冠岩洞穴特征与游览开发设计研究

冠岩是桂林地区空间规模最大的洞穴系统之一,开放3年多以来获得了显著的经济与社会效益,成为我国目前为数不多开发成功的旅游洞穴之一。冠岩开发成功的一个关键原因是重视科学,尤其是洞穴科学研究,并能根据其基本洞穴特征(包括空间结构、形态及洞穴水文特征等) ,按高起点、高水平、高标准进行游览开发规划设计。      

岩溶泉补给地表溪流二氧化碳脱气作用研究

碳酸盐岩风化作用(即岩溶作用)能够吸收大气二氧化碳(CO_2),形成溶解无机碳(DIC,dissolved inorganic carbon),被认为是一种重要的陆地碳汇,其在全球碳收支平衡和未来陆地增汇中可能会有重要贡献。然而,目前对岩溶碳汇的稳定性还存在争议,一些学者认为岩溶地下水出露地表后会发生CO_2脱气,对岩溶碳汇通量估算带来不确定性。本文以广西桂林长流水表层岩溶泉补给的溪流(约2.7km长)为例,利用水化学和同位素质谱仪测试技术,研究了溪水水化学指标和溶解无机碳同位素(δ~(13)C_(DIC))沿流程变化,探讨了溪流CO_2脱气过程、通量及其影响因素,以更好地了解岩溶碳汇的稳定性。结果表明:从泉口向下游,在陡坡地段(C1～C14段,长约270m,坡度约10°),溪水pH值、方解石饱和指数和δ~(13)C_(DIC)沿流程分别升高了0.9、0.9和1.8‰,而CO_2分压、电导率、Ca~(2+)浓度和DIC浓度分别下降了85%、34μS/cm、0.2mmol/L和0.7mmol/L,说明溪水发生了显著的CO_2脱气,并伴随碳酸钙沉淀。而在平缓地段(C18～C26段,长约2.1km,坡度1°),溪水各水化学指标和δ~(13)C_(DIC)变化较小,指示CO_2脱气作用较弱。这些发现表明溪流CO_2脱气受到了地形决定的水动力条件控制。另外,在下游渠段,受支流汇入影响,溪水pH值和方解石饱和指数有所降低,在一定程度上抑制了CO_2脱气。溪流CO_2脱气能够抵消部分岩溶作用固定的大气CO_2量,但是在长流水这一高地势、低流量且有碳酸钙沉积的环境下,其抵消的量也仅占29%。对于在低缓地区受流量很大的岩溶泉/地下河补给的河流,其CO_2脱气作用对岩溶碳汇的影响有限,加之受可能增强的水生光合生物固碳效应影响,岩溶碳汇应具有很高的稳定性。     

鄂尔多斯盆地中部气田奥陶系马五1层的古岩溶作用与天然气富集

鄂尔多斯盆地中部气田的储层为奥陶系马家沟组白云岩风化壳,马五１层为其主力气层,该层可分为四个小层,沉积相为分布稳定的蒸发潮坪环境,经历了表生期和浅、深埋藏期岩溶作用,天然气主要聚集在岩溶孔洞缝中。     

川东北楼房洞洞穴系统水体元素含量季节变化与影响因素

通过对川东北诺水河地区楼房洞洞穴系统水体Ca、Mg、Sr、Ba和U元素含量变化进行为期一年(2011年7月至2012年6月)的监测,结果发现:(1)各监测点的元素含量变化一般具有较明显的季节性,但不同的监测点之间、不同的元素之间季节变化趋势并不一致,反映了在不同的环境下不同的元素含量变化的影响机制存在差异;(2)对于2011年9月的强降水事件,河水的元素含量明显受到稀释作用影响,而洞穴内水体尤其是池水的元素含量变化明显较弱,这反映了洞穴上覆地层对外部降水事件的缓冲作用,特别是洞穴内池水由于存在更复杂的影响机制,其对外界的降水事件的响应最不敏感;(3)在所有监测点,Sr含量和Sr/Ca比值变化均表现出冬春季节相对较高而夏秋季节较低的特点,可能反映了水岩相互作用和大气沉降活动是影响Sr含量和Sr/Ca比值变化的主要机制。这对该地区岩溶洞穴沉积中的Sr含量(或Sr/Ca比值)和87Sr/86Sr比值作为研究大气粉尘活动和冬季风强度变化指标的观点给予了支持。     

长江流域岩溶区资源的开发利用

长江流域是我国岩溶主要分布区,蕴藏的各种资源,对国民经济建设有着十分重要的意义。本文就不同岩溶区蕴藏的地下水资源,地表水能资源、热水资源,岩溶矿产和旅游资源等利用问题,以及一些环境地质问题分别进行了讨论。      

西安灞河流域现代岩溶作用与CO_2吸收量

本文探讨了灞河流域岩溶特征、ＣＯ２估算方法和ＣＯ２吸收量。观测资料表明,灞河流 域河水中ｐＨ值在冬春季高,夏秋季低,而ＨＣＯ３含量通常与ｐＨ相反。河水和黄土地下水中 ｐＨ值、ＨＣＯ３等化学成分含量与北方南部石灰岩区岩溶水基本相同,表明该区现代岩溶作用 明显,黄土地层也在不断吸收ＣＯ２,并对全球碳循环有重要影响。雨水富含ＣＯ２,其中约有 ８２％的ＣＯ２被岩溶过程吸收,１８％左右的随河水流失。根据一个流域ＣＯ２输入量和输出量,可 以计算岩溶过程中 ＣＯ２吸收量。计算表明,灞河流域现代岩溶过程中每年吸收的 ＣＯ２约为５６３２．８ｔ。     

相关和频谱分析法在岩溶系统中的应用研究综述

岩溶含水层由多重含水介质组成,具有高度的非均质性,从系统角度出发,将岩溶系统看作是一个过滤器,将降雨作为输入信号,泉流量、水位、电导率、浊度等物理化学参数作为输出量进行相关和频谱分析是认识岩溶系统内部结构特征的有效方法。文章综述了相关和频谱分析法在岩溶系统研究中的应用,首先介绍了相关和频谱分析法基本理论的形成、发展过程和研究意义,然后总结了如何根据不同的研究目的选择相关和频谱分析法使用的时间序列的长度、周期和类型,最后阐述了该方法应用于岩溶系统分析的局限性。      

荔波小七孔岩溶植被的研究

通过实地调查、样方统计、标本采集等,对荔波小七孔地区岩溶植被的生境条件、区系组成、群落学特征等进行了初步的分析研究。结果表明: 该区植被区系十分丰富,在12km2 的范围内,自然分布的维管束植物高达375种,分别隶属于117科、272属;地理成分也相当复杂,既有世界分布、泛热带分布、热带美洲和热带亚洲间断分布、热带亚洲至热带非洲分布,又有北温带分布、东亚和北美间断分布、西亚至中亚分布和中国特有分布。此外,区内岩溶植被多元顶极演替特征也很明显,常绿阔叶、落叶阔叶与常绿落叶阔叶混交林共存。小七孔的这种植被群落特征主要由其气候、土壤、小生境差异及其相互配置的不同而引起。      

城市屋顶雨水回灌裂隙岩溶含水层的国内外案例介绍——兼对济南市屋顶雨水回灌裂隙岩溶含水层问题的思考

通过监测和分析济南市市区降水、屋面雨水水质和水量过程,屋顶雨水属微污染类水,经前期雨水弃流和预处理达到一定质量标准,通过管井回灌到裂隙岩溶含水层,可用于饮用水供水和保护地下水环境。已做的示踪试验表明,北方岩溶含水介质多属多重裂隙岩溶通道,因此在人工开采条件下,回灌应关注快、慢速流带来的不同水质变化问题,包括屋面雨水与裂隙岩溶介质的水岩作用。澳大利亚的案例说明,裂隙岩溶含水层对不同污染物有着不同的衰变效果。100多年来Mount Gambier市城区雨洪水经非承压石灰岩含水层径流一直排放到作为城市供水的蓝湖,到目前它对蓝湖水质没有表现出任何可量度的损害。但对于济南市的屋顶雨水回灌裂隙岩溶含水层,仍有许多问题需要研究。      

不同类型表层岩溶泉水源划分及对降雨的响应

表层岩溶泉的水文水化学特征是认识岩溶含水介质结构的重要手段。基于泉域水文地质调查,2018年对广西环江木连小流域内降水和泉水流量及电导率进行监测,利用端元模型与电导率频率分布分析方法,解析表层岩溶泉径流来源及对降雨的响应特征。结果表明：（1）年尺度上,受驱替作用排泄的水流分别占季节泉、常流泉总径流的32.3%和23%;(2)次降雨过程季节泉和常流泉径流均以驱替含水层中未联通的“旧水”为主,强降雨条件下存在的雨水稀释现象仅约占3.6%;(3)季节泉在次降雨过程中受多重水流补给且对降雨响应敏感,其中管道流和壤中流分别占23%、34.2%,以基质或岩溶裂隙释放的重力水流仅占10.5%,导致持续供水能力较差;（4）常流泉补给来源单一,次降雨过程中主要受到以基质或岩溶裂隙排泄的重力水补给（77%）,具有较高的有效涵养地下水资源功能及供水可持续性能力。