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2015年  第34卷  第3期

水文地质
西藏搭格架地热区天然水的水化学组成与稳定碳同位素特征
王尊波, 沈立成, 梁作兵, 江泽利, 廖 昱
2015, 34(3): 201-208.
摘要:
为探究青藏高原搭格架地热区地热水、湖水、河水、冰雪融水等天然水体的水化学组成及物质来源控制因子,于2014年8月对该地区进行了考察和取样。利用紫外-可见光分光光度计和ICP-OES测定了水样中各阴、阳离子含量,利用Gas Bench连接同位素质谱仪测定了水样中溶解无机碳(DIC)同位素比值。结果表明,地热水中总溶解固体(TDS)含量为977.13~1 279.50 mg/L,阳离子以K+和Na+为主,阴离子以HCO3-和Cl-为主,湖水的TDS含量为77.81~810.94 mg/L,阳离子以Na+和Ca2+为主,阴离子以HCO3-(CO32-)和SO42-为主,地热水和湖水的水化学类型为HCO3-Na型;河水和冰雪融水的各离子含量较低,水化学类型为HCO3-Ca型;地热水的DIC浓度范围为9.2~15.4 mmol/L,δ13CDIC值为-9.09‰~-0.95‰;湖水的DIC浓度为1.1~9.7 mmol/L,δ13CDIC值为-8.84‰~-0.27‰。根据水化学Gibbs分布模式图判断出区域水化学特征主要受硅酸盐岩风化控制,以钠长石和钾长石风化为主,但是地热水的水化学组分受到硅酸盐岩和蒸发盐岩共同控制。通过碳同位素比值分析对区域主要风化过程中CO2的来源示踪表明,湖区周围的硅酸盐风化其碳源主要为土壤CO2,热泉区硅酸盐水解其碳源为地球深部CO2输入。
西藏日多温泉水化学特征及其物质来源
李明礼, 多 吉, 王 祝, 邬国栋, 姜贞贞, 刘高令
2015, 34(3): 209-216.
摘要:
热泉水的水化学特征包含其形成过程中地质、构造、断裂、蚀变以及环境变化等多种信息,是研究地热流体形成和物质来源最基本和最重要的特征之一。西藏日多温泉发育于古新统典中组(E1d)和下白垩统林布宗组(K1l)地层。水化学特征显示:日多温泉地下热储温度为97.5 ℃~110.1 ℃之间,pH值为中性,水化学类型为SO4·HCO3-Na型,阳离子以Na+、Ca2+、K+为主,阴离子以Cl-、SO42-、HCO3-为主,并富含HBO2、H2SiO3、F、Li、Sr、Cs、As,矿化度介于1 162 mg/L~1 245 mg/L之间,符合理(医)疗热矿泉水水质标准。温泉水富含多种矿物组分的特征,与温泉水循环深度大、地下滞留时间较长(推测大于48 a)、地下热水与火山岩水-岩作用强烈有直接关系。综合研究热矿水的水化学特征,有助于更好地认识热泉水的形成过程,为热泉资源的开发利用和保护提供科学依据。
重庆市主城区岩溶地热水资源的形成与保护
程群, 杨华林, 曾敏
2015, 34(3): 217-227.
摘要:
随着重庆主城区温泉产业的迅速发展,地热开发的风险性和科学管理地热资源的难度加大。本文从热源、补径排条件、持温能力、矿物组分特征等方面对重庆主城区岩溶地热水资源的形成及特征进行了分析,为地热资源的开发和管理提供参考。主城区地热水资源的储量共计342.75×108m3,主要赋存于5大高隆起背斜的三叠系嘉陵江组灰岩,盖层为三叠系上统须家河组和侏罗系红色砂泥岩地层,下部隔热层为三叠系飞仙关组砂页岩。地热水热源主要来自地热增温,地热水补给源于大气降水。其形成过程为:大气降水在华蓥山、铜锣山、大娄山及各背斜槽谷的灰岩出露区下渗形成浅层地下水,部分浅层地下水顺灰岩岩层的孔隙裂隙向深部运移,同时地热水顺构造线方向向南或北倾没端径流,在运移过程中不断溶解和富集矿物盐及微量元素,并以传导型的地热增温方式提高深部循环水的温度,在河流深切峡谷地段或构造薄弱部位出露成泉,或以人工钻井形式排泄。热储层埋深较大,一般为2 000~2 500 m,地热水深部循环缓慢、形成周期长,年龄约8 000~17 000年。近年来,人类活动,特别是隧道开挖对地热水资源造成了严重的影响,建议加强地热资源开发的监管和环境保护,以确保地热资源的可持续利用。
南宁市区地下水水化学特征及形成机制
苗迎, 孔祥胜, 宋朝静
2015, 34(3): 228-233.
摘要:
为了深入研究南宁市区地下水水化学特征、水质情况及地下水质量演变的主要水化学过程,文章采集南宁市区22组孔隙水和7组岩溶水,检测pH值、阴阳离子、溶解性总固体(TDS)和总硬度等化学指标,探讨地下水水化学特征和形成机制。结果表明:研究区孔隙水和岩溶水pH平均值均小于7,两种水TDS和总硬度基本一致,主要的阴离子(HCO3-、Cl-、SO42-)中含量最高的是HCO3-,平均分别为68.08 mg/L和106.68 mg/L;对于阳离子(Ca2+、Mg2+、K+、Na+),研究区孔隙水和岩溶水均表现为Ca2+≥Na+>Mg2+>K+,其中Ca2+的平均含量分别为24.04 mg/L和31.34 mg/L;地下水化学成分主要通过风化-溶滤作用与混合作用形成,地下水水化学类型为HCO3--Ca2+型水;地质环境背景是地下水pH值普遍偏低的主要原因,人类活动对地下水的影响越来越重要,pH值和水化学类型改变均与经济发展、人口增加、工矿企业增加等人类活动密切相关。
基于地下水开发的岩溶地下水系统类型划分方案探讨
陈萍, 王明章
2015, 34(3): 234-237.
摘要:
岩溶山区多年的地下水开发利用实践证明,传统的岩溶地下水系统划分不利于指导岩溶山区勘查找水和地下水资源的开发。为了更好地指导岩溶山区地下水资源的勘查和开发,文章从有利指导岩溶山区地下水勘查和开发利用的角度,在继承传统划分方法的基础上,提出了一种新的以地下水的赋存条件、富集条件,以及开发条件三个层次组合的地下水系统综合划分方法:根据岩溶地下水系统与供水目标在空间上的关系划分为“高位”和“低位”两种类型,根据控制地下水富集的水文地质结构划分为“开放”和“封闭”两个亚类,根据地下水的水动力和排泄特点划分为集中(地下河、岩溶泉)和分散排泄三类系统,并给出了“高位”型地下水系统开发成本低、“封闭型”地下水系统资源丰富,“封闭型地下水系统”是缺水区勘查找水的主要目标,合理的岩溶水系统的开发利用应按照“高位封闭型”、“高位开放型”、“低位封闭型”的顺序进行规划部署,“低位开放型”地下水系统则因富水性差、开发利用成本高可作为储备水源地的建议。
气候环境
重庆芙蓉洞滴水现代次生化学沉积物沉积速率与元素特征
黄春霞, 李廷勇, 韩立银, 李俊云, 袁娜, 王海波, 张涛涛, 赵鑫
2015, 34(3): 238-246.
摘要:
为了探讨芙蓉洞现代沉积物沉积速率和微量元素 (Mg,Sr) 的变化特征、控制机制以及气候环境指示意义,于2010年11月到2013年11月对芙蓉洞5个滴水点进行连续现场监测,并采集现代沉积物样品进行沉积速率计算和微量元素测定。结果显示:(1) 芙蓉洞5个滴水点的现代沉积物沉积速率与滴量、pH、Ca2+浓度以及PCO2等指标的关系表现出多样性。 其中MP4和MP5的沉积速率均与滴量呈正相关 (r=0.75, n=11, p<0.01; r=0.63, n=11, p<0.05),两个滴水点的沉积速率整体表现出雨季高、旱季低的变化规律,表明MP4和 MP5的沉积作用主要发生在雨季,其沉积速率的变化可以对季节性干湿度变化做出响应。(2) 2012-2013年年降水量明显增加,在稀释作用、水岩作用以及植物对元素差异性吸收作用的影响下,各滴水点现代沉积物整体呈现出Mg浓度减小而Sr浓度增大的趋势,Mg/Ca和Sr/Ca比值呈反相关关系,它们响应了年际尺度上降水量增加的气候信息。
重庆市2013年10-12月大气降水中氢氧同位素特征及水汽来源分析
胡菡, 王建力
2015, 34(3): 247-253.
摘要:
文章对重庆市北碚区西南大学2013年10-12月间降水进行收集并测试样品中δD、δ18O值,得到重庆大气降水线方程δD= 8.19δ18O +17.39,r=0.97(p<0.01);发现该地区降水中δ18O与气温、降水量之间存在反温度效应、降雨量效应,但两种效应表现较弱。该地区10-12月大气水汽中的同位素组成复杂,场降水中δD、δ18O的变化受天气因素影响大。为了探明水汽输送过程中δD和δ18O变化,采用HYSPLIT模式追踪并验证该地区场降水的水汽输送轨迹,发现该时段西南季风较弱,主要受西风影响,10、11月水汽主要来源于中国横断山区三江流域,测试表明11月存在台风海燕的水汽输送记录,不同水汽来源对δD、δ18O的影响较大、响应值较好,12月主要来自局地的水汽蒸发。
生态地质
西南岩溶小流域农业可持续发展优化模式研究
戴明宏, 张军以, 王腊春, 苏维词
2015, 34(3): 254-259.
摘要:
以贵州为代表的西南岩溶地区,农业人口众多,水土资源匹配程度低,人地矛盾突出,农业发展环境先天不足,农业发展缓慢。文章通过野外实地考察并结合相关理论分析认为,水土资源匹配问题并不是限制农业发展的关键,其关键在于现行农业发展模式收益普遍较低,农业生产要素外流,导致农业生产模式缺乏创新。现行传统农业发展模式下农户收益低,且农业生产机会成本高,导致农户对农业投入减少,农业生产要素外流严重。而提高农业生产收益就成为促进农业可持续发展的关键。因此,根据因地制宜突出特色、农户生计与环境保护兼顾和“外驱”与“内生”农业创新模式相结合的农业建设和发展原则,发展以商品化有机生态农业的发展模式、乡村旅游及农业生产复合发展模式和区域标准化农业联合生产模式为代表的,以保障提高农户收益为核心的新农业发展模式,从根本上促进生产要素回流农业生产,是实现农业生产创新和持续发展的根本所在。
广西典型岩溶区土壤水分含量空间自相关分析
杨奇勇, 蒋忠诚, 袁道先, 蒋勇军, 沈丽娜
2015, 34(3): 260-265.
摘要:
以广西壮族自治区马山县为研究区,在野外调查、室内实验测试获取182个土壤水分含量数据的基础上,采用半方差函数和Moran’s I统计量对研究区域土壤水分含量的空间自相关关系、空间相关尺度和空间分布规律进行了研究。结果表明:(1)研究区域土壤水含量平均值为16.97%,受结构性因素和随机因素共同作用,土壤水分含量具有中等强度的空间异质性;(2)研究区域土壤水分含量Moran’s I指数为0.423,表明研究区内土壤水分含量存在空间自相关性,在0~21 km和31~34 km范围内土壤水分含量自相关性为正,在21.7~31 km和34~45 km范围内自相关性为负;(3)Lisa聚类图表明,土壤水分含量空间聚集区和空间孤立区相伴存在,其中“高—高”空间聚集主要分布在马山县东北部,“低—低”聚集区主要分布在东南部。“低—低”聚集区和“高—低”孤立区土壤水分含量缺乏风险大。
基于网格GIS的喀斯特石漠化治理过程中生态系统健康变化诊断——以贵州花江示范区为例
陈圣子, 周忠发, 闫利会
2015, 34(3): 266-273.
摘要:
喀斯特石漠化地区生态系统健康是生态建设和石漠化综合治理的目标,以贵州省花江石漠化综合治理示范区为例,运用遥感影像解译方法,结合社会调查与水文气象监测数据,从生态环境支撑系统、资源环境支撑系统和社会经济支撑系统三个方面,构建石漠化治理过程中生态系统健康变化诊断指标体系,在格网GIS技术支持下,对各诊断指标实现5 m×5 m尺度的网格化表达,运用栅格数据的空间叠加方法实现生态系统健康模型诊断,揭示石漠化治理过程中生态系统健康的时间动态与空间格局。结果表明:(1)花江示范区生态系统很健康的区域不存在;(2)近十年来,花江示范区生态系统健康整体状况有所改善,石漠化综合治理取得一定成效,但整体上仍然以不健康和亚健康的区域为主,占区域总面积78.68%;(3)空间上呈现出区域差异的特点,示范区东北部海拔大于1 000 m的峰丛陡坡上生态系统健康状况较差,峰丛洼地区生态系统健康状况则相对较好。
长株潭地区耕地压力的时空变化及驱动因素分析
刘胜峰, 张合平
2015, 34(3): 274-280.
摘要:
利用1997-2010年长株潭地区的土地利用现状数据和社会经济数据,运用耕地压力指数模型和主成分分析法分析了长株潭地区耕地压力的时空分布及驱动因素。结果表明:(1)长株潭地区耕地总量总体呈阶梯减少趋势;(2)整体看,长株潭地区耕地压力指数小于1,耕地压力不明显,但耕地压力指数呈上升-下降-上升走势,耕地压力呈上升势头。(3)具体看,长株潭地区耕地压力:长沙市>株洲市>湘潭市;并且县域空间差异明显,尤其是城区耕地压力指数远大于1,表明城区耕地压力非常大,其他县市压力相对较小。(4)人口快速增长、经济跨越式快速发展、农业机械化普及与农业投入的增加等4个方面是长株潭地区耕地压力变化的主要驱动因素。研究成果有利于提高人们对长株潭地区的耕地保护意识,为促进区域土地合理利用规划,实现两型发展提供科学依据。
近30年黔西喀斯特区典型县域农田土壤有机碳动态研究——以贵州普定县为例
丁长欢, 慈恩, 邵景安, 高岩红, 王莲阁, 谢德体
2015, 34(3): 281-291.
摘要:
文章选取贵州省普定县作为黔西喀斯特区的典型县域,依据1980年第二次土壤普查数据和2011年实测土壤数据,运用土壤类型法,计算该县域近30年(1980-2011年)农田表层(0~20 cm)土壤有机碳(SOC)储量和密度的变化,并借助逐步回归分析,对该县域近30年农田表层SOC动因进行分析,结果表明:(1)普定县近30年来农田0~20 cm表土有机碳库总体表现为基本持平且略有上升的趋势,增幅为0.95%,年均变化量15.31 kg C·hm-2·a-1;(2)不同类型农田土壤的表层有机碳储量和密度变化较大,其中水稻土固碳幅度最大,为28.95%,而山地灌丛草甸土的丢碳最为严重,降幅达70.22%;(3)农田表层SOC密度年均变化量在空间分布上总体表现为县城中部、南部和三岔河及夜郎湖地区呈增加趋势,而在县城以西、以东及斗篷山大部分区域则为下降态势,这主要受土壤类型空间分布差异所致;(4)影响普定县农田表层SOC变化的主要因素有SOC密度初始值(1980年)、C/N、砾石体积比和速效K密度等,其中SOC密度年均变化量与SOC密度初始值和砾石体积比呈负相关,与C/N和速效K密度呈正相关。总的来看,近30年的人为活动对普定县农田表土有机碳总库存未产生负面影响。
技术方法
不同深度岩溶管道的高密度电阻率法反演特征
郑智杰, 甘伏平, 曾洁
2015, 34(3): 292-297.
摘要:
高密度电法在岩溶区找水具有很好的效果,岩溶山区岩溶管道深度各异,为了探寻岩溶管道深度变化下高密度电阻率的响应规律,本文以高密度电阻率法原理为基础,采用高密度电阻率法微测系统,利用铜柱体模型,模拟均匀介质下不同深度岩溶管道的高密度电阻率响应特征。结果表明:当岩溶管道深度大于15倍电极距时,矩形AMN装置和滚动MNB装置未能探测到该深度的岩溶管道;当岩溶管道深度小于10~11倍电极距时,矩形AMN和滚动MNB装置联合能较精准地定位岩溶管道在平面上的投影位置;岩溶管道反演异常的横向宽度始终大于真实异常横向宽度,反演异常顶部埋深小于或等于真实异常顶部埋深,且岩溶管道深度越浅,反演异常体的形态、大小、埋深越接近真实异常;随岩溶管道深度的增加,岩溶管道的矩形AMN装置和滚动MNB装置异常反演形态由椭圆向半椭圆、弓形变化,直至消失。
基于RapidEye遥感影像的比值密度分割法在岩溶石漠化调查中的应用——以云南鹤庆县为例
涂杰楠, 杨亮, 梁丽新, 童立强, 郭兆成, 刘婷, 贺鹏
2015, 34(3): 298-307.
摘要:
高分辨率遥感图像是大比例尺石漠化遥感解译工作的重要信息源。文章以云南省鹤庆县为研究区,采用2011年RapidEye多光谱遥感影像,在对灰岩与针叶林—草体混合标准光谱曲线及不同裸岩率亮度值剖面曲线分析的基础上,运用波段比值法和密度分割法,结合野外现场踏勘和地理底图,开展大比例尺石漠化遥感解译,获得如下调查结果:全县石漠化面积为188.82 km2,占全县总面积的8.13%,占岩溶面积的25.48%,其中重度面积有10.31 km2,占石漠化总面积的5.46%,中度面积有42.28 km2,占石漠化总面积的22.39%,轻度面积有136.23 km2,占石漠化总面积的71.15%。野外验证石漠化等级判对率为84%,达到技术规范要求,这表明文章采用的方法可有效运用于大比例尺岩溶石漠化信息的提取。

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《中国岩溶》编辑部
2022年4月20日