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2023年  第42卷  第5期

中国北方岩溶理论研究——山东专辑
济南四大泉群附近补给路径及补给比例研究
李常锁, 高帅, 殷延伟, 逄伟, 孙斌, 柳浩然, 陈奂良, 刚什婷, 邢立亭, 耿付强
2023, 42(5): 875-886. doi: 10.11932/karst20230501
摘要:
济南地区岩溶大泉是集供水、旅游、生态等功能于一体的重要自然资源,但随着经济社会的快速发展,人类活动影响不断增强,各岩溶大泉受到水质劣化、流量衰减的威胁。为了明确济南四大泉群附近主要补给路径,更加科学合理的保护泉水资源,文章采用流速流向定量分析、地下水流场分析、水化学同位素分析、聚类分析、三端元混合比计算等研究方法,分析了济南四大泉群主要补给路径,定量计算了各泉群补给路径贡献比例。研究表明,四大泉群的主要补给路径可划分为西部、南部、东南部补给路径,每个泉群受到不同补给路径的混合补给作用,其中趵突泉、黑虎泉、五龙潭、珍珠泉泉群的主要补给来源分别为南部补给路径(流量占比40.21%)、东南部补给路径(流量占比47.42%)、西部补给路径(流量占比47.13%)、南部补给路径(流量占比51.04%),研究工作可为我国北方岩溶大泉成因机制和生态保护提供参考。
不同地质背景下北方岩溶作用强度研究
刘文, 徐聪聪, 于令芹, 李海翔, 卢茜茜, 朱钦锋, 柳浩然
2023, 42(5): 887-897. doi: 10.11932/karst20230502
摘要:
岩溶作用过程可形成碳汇是不争的事实,为进一步探索不同地质背景对岩溶作用的影响机制,选取典型北方岩溶泉域−济南趵突泉泉域补给区为研究区,采用标准溶蚀试片法进行野外现场试验。结果表明,下伏岩性为花岗岩、碳酸盐岩、黄土、页岩的各试点平均溶蚀速率分别为:3.49、0.26、0.11、0.09 mg·cm−2·a−1;碳酸盐岩、黄土、页岩分布区溶蚀速率大气 > 地表 > 壤中,且壤中部分呈随深度增加而降低的趋势,而在花岗岩分布区则呈完全相反。分析发现,土壤水与溶蚀速率相关性远高于CO2,是北方岩溶区岩溶作用进行的限制因子。本研究结果有助于认识半湿润气候条件下岩溶碳汇机制,为北方其他岩溶区乃至整个同类型岩溶区相关研究的开展积累了经验。
长时间尺度下济南泉水动态特征与驱动因素演变分析
孙斌, 李常锁, 许庆宇, 高帅, 刘春伟, 邢立亭, 于令芹
2023, 42(5): 898-906, 916. doi: 10.11932/karst20230503
摘要:
为识别60多年济南市区泉水动态变化规律,以长系列动态监测资料为基础,利用相关分析、偏相关分析、回归分析及水均衡分析等方法,对泉水动态变化特征及其自然−人类活动等影响因素进行分析。结果表明:济南市区四大泉群动态经历了壮观喷涌、景观衰减、长期间断断流和调控复涌四个变化阶段,总体表现为驱动因素逐渐增多,泉水复涌前降水量影响逐渐减弱,开采量、城市建设及水利工程影响逐渐增强,复涌后人工调控占据主导作用。定量识别出:一阶段主控因素为降水量和开采量,平均影响量58.17、−9.58万m3·d−1,二阶段主控因素降水量、开采量和水利工程,平均影响量52.01、−42.61、−5.98万m3·d−1,三阶段主控因素为开采量、降水量、水利工程和城市建设,平均影响量−51.82、51.42、−6.92、−2.40万m3·d−1,四阶段主要受控降水量、开采量、生态补源、城市建设和水利工程,平均影响量为55.38、−25.44、10.36、−8.99、−6.56万m3·d−1。相关研究可为北方岩溶泉水保护提供依据。
玉符河外源回灌对岩溶地下水影响研究
丁冠涛, 李常锁, 魏善明, 王少娟, 李岩, 卢茜茜, 孙斌, 柳浩然
2023, 42(5): 907-916. doi: 10.11932/karst20230504
摘要:
为缓解济南市的泉水保护与城市供水矛盾,玉符河先后实施了多期地表水回灌补源地下水工程,对维持泉水持续喷涌下城市正常取用地下水起到了重要作用。外源水水质与当地岩溶水差异明显,长期回灌将对岩溶水产生一定影响。针对这一问题,以2021—2022年玉符河的回灌补源为例,利用同位素试验和水化学综合分析等多种手段相结合的方式,研究玉符河流域岩溶水受外源水补给的影响,分析影响区内地下水水化学特征及其组分的变化趋势。结果表明:玉符河回灌对岩溶水有一定的补给作用,根据其补给的程度将研究区分成三个区带,在河岸东侧Ⅰ区范围内河流入渗补给占50%以上,是主要的影响区;城区泉群位于Ⅲ区内,水质受玉符河补源影响有限,但水位会有一定的抬升。自玉符河至Ⅲ区,水化学类型由SO4·Cl-Na·Mg型逐渐向HCO3-Ca·Mg型过渡,由于兴济河的调水补源,泉群地下水类型又转变为HCO3·SO4-Ca·Mg型。影响区内岩溶水各离子含量变化主要是河水与岩溶水的物理混合引起,同时伴随着水岩平衡的改变。补源经过一个水文年后,各离子逐步接近原来含量水平。研究成果为科学实施玉符河回灌补源提供了依据,对促进保泉与供水的有机统一具有一定意义。
济南市区泉水与东、西郊岩溶水水力联系研究
于令芹, 林广奇, 刘媛媛, 齐欢, 孟庆斋, 马河宽, 江露露, 刘春伟
2023, 42(5): 917-930, 955. doi: 10.11932/karst20230505
摘要:
为查明济南市区泉水与西郊、东郊岩溶水的水力联系,从地层结构、水动力场角度,结合抽水试验、示踪试验和水化学分析等方法研究泉水与岩溶水之间的关系。结果表明,济南市区和西郊之间的刘长山—郎茂山—万灵山一带存在地下水径流通道。刘长山北侧槐苑广场—九中—十四中一带,在埋深350 m处揭露连续的岩溶含水地层,并存在垂向径流通道,市区泉水和西郊岩溶水通过刘长山北侧侵入岩体接触带以下的三山子组含水层连通。市区与东郊之间的燕翅山—七里河一带受舌状侵入岩体的影响,两侧地下水流场存在差异,但山东大学洪楼校区以北埋深485 m处揭露连续的岩溶含水地层,市区泉水和东郊岩溶水可通过侵入岩体接触带以下的三山子组含水层连通。水化学分析结果表明市区泉水与西郊、东郊岩溶水水化学类型一致,具有相同的演化环境。
基于小波分析的济南西郊地下水位对降雨响应机制研究
赵振华, 罗振江, 黄林显, 邢立亭, 李洪涛, 孙虹洁
2023, 42(5): 931-939. doi: 10.11932/karst20230506
摘要:
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。
泰安旧县水源地地下水位动态特征及可开采量研究
魏凯, 王延岭, 赵志伟, 吴亚楠, 翟代廷, 闫佰忠
2023, 42(5): 940-955. doi: 10.11932/karst20230507
摘要:
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md−1,其中旧县水源地可开采资源量为3.2~3.5万md−1
胶东半岛岩溶发育程度分区研究——以烟台市中桥地区为例
杨宁, 史猛, 殷焘, 于林弘, 王元峰, 张杰, 冯培培
2023, 42(5): 956-968. doi: 10.11932/karst20230508
摘要:
中桥位于胶东半岛东部臧家庄盆地,是胶东地区典型灰岩分布区,区内岩溶较发育并已多次发生岩溶塌陷地质灾害。为查明中桥岩溶发育分布特征、发育程度及分布规律,为下一步中桥岩溶塌陷地质灾害治理提供依据,采用岩溶地质调查、地球物理勘探、地质钻探、抽水试验等综合研究,查明该地区可溶岩地层主要为蓬莱群香夼组两段灰岩,分布类型有裸露型、覆盖型和埋藏型;岩溶发育形态以开放式溶隙、溶洞为主,少部分地区发育溶孔;岩溶发育程度与地层纯度、岩溶裂隙含水岩组富水性强弱、溶隙率与溶洞率的高低呈正相关;采用层次分析法将研究区岩溶发育程度划分为发育区、较发育区、中等发育区、弱发育区和不发育区五个等级,研究结果为中桥地区岩溶塌陷地质灾害预防与治理提供地质依据。
基于水化学同位素技术的地热储层成因模式对比分析——以鲁西北埕宁隆起区为例
崔锐, 王学鹏, 冯波, 刘曦遥, 冯守涛, 刘帅
2023, 42(5): 969-981, 994. doi: 10.11932/karst20230513
摘要:
埕宁隆起区是我国重要的地热资源富集地区之一,了解地热田的成因模式对于地热资源的可持续开发利用具有重要意义。采用水化学同位素手段,对埕宁隆起区馆陶组砂岩热储和寒武−奥陶系岩溶热储成因进行对比分析,结果表明:砂岩热储地热水是地质历史时期的大气降水入渗补给的产物,为侧向径流补给水,而岩溶热储地热水不是直接来源于大气降水的就近入渗补给,而是经过较长距离的径流过程,具有明显的氢氧漂移现象。两套热储地热水补给高程、热储温度及热水循环深度分别为459 m和557 m、66 ℃和72 ℃、1 420 m和1 795 m。此外,研究成果还揭示埕宁隆起区地热水补给区位于泰山地区,其地热系统热源为地壳深部及少部分上地幔传导热流。
基于多变量统计分析和水化学特征的海水入侵特征研究——以青岛市崂山区为例
刚什婷, 吕明荟, 卢茜茜, 高帅, 赵志强, 陈奂良, 彭同强, 王玺, 邢立亭, 李莉霞
2023, 42(5): 982-994. doi: 10.11932/karst20230509
摘要:
沿海地区地下水环境问题日益突出,进行地下水水化学特征及演化规律的研究,能够更有效地开展地下水环境的监测和保护。以青岛市崂山区地下水为研究对象,综合运用统计分析、主成分分析、Piper图解法、HFE-D图解法、Chadha’s矩形图法等方法,对研究区海水入侵特征与地下水化学特征演化进行分析,探究地下水水化学特征及演化规律,并进一步评价了海水入侵现状。结果表明,研究区地下水以Na+、Ca2+、Cl、${\rm{SO}}_4^{2-}$为主要优势离子,地下水化学类型多为Cl·SO4-Na型和SO4·Cl-Ca·Mg型。地下水中Cl浓度变化幅度较大,且其均值超出了有无海水入侵的分界值(250 mg·L−1),地下水可能发生一定程度的海水入侵;青岛市崂山区地下水呈中性至弱碱性(pH均值=7.0~8.0),是沿海地区长期的水文地球化学过程的影响;地下水化学变化主要受自然因素(岩石与水的相互作用)或人为因素(农业和家庭活动)的控制;采用反距离加权(IDW)方法,结合地理信息系统(GIS),进行海水入侵位置的空间映射,研究结果表明崂山区海水入侵主要分布于江家土寨东−浦里社区北入侵段,王哥庄−港西−港东入侵段、仰口湾入侵段、登瀛村−栲栳岛入侵段。
基于小波变换方法的济南市区泉水影响因素研究
刘春伟, 齐欢, 林广奇, 柳浩然, 逄伟, 于令芹, 马河宽
2023, 42(5): 995-1004. doi: 10.11932/karst20230510
摘要:
济南市区泉水的喷涌主要受大气降水和地下水开采等因素的影响,为查明降水量和地下水开采对济南市区泉水的影响,选取济南市区、济南西郊和济南东郊的水源地十年开采量数据,以及同期市区泉水位动态观测数据和降水量数据,采用交叉小波变换、小波相干谱和多元小波相干谱的方法进行分析。结果表明:①市区泉水位与降水量、地下水开采量均存在约1 a的频域周期,市区泉水位滞后于降水量133.22 d,市区泉水位与济南西郊开采量和济南东郊开采量的响应时滞分别为125.43 d和83.85 d,济南市区泉水与济南西郊地下水、济南东郊地下水存在水力联系;②济南市区泉水位与降水量的平均小波相干值(AWC)为0.58,市区泉水位与济南西郊开采、市区开采和济南东郊开采的AWC分别为0.47、0.40和0.32,PASC分别为13.90%、16.81%和10.09%,在研究期开采条件下,降水量和岩溶地下水开采量对市区泉水位的影响明显,市区开采对市区泉水位的影响最大,济南东郊开采对市区泉水位的影响最小;③在两种影响因素的作用下,降水量和济南西郊开采量、降水量和市区开采量两种组合可以作为市区泉水位变化的最大影响因素;在三种影响因素的作用下,降水量和济南西郊开采量、市区开采量组合可以成为市区泉水位变化的最大影响因素。
鲁中隆起北缘地热区岩溶热储水化学特征及形成机理
江露露, 隋海波, 康凤新, 李常锁, 魏善明, 于令芹, 李越
2023, 42(5): 1005-1026, 1036. doi: 10.11932/karst20230514
摘要:
通过研究鲁中隆起北缘岩溶热储地热水水化学特征,分析岩溶热储地热水的形成机理。以鲁中隆起北缘地热区内32个地热井为研究对象,采用Piper图解、Schoeller图解、离子组分比率特征、同位素特征、Na−K−Mg平衡图解、矿物饱和指数计算与评价等方法,研究地热水的补给来源、水岩作用过程、运移途径、循环演化特征和形成机理。结果表明:在岩溶地下水向地热田径流方向上,岩溶地下水的水化学类型与地热水的明显不同,岩溶水的TDS含量呈增加趋势,而${\rm{HCO}}_3^{-}$含量百分比呈现降低趋势;同一地热田区段的地热水水化学成分相似、水化学类型相同。研究区地下热水中微量组分F、Li、Sr、偏硅酸等含量表现出增加的趋势。通过使用玉髓地热温标计算的地热区岩溶热储温度为39~70 ℃,地热水的循环深度为856~1 877 m,结合测温曲线特征分析,确定研究区地热系统为对流−传导型。水文地球化学演化、离子组分比率、同位素等多种分析方法,揭示出岩溶热储地热水的补给来源为地热区南部泰山北麓山区晚更新世寒冷气候条件下古大气降水的入渗;大气降水入渗补给岩溶含水层后,经地下水深循环径流运移,在大地热流、地下水运移传导−对流加热作用下形成地热水。
章丘百脉泉群核心出露区水文地质特征及敏感保护区划分
刘玉想, 卢茜茜, 刘媛媛, 王少娟, 丁冠涛, 韩昱
2023, 42(5): 1027-1036. doi: 10.11932/karst20230511
摘要:
为了查清章丘百脉泉出露区浅部微观地质条件及其与泉水的关系,通过物探、钻探、水位观测等多种手段,查明断裂构造发育特征,刻画泉水出露区浅部地层结构,分析出露区泉水喷涌主要影响因素,划分敏感保护区范围。结果表明:出露区断裂构造极为发育,共发育5条断层、1个破碎带,为岩溶水上涌提供了通道;卵砾石层在断裂两侧普遍发育,呈现中间厚向两侧变薄并逐渐尖灭的特征,卵砾石层为泉水上涌后提供了赋存空间,在埋藏较浅处涌出成泉。出露区影响泉水喷涌的主要因素为断裂构造的控制作用和卵砾石层的连通、透水作用。综合断裂构造和卵砾石层的发育厚度划分了敏感区和较敏感区,面积分别为0.78 km2和0.67 km2
基于小波分析的趵突泉地下水补给范围探讨
齐欢, 董梦宇
2023, 42(5): 1037-1046. doi: 10.11932/karst20230512
摘要:
为查明济南趵突泉地下水补给范围以及市区、西郊对趵突泉的补给范围所占比例,选取2010—2020年趵突泉泉域20个地下水长期监测点的岩溶水位数据,采用交叉小波变换的方法对地下水位与降水量的时滞进行分析,并结合泉水的功能分区对趵突泉地下水补给范围进行探讨,计算市区、西郊对趵突泉的补给范围所占比例。结果表明:(1)随着地下水径流长度的增加,地下水位对降水时滞呈现增大的趋势,从78.58 d增大至129.22 d,济南西郊的时滞变化梯度大于济南市区;(2)玉符河下游地下水补给范围大,径流路径长,河流沿线地下水位对降水量的时滞大于两侧;刘长山−郎茂山−万灵山一带地下水径流路径较短,岩溶富水性较差,地下水位对降水量的时滞小于两侧;济南市区与西郊地下水存在水力联系;(3)选取趵突泉水位与降水量的时滞等值线为趵突泉补给范围的北边界,东边界为东坞断裂,西边界为马山断裂,南边界为地表分水岭,趵突泉的补给范围为1 390.54 km2。(4)济南西郊对趵突泉的补给范围为1 133.09 km2,市区对趵突泉的补给范围为257.45 km2,西郊和市区对趵突泉的补给范围面积比值为4.4∶1。
山东省肥城断块岩溶水系统地下水水化学特征及演化分析
张文强, 滕跃, 唐飞, 王金晓, 许庆宇, 张海林
2023, 42(5): 1047-1060, 1084. doi: 10.11932/karst20230515
摘要:
地下水是肥城地区最主要的供水水源,近年来受到工农业生产、煤矿开采、闭坑、矿井排水等人类活动影响,肥城地区地下水动力场及化学场都发生了变化,为查明地下水的环境质量状况,文章在研究水文地质调查和样品采集分析基础上,综合运用数理统计方法、水化学方法(Piper三线图、Gibbs模型、矿物饱和指数、离子比例分析)等,探讨肥城断块地下水水化学特征及演化规律。结果表明:(1)研究区地下水均呈弱碱性,$ {\mathrm{C}\mathrm{a}}^{2+} $、$ {\mathrm{M}\mathrm{g}}^{2+} $、$ {{\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}}_{3}}^{-} $和$ {\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}^{2-} $为主要离子,主要来源于方解石、白云石及石膏溶解;矿物饱和指数表明方解石和白云石绝大多数处于饱和状态,石膏和岩盐矿物呈溶解未饱和状态。(2)区内岩溶水化学类型主要为$ {\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}}_{3}-\mathrm{C}\mathrm{a}\left(\mathrm{M}\mathrm{g}\right) $型,其次为$ {\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}}_{3}·{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}-\mathrm{C}\mathrm{a} $型和$ {\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}}_{3}·\mathrm{C}\mathrm{l}-\mathrm{C}\mathrm{a} $型。孔隙水主要为$ {\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}·{\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}}_{3}-\mathrm{C}\mathrm{a} $型、局部出现$ {\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}{·\mathrm{N}\mathrm{O}}_{3}-\mathrm{C}\mathrm{a} $型。河流水化学类型相对复杂,包括$ {\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}·{\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}}_{3}-\mathrm{C}\mathrm{a}·\mathrm{N}\mathrm{a} $型、$ \mathrm{C}\mathrm{l}·{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}-\mathrm{C}\mathrm{a}·\mathrm{N}\mathrm{a} $型等。(3)区内地下水中$ {\mathrm{C}\mathrm{l}}^{-} $、$ {\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}^{2-} $和$ {\mathrm{N}\mathrm{O}}_{3}^{-} $含量相比1999年、2013年显著升高。裂隙水及岩溶水水质整体较好,局部呈点状变差,孔隙水及河水水质普遍较差,影响区域地下水水质的主要因素有化肥施用、禽畜养殖、生活污水下渗以及煤矿排水等。
基于长期监测的济南趵突泉水文地球化学演化规律研究
柳浩然, 张文强, 刘文, 马雪莹, 关琴, 张海林
2023, 42(5): 1061-1073. doi: 10.11932/karst20230516
摘要:
为了做好泉水保护工作,文章基于济南趵突泉60多年水文地球化学监测数据,动态分析趵突泉水文地球化学演化规律。结果显示:济南趵突泉水中${\rm{HCO}}_3^{-}$、Ca2+分别为阴、阳离子优势离子,${\rm{SO}}_4^{2-}$、Cl、Na++K+等占比逐渐增加,水化学类型以HCO3-Ca型为主,且呈现多元化、复杂化趋势;趵突泉水化学组分主要来源于水−岩作用,主要受碳酸盐岩和硅酸盐岩矿物风化溶解的共同作用,且呈现出向硅酸盐岩风化溶解偏移的趋势,Cl存在除岩盐矿物溶解外的其他来源并逐年增加,石膏溶解作用产生的Ca2+、${\rm{SO}}_4^{2-}$浓度逐渐增加,指示了石膏溶解作用在不断增强。氯碱指数反映了趵突泉水存在反向阳离子交换作用,且枯水期较丰水期强。矿物饱和指数指示了趵突泉总体处于过饱和状态,且总体上丰水期较枯水期、平水期偏高。研究表明,济南趵突泉水文地球化学特征主要受水−岩作用控制,农业活动、生活污水和人工补源等人类活动因素在不同历史时期对趵突泉水化学组分产生影响。
淄博市刘征水源地西张井群岩溶地下水硫酸盐溯源分析
刘治政, 李双, 刘柏含, 张学松, 刘华峰, 彭俊峰, 刘运德
2023, 42(5): 1074-1084. doi: 10.11932/karst20230517
摘要:
淄博市刘征水源地位于北方典型岩溶区,承担着当地居民和企业供水的任务,具有重要的战略保障地位。水源地水质整体较好,但西张井群硫酸盐、总硬度、氨氮等指标超出地下水Ⅲ类水标准。为查明西张井群硫酸盐的来源,开展了综合溯源分析,通过水文地质调查、水化学分析、示踪试验、同位素指示分析等综合手段研究,推测西张井群岩溶地下水硫酸盐主要来源于水源地的“特殊补给区”王寨盆地中的A污染源,其次来源于大气降水和其它未知因素。
基于发生指数的临沂岩溶塌陷预警模型研究
邹连庆, 褚福建, 王振涛, 姚春梅, 陈亚男, 廉波, 魏忠爱, 蒙永辉
2023, 42(5): 1085-1097. doi: 10.11932/karst20230518
摘要:
临沂市区中奥陶系灰岩岩溶发育,第四系覆盖层较薄,具备岩溶塌陷发育条件。20世纪80年代至21世纪初期岩溶塌陷灾害频发。文章以临沂市区岩溶塌陷作为研究对象,对其分布规律及影响因素进行了研究,提出了基于岩溶塌陷发生指数的预警模型,该模型以水位为主控监测因素,多因素叠加综合判定进行预警,并使用历史数据对模型进行验证,结果表明:该模型在临沂市城区重点监测区预警结果验证的可靠性较高,可为其他地区岩溶塌陷地质灾害监测预警提供借鉴。
生态地质
岩溶断陷盆不同深度土壤微生物量碳氮对植被演替的响应
严嘉慧, 邱江梅, 李强
2023, 42(5): 1098-1105. doi: 10.11932/karst20230519
摘要:
为了解岩溶断陷盆地底部不同植被类型土壤微生物量碳氮(MBC、MBN)含量的变化,以中国西南典型生态脆弱区云南省岩溶断陷盆地底部原始森林、草地、人工林、灌丛和玉米地土壤为研究对象,探究土壤微生物量碳氮对植被类型的响应。结果表明:灌丛类型土壤微生物量碳氮含量最高,微生物量碳氮含量随植被正向演替呈现先增大后减小的趋势;各植被类型土壤微生物量碳含量随土层深度增加而降低。多因素方差分析出土层深度和植被类型是土壤微生物量碳含量的显著影响因素(P<0.05),其中土层深度是土壤微生物量碳含量的极显著影响因素(P<0.01)。
广西岩溶区灌木林地凋落物—土壤碳、氮、磷化学计量特征
岳祥飞, 李衍青, 刘鹏
2023, 42(5): 1106-1116. doi: 10.11932/karst2023y032
摘要:
文章对广西7个典型岩溶石山区(隆林各族自治县、凌云县、东兰县、河池市金城江区、罗城仫佬族自治县、融水苗族自治县和桂林市雁山区)、63个灌木林地样方土壤及环境因子进行取样和调查,研究典型岩溶区土壤和凋落物有机碳(C)、全氮(N)和全磷(P)的化学计量特征及其影响因素。结果表明:(1)研究区灌木林地0~40 cm土壤C、N、P平均值分别为31.90 g·kg−1、3.95 g·kg−1和2.65 g·kg−1,变异系数分别为40.13%、41.46%、65.24%;C/N、C/P、N/P平均值分别为8.10、14.82、7.80,变异系数分别为14.88%、48.78%和41.33%;0~20 cm土壤C/N、C/P、N/P值略高于20~40 cm土壤;0~20 cm和20~40 cm土壤C/N、C/P和N/P组间均存在显著差异;(2)土壤养分元素含量之间均存在极显著相关性,土壤养分元素生态化学计量特征与凋落物N、P含量显著正相关,与凋落物C/N显著负相关;土壤P含量与海拔显著正相关,土壤C/N与年平均气温呈负相关关系;年平均降水量与土壤C、P呈中等负相关关系;年平均气温与土壤C、C/N、C/P呈负相关关系,与土壤N呈正相关关系。广西岩溶区土壤和凋落物均具有低碳高磷的特征,凋落物氮、磷是影响岩溶灌丛土壤养分化学计量特征的重要因子,年均温升高会促进土壤N增加,降低土壤C/N,年均降水量增加会降低土壤C、P含量。
广西喀斯特地区植被生态质量多尺度时空演变分析
莫建飞, 陈燕丽, 莫伟华
2023, 42(5): 1117-1130. doi: 10.11932/karst2023y037
摘要:
为更客观监测评估喀斯特地区植被生态质量状况及阐明植被生态质量不同时间尺度的时空异质性特征,基于多年植被净初级生产力(NPP)、湿润指数(MI),建立植被净初级生产力极大值(NPPm)边缘函数,并结合植被覆盖度,构建出广西喀斯特地区植被综合生态质量模型(MQI),以分析2000—2019年该地区植被生态质量多尺度时空演变特征。结果表明:(1)植被NPPm是随气候条件变化的动态值,不同植被类型生产潜力对气候条件的响应不同,其中农田植被响应最敏感,灌草次之、森林最弱;(2)广西喀斯特地区月份与季度植被生态质量指数呈抛物线形式,年度植被生态质量指数呈波动式增加,年际植被生态质量发展经历了缓慢增长、逐步增长、迅速增长、显著提升4个演变阶段,且植被生态质量由广西喀斯特地区东北部向西南部、北部向南部逐渐递增,总体良好;(3)2000—2019年,广西喀斯特地区植被生态改善指数为0.71/20 a,98.83%的区域植被生态质量在20 a期间呈上升趋势,大部区域植被生态改善良好,这主要得益于退耕还林、石漠化治理工程和良好气候条件;(4)此植被生态质量模型区域适宜性较高,能精细化、精准化反映广西喀斯特地区植被生态质量的时空演变特征。