型,探讨防止岩溶塌陷发生的地下水允许开采的资源量。结果表明：（1）孔隙水水位年内动态受降水影响明显,呈现“降水−补给”型特点;岩溶水水位变化呈“枯低丰高”的特征,水位动态变化属降水入渗−开采型;（2）旧县水源地地下水位自1980—1990年呈现大幅下降,1990—2003年岩溶地下水位基本呈现波动下降,2004年后水源地地下水位上升较为明显;（3）研究水位动态与岩溶塌陷关系得出,防止发生岩溶塌陷的水源地临界水位为108 m,处于岩溶含水层顶板以上2 m;（4）通过地下水管理模型,确定在临界水位时模拟区岩溶水可开采量为8.2~8.5 万m^3·d⁻¹,其中旧县水源地可开采资源量为3.2~3.5万m^3·d⁻¹。     

岩溶湿地退化评价指标体系构建初探

会仙岩溶湿地是热带和亚热带地区中最大的岩溶湿地之一,由于岩溶湿地脆弱性及人类活动的影响,其湿地面积萎缩,生态功能退化。为了更好保护会仙岩溶湿地,保障湿地的健康和可持续发展,文章探究了造成会仙岩溶湿地退化的关键因子,并结合会仙湿地独特的岩溶特征,筛选出影响会仙湿地健康的指标,利用层次分析法（AHP）对主要指标赋予权重,再通过分析会仙湿地相关资料和标准,构建出一套涵盖3个层次18个评价指标的湿地退化评价指标体系,以此为基础建立了岩溶湿地退化评价方法。     

桂林会仙湿地狮子岩地下河系统水循环对降水的响应

岩溶湿地是西南岩溶生态系统的重要调节器,对该地区的可持续发展有重要意义,而水循环作为维系岩溶湿地健康运转的核心因素,已经成为当前的研究热点。2020年4月15日—5月30日野外监测了桂林会仙湿地狮子岩地下河系统参数,采用水文动态分析与水均衡等方法,开展了地下河系统水循环研究。结果表明：（1）地表径流、土壤水、表层岩溶带水和岩溶地下水均对大气降雨响应敏感,但敏感程度有差异,其中岩溶地下水的敏感性最高,地表径流和表层岩溶带水的敏感性较弱,土壤水的敏感性受深度影响较大。（2）不同等级降雨中地下河系统的各类水变化量的比例有差异。本次研究中,小雨（24 h累计降雨量范围为4.2~10 mm）时系统内土壤水变化量比例最大,约为75.87%;中雨（24 h累计降雨量为17.8 mm）时土壤水变化量和岩溶地下水变化量的比例最大,分别约为43.38%和44.12%,大雨（24 h累计降雨量为24 mm）和大暴雨（24 h累计降雨量范围为110.8~128.2 mm）时岩溶地下水变化量比例最大,约为66.48%。（3）研究区调蓄系数平均值约为0.53,明显高于其他岩溶地区,表现出较强的调蓄能力,且随着降雨量的增大,调蓄系数逐渐减小。（4）地下河系统水循环概念模型包含大气降雨、地表径流、土壤水、表层岩溶带水和岩溶地下水之间的转化关系及转化量,建立概念模型可为岩溶湿地水资源开发利用和湿地保护提供理论基础。     

西北典型内陆流域地下水与湿地生态系统协同演化机制

以生态输水为代表的湿地修复工程在西北内陆流域得到了广泛应用,生态输水情形下地下水与湿地植被的交互作用决定着湿地生态系统的演化过程。以西北典型内陆流域—石羊河流域青土湖湿地为研究区,基于地下水-湿地生态系统多要素一体化动态监测网络,结合稳定同位素和卫星遥感技术手段,分析生态输水情形下的地下水动态变化与湿地植被恢复情况,从水文地质角度揭示地下水与湿地生态系统的协同演化机制。结果显示:夏季末和秋季生态输水时,湖水补给地下水且土壤含水率增大,最大土壤含水率可达0.45 m³/m³;冬季湿地湖面和表层土壤冻结,湖水对地下水补给量减少,春季冻土和湖面消融导致地下水略有回升,同时增大土壤含水率;夏季在下次生态输水前湖面面积最小(湖面面积最小约为1 km²,地下水水位最大埋深为3.6 m),部分区域地下水补给湖水,此时表层土壤含水率也最低(最小土壤含水率为0.01 m³/m³);夏季末和秋季生态输水通过将生态水储存在地下水和土壤中进而作用于次年的植被恢复与生长,增大生态输水所形成的湖面面积有助...     

枣庄市地下水动态变化特征研究

枣庄市以岩溶地下水为主要供水水源,多年的超采造成了十里泉及丁庄主要岩溶水源地下水水位大幅度下降,并诱发了地下水污染、岩溶地面塌陷等严重的环境地质问题。根据枣庄市岩溶地下水21年的监测资料,揭示了枣庄市岩溶地下水水位动态特征。岩溶地下水水位呈现季节性和多年变化特征,其中,岩溶地下水水位季节性变化特征与降水量密切相关,多年水位变化受降水和开采量的综合作用的影响。     

我国北方典型岩溶地下水位对降水及气象指数的响应特征——以鲁中地区为例

我国北方岩溶水资源是其经济社会发展的重要资源基础,表征水资源赋存特征的岩溶地下水位动态及其影响因素分析能够为岩溶水资源管理及合理开发利用提供重要支撑。本文选取鲁中地区3个典型水文地质单元,基于2010-2017年月值降水、地下水位及NPI气象指数数据,采用小波分析方法对上述指标的周期性、响应特征及遥相关特征进行了分析。结果表明:（1）各岩溶地下水位动态、降水与NPI的主波动周期均为1 a,其显著周期与分布时段等的异同是受自然条件和人类活动共同作用的结果。（2）各水文地质单元岩溶水位对降水的响应时滞为95.81~146.64 d,其差异主要源于观测站所处的地下水流系统的位置的不同。（3）NPI与降水存在一定的遥相关,与受降水影响的岩溶水位动态也存在遥相关。各岩溶水位对NPI的遥相关时滞为111.75~169.77 d,相比水位对降水时滞有所增加。鲁中岩溶地区地下水位对降水与NPI存在规律性的响应时滞,此种特征可为我国北方岩溶地下水位的预警预报提供帮助。      

湖南宁乡大成桥岩溶地下水对暴雨响应特征及多元回归预测模型

通过降雨、水位监测等方法,研究湖南宁乡大成桥岩溶地下水位动态及对暴雨的响应过程,探讨地下水内在联系特征并建立回归预测模型。结果表明：雨季地下水位对降雨响应程度高,水位变幅大,而枯季则相反;在暴雨条件下,接受快速管道流补给的地下水位动态响应为陡升—陡降,水位变幅在13.6~42.8 m;接受裂隙、孔隙水补给的地下水位动态表现为缓升—缓降,年变幅为1.1 m;雨季地下水位对暴雨响应的滞后时间为1.2~4 h,较相同条件下的水位响应滞后时间缩短了1/2~2/3,水位变幅增大1.7~4.7倍;枯季地下水位对暴雨响应的滞后时间为4.2~13.2 h,水位响应滞后时间延长了3~8 h,水位变幅缩减了5~11倍;包气带厚度和含水饱和度对水位动态起着决定作用,包气带厚度与水位响应滞后时间负相关,含水饱和度与水位变幅正相关;通过相关性分析、拟合优度检验、显著性检验和残差分析等,确定最优回归预测模型,模型检验结果与实际水位动态过程吻合度较高。     

娘子关泉域岩溶地下水位变化特征及成因

利用多年观测资料,结合地下水补、径、排条件,分析娘子关岩溶地下水动态变化特征及成因。结果表明:（1）娘子关泉群流量在1980-2004年前总体表现为下降状态,2004年之后趋于稳定并略有回升;（2）岩溶地下水位动态空间上表现为地下水补给区比径流区变化大,时间上则分为两个不同时间段:1980-2004年表现为持续下降状态,2005-2014年表现为波动缓慢下降,部分地区水位小幅回升;龙庄岩溶地下水1998年1月到2004年1月水位下降22.9 m,平均年变幅3.82 m,2005年5月到2014年5月水位升高1.5 m,年均变化-0.17 m。      

丽江黑龙潭地下水系统温度场特征研究

研究旨在通过地下水温度场的特征来推导岩溶泉域的地下水活动,并验证岩溶地下水系统划分的合理性,文章以黑龙潭岩溶泉域为例,采用对比分析等手段,对泉域地下水温度的时空变化特征进行研究,并探讨各变化特征的指示意义。结果表明：在空间分布上,泉域内地下水温与高程呈反比关系;在时间分布上,降雨作为引起地下水温度变化的主导因子,汛期补给区入渗增加后引起地下水温升高,同时大量的补给加快了地下水径流速度,致使排泄区地下水温降低。此外,还根据不同岩溶系统地下水温度场的差异性特征及其指示意义,验证了黑龙潭泉域系统划分具有合理性。