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。     

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。     

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.     

运用水文时间序列分析识别济南泉域岩溶发育特征

岩溶含水层具有高度的非均质性和各向异性,为定量识别济南泉域岩溶含水层发育状况,通过选取泉域岩溶水补给区和排泄区的地下水位动态数据,采用相关分析和频谱分析,研究其对降雨补给的响应特征.地下水位-降雨量的自相关和互相关分析表明,系统对降雨输入信号的敏感程度自补给区至排泄区逐渐降低,但记忆作用逐渐增强.相位分析结果表明泉域地下水位对降雨信号的响应存在滞后现象,自补给区至排泄区滞后时间逐渐延长,补给区地下水位与降雨具有更好的线性相关性.交叉振幅分析结果表明补给区地下水流中快速流约占20%~30%,而在排泄区快速流占比减少至2.5%~10.0%.岩溶含水系统地下水动力条件主要受岩溶发育程度等介质内部结构影响,济南泉域岩溶含水层岩溶发育程度较低,含水介质和水流通道以岩溶裂隙为主,地下水运动以基质流为主.      

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。      

万家寨水库蓄水后对准格尔矿区岩溶地下水的影响

准格尔矿区位于蒙、晋、陕交界处,天桥岩溶水系统的西北部,区内煤炭资源丰富,为严重缺水区.在其东缘黄河内建有大(Ⅰ)型水利枢纽工程万家寨水库.万家寨水库蓄水后,准格尔矿区岩溶地下水文地质条件发生了明显改变一是岩溶地下水位的普遍升高,由黄河岸边至矿区西部升幅逐渐变小二是岩溶地下水位与黄河水位间具有较大的高差,且近岸入渗区水力坡降变陡;三是岩溶地下水位与库水位具有同步大变幅,且同步升降;四是矿区岩溶地下水接受黄河地表水的侧向渗漏补给比例增大,侧向渗漏补给增量在1.70～13.81m3/s之间,估算矿区岩溶地下水储存资源量增加8.066×107m3,矿区岩溶水的可采资源量增加,有利于矿区岩溶水的开发和利用.     

济南泉域浅层地下水水化学同位素研究

文章系统地分析了济南泉域浅层地下水(第四系孔隙水)和地表水的水化学成分和氢氧稳定同位素,并结合当地地形和水文条件,研究了不同地段浅层地下水和地表水的不同补给来源,揭示了浅层地下水与岩溶水的水力联系,得出浅层地下水在市区和东郊以降水入渗补给为主;在西郊和平安店则以岩溶水顶托补给和地表水(河水和水库水)入渗补给为主、当地降水入渗为辅的结论。为保护泉水、优化泉域内地下水开采方案提供了重要依据。     

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...     

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...     

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...     

青岛年降水量和水资源量变化特征研究

采用线性趋势分析、M-K检验、滑动T检验法,对青岛市1956—2016年降水量、地表水资源量、地下水资源量和水资源总量进行变化趋势及突变分析。结果表明：（1）4个指标总体上都呈减少趋势。（2）水资源量的变化趋势受到降水量的影响,地下水资源量与降水量的相关系数最小。（3）M-K检验显示,1967年以后降水量与水资源量均呈减少趋势;降水量于1986—2002年达到显著性水平;地表水资源量与水资源总量均在20世纪八九十年代达到显著性水平;地下水资源量于1983年达到置信度临界值。（4）滑动T检验显示,步长为2时,降水量有1个突变点,为1992年;地表水资源量、水资源总量各有2个突变点,均为1968年和1971年。     

云贵高原典型串珠状岩溶湿地水文地质演化研究

位于云贵高原面上宣威岩溶断陷盆地北东部的格宜镇,地貌类型为岩溶丘峰谷区,广泛分布碳酸盐岩地层,由于岩石建造和外地质应力的复杂性,在强烈的溶蚀作用下形成了多种多样的地貌形态,既有溶蚀形成的溶洞、洼地、谷地、落水洞等地表岩溶地貌,又有地下河管道等。通过水文地质学、岩溶学方法,对湖泊型串珠状湿地的构造、水文地质、岩溶发育特征进行研究,云贵高原面上串珠状岩溶湿地演化过程经历了地壳抬升期、南地壳稳定期、地壳再次抬升期三个阶段,在新构造运动作用下,由于地壳抬升,侵蚀基准下切等原因,岩溶管道在漫长的时间内垮塌、淤泥堵塞及岩溶发育的不均匀条件下了形成地表串珠状湿地。针对目前湿地面积的不断萎缩、减小问题,提出了具体的保护建议。      

雄安新区白洋淀湿地地表水和地下水转化关系及其对芦苇分布的影响

查明地表水和地下水作用关系对湿地生态保护与修复具有重要意义。采用地表水和地下水位监测、氢氧稳定同位素分析、湖床沉积物温度示踪等方法,研究了白洋淀渗漏对周边浅层地下水的影响范围和深度,评价了地表水垂向渗漏速率,并探讨了芦苇分布面积和地表水位以及地下水位埋深的关系。结果表明：白洋淀渗漏受地质结构和水力梯度等因素影响,对浅层地下水垂向上影响深度为20 m,水平向上影响范围存在较大空间变异。周边浅层地下水的补给来源为大气降雨和地表水,其中地表水渗漏的补给比例为0~90.5%。淀区渗漏速率0.01~0.59 mm/d,和含水层埋深关系密切,埋深越小,越有利于地表水渗漏。1976-2020年,白洋淀芦苇分布面积和地表水位关系密切。当地表水位为6.3~6.8 m时,芦苇分布面积最大,在水位小于6.3 m条件下芦苇面积随着水位增高而增加,大于6.8 m条件下随着水位增高而减少。芦苇台地下水位埋深和地表水位显著相关,在2020年4-9月芦苇生长期,除雨季前期外多数时段台地地下水埋深均适宜芦苇发育,建议在雨季前期实施生态补水,通过降低台地地下水位埋深促进芦苇生长发育。研究结果可为白洋淀生态补水、渗漏防治和生态保护提供参考。     

Effects of the North Atlantic Oscillation and groundwater use on the contraction of Sultansazligi Wetland, Turkey

The Sultansazligi Wetland, an internationally important aquatic site in Turkey, has suffered from a severe contraction since the early 1990s. To determine the factors affecting contraction, temporal variations of climatic and hydrogeologic variables have been investigated. Both the long-term climate change and the increasing surface and groundwater use are found to be responsible. Hydrologic analyses reveal an apparent correlation between increasing use of water resources and contraction in the wetland. Particularly, increasing use of groundwater and complete capture of springs and effluent streams once feeding the wetland are found to be the prime factors. Furthermore, a strong coherence is found between the temporal trend of the North Atlantic Oscillation and local precipitation, which is the main source of the basin??s water excess and supplies the wetland. Future existence of the wetland depends on the application of thrifty water-use polices in irrigation.     

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。     

Seasonal variability of oxygen and hydrogen isotopes in a wetland system of the Yunnan-Guizhou Plateau,southwest China: a quantitative assessment of groundwater inflow fluxes

The Caohai Wetland serves as an important ecosystem on the Yunnan–Guizhou Plateau and as a nationally important nature reserve for migratory birds in China. In this study, surface water, groundwater and wetland water were collected for the measurement of environmental isotopes to reveal the seasonal variability of oxygen and hydrogen isotopes (δ¹⁸O, δD), sources of water, and groundwater inflow fluxes. Results showed that surface water and groundwater are of meteoric origin. The isotopes in samples of wetland water were well mixed vertically in seasons of both high-flow (September) and low-flow (April); however, marked seasonal and spatial variations were observed. During the high-flow season, the isotopic composition in surface wetland water varied from ?97.13 to ?41.73‰ for δD and from ?13.17 to ?4.70‰ for δ¹⁸O. The composition of stable isotopes in the eastern region of this wetland was lower than in the western region. These may have been influenced by uneven evaporation caused by the distribution of aquatic vegetation. During the low-flow season, δD and δ¹⁸O in the more open water with dead aquatic vegetation ranged from ?37.11 to ?11.77‰, and from ?4.25 to ?0.08‰, respectively. This may result from high evaporation rates in this season with the lowest atmospheric humidity. Groundwater fluxes were calculated by mass transfer and isotope mass balance approaches, suggesting that the water sources of the Caohai Wetland were mainly from groundwater in the high-flow season, while the groundwater has a smaller contribution to wetland water during the low-flow season.