中国岩溶

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2024, 43(3): 491-499. doi: 10.11932/karst20240301

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313

75

摘要:
钻孔是揭露含水层结构和开展地下水监测的重要载体。在场地地下水监测中，不分层的丛式钻孔存在成本高、代表性不全等缺陷。“一孔多层”分层监测对水头或溶质分布的区分度高，在孔隙和裂隙含水层应用广泛，但岩溶介质因结构复杂，极少有案例研究。文章对丫吉试验场西坡径流小区的一个钻孔(ZK6)进行分层并开展监测。依据钻孔岩芯编录资料、抽水试验以及水化学与温度测孔的结果，判断岩溶发育的特征，确定将ZK6孔划分为四层，实施了钻孔封隔。对四个层位的水文观测发现，四个层位的水位动态对降雨的响应有较大差异。其中，第一层一个水文年中无水和充水状态时长分别占79%和21%，说明该层的岩溶介质处于充水和无水交替，且更多时间处于无水状态；第二层水位响应滞后明显；第三层和第四层水头差异表现出地下水排泄区的水头垂直分布特征。ZK6孔四个层位的水化学存在差异，表明岩溶介质结构的差异不仅影响了水文过程也影响水化学特征。第四层的电导率基本稳定在450 μS·cm⁻¹，而第二层因表层元素积累和水更新速率慢，电导率是第四层的2倍，第一层电导率的剧烈变化则反映表层岩溶带受到降雨补给影响最为强烈。综合钻孔分层的水文和水化学特征，认为第一至第四层分别代表表层岩溶带、裂隙基质带、上部饱水带和下部饱水带。岩溶山坡的“一孔多层”分层技术难度大，但一旦实现不仅可以认识岩溶垂向分带的水动力机制，也为地下水分层开发利用技术突破提供了可能。

济南泉域岩溶水系统溶解性有机质的光谱特性及指示作用

刘丹, 田婵娟, 陈学群, 徐丹丹, 管清花, 辛光明

2024, 43(3): 500-512. doi: 10.11932/karst2024y022

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144

190

摘要:
选取济南泉域岩溶水系统为研究对象，在分析水化学特征的基础上，采用紫外—可见光光谱、三维荧光光谱和平行因子分析方法，识别岩溶水系统中溶解性有机质（DOM）的组分、来源及其空间分布特征，探讨影响DOM分布特征的控制因素及其指示作用。结果表明：识别出的岩溶水系统中3种主要荧光组分分别为腐殖质物质、类蛋白色氨酸和类蛋白酪氨酸，间接补给区以腐殖质物质组分为主（31%），直接补给区和汇集排泄区以类蛋白色氨酸物质为主(48.5%和45.6%)。岩溶地下水DOM处于弱腐殖化水平，在微生物活动影响下以内源输入为主。腐殖质物质与TDS、Ec、K⁺、Mg²⁺等水化学指标显著相关；类蛋白色氨酸、类蛋白酪氨酸与微生物作用关系密切，可作为评价岩溶水系统生态及脆弱性的指标。

基于优化DRASTIC模型的地下水污染风险评价研究——以山东省辖南水北调区域为例

刘红, 张君, 于桑, 张立, 陈昊, 鲁晓威, 乔月

2024, 43(3): 513-526. doi: 10.11932/karst20240302

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83

185

摘要:
基于南水北调工程对沿线区域提出的水质保障要求及生态可持续发展的需要，对地下水的污染防范和治理已成为研究重点。为查明山东省辖南水北调沿线地区的地下水污染风险，通过对地下水污染源荷载、生态脆弱性以及功能价值三个方面的评价构建地下水污染风险评价体系。通过污染物毒性、排放量及排放可能性对污染荷载进行定量、定性的分析；引入土地利用、土壤氧气含量等数据优化DRASTIC体系，构建DRASTOL模型；利用InVEST模拟的生境质量、夜间灯光系数以及研究区敏感的地下水F⁻、${\rm{SO}}_4^{2-}$等评价因子评估地下水功能价值。发现研究区地下水污染荷载结果整体较低，脆弱性中等偏高，功能价值中等偏低。叠加处理3个结果得到地下水污染风险数据分布状态，整体中等偏下。其中较高、高等级污染风险区域总面积约为7 444.88 km²，占比约为20.17%，主要分布在菏泽市中部，济宁市中部、西南部，枣庄市西北部，泰安市中部、东部，钢城区南部，该区域地下水位埋深较浅，自然环境下较大的降水易携带地表污染物渗入地下；富水性强、工业及采矿用地密集且排放的污染物毒性较强；高强度的社会经济活动易产生较多污染物，多因素综合影响导致该区域地下水的污染风险指数较高。

浙南仙居盆地水化学特征及成因分析

周施阳, 董好刚, 李立湘, 袁东方, 卢丽, 姚飞延, 向翻, 陈林, 王震威, 吴鑫

2024, 43(3): 527-537. doi: 10.11932/karst20240303

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134

196

摘要:
仙居盆地是浙南诸河流域主要盆地和社会经济活动区域。为揭示盆地内地表水和地下水的水化学特征，综合利用数理统计、Piper三线图、主成分分析和离子比等方法对盆地内地表水及浅层地下水进行水化学统计分析及成因判别。结果表明，仙居盆地水化学类型主要为HCO₃-Ca·Na型，阳离子以Ca²⁺、Na⁺为主，阴离子HCO$_3^{-}$为主。${\rm{NO}}_3^{-}$、Cl⁻变异系数较大；地下水溶解性总固体为45.50~288.00 mg·L⁻¹，地表水为20.10~95.80 mg·L⁻¹。盆地内水化学特征主要受岩石风化及人类活动影响，Ca²⁺、Mg²⁺、HCO$_3^{-}$主要来源于硅酸盐岩溶解，其次为碳酸盐岩；K⁺、Na⁺、Cl⁻主要来源硅酸盐岩溶解，部分来自于人类活动输入；NO$_3^{-}$则主要来源于人类活动，其中地表水质量主要受工矿业的影响，地下水质量受工矿活动及农业、生活污水等多种因素影响。研究成果可为区域水资源合理开发利用及保护提供依据。

云南白水台泉水地球化学特征及其气候环境指示意义

赵茜, 徐洪阳, 甘海伶, 叶爱华, 周立旻, 郑祥民

2024, 43(3): 538-551. doi: 10.11932/karst20240304

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108

192

摘要:
为研究岩溶地下水的水文地球化学演化特征，对云南白水台地区雨水和泉水中氢氧稳定同位素（δD、δ¹⁸O）组成和微量元素含量进行了为期近5年（2018年1月至2022年10月）以月为频率的连续监测。结果表明：（1）白水台雨水中δD、δ¹⁸O具有明显的季节性变化特征，均表现为雨季偏轻，旱季偏重，主要受到水汽来源与蒸发条件的影响；（2）白水台泉水受当地大气降水补给，其δD、δ¹⁸O经历了石灰岩基层中不同通道、裂隙网络中的新、老水混合导致的同位素调蓄平滑作用以及与深部来源CO₂的氧同位素交换作用，修正性继承了雨水中δD、δ¹⁸O的部分特征；（3）泉水中Ca、Mg、Sr、Ba、Si等元素主要来源于喀斯特水体侵蚀下围岩的溶解，其含量变化可能指示了降水量的变化；而Fe、Al、Mn等元素主要来源于大气降水对上覆土壤的淋滤作用，其浓度变化可能反映了降水强度的变化。

贡嘎山玉龙西高寒钙华地貌对冰川活动的记录

柴沛然, 赵学钦, 王富东, 蒋耀曦, 张强, 朱和艳

2024, 43(3): 552-562, 584. doi: 10.11932/karst2024y027

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84

185

摘要:
文章选取贡嘎山西侧玉龙西断裂带附近的钙华及周边冰碛物为研究对象，在野外调查的基础上，通过卫星高光谱遥感数据进行钙华识别，对钙华进行航空摄影测量，并构建主要钙华体精细化DEM及三维模型，分析钙华分布规律及地貌特征。结果表明：研究区钙华集中分布于玉龙西区域南北向断裂带两侧，沟谷由高向低处延伸，部分残留钙华体长宽比及表面擦痕等形态特征符合鲸背石、羊背石的外观特点。根据XRD半定量测试结果，结合地形特征，推测覆盖于钙华体之上的堆积物可能是冰川活动的产物，冰川活动时期，上部杂谷脑组风化剥蚀的物质随着冰川作用搬运至钙华体之上，活跃的冰川活动导致早期钙华遭受强烈的冰川侵蚀作用，形成冰川侵蚀地貌。

基于CiteSpace的岩溶地下水硝酸盐示踪研究进展

杨平恒, 华茂松, 罗为群, 郭文静

2024, 43(3): 563-574. doi: 10.11932/karst2024y005

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78

180

摘要:
硝酸盐（${\rm{NO}}_3^{-}$）是地下水中主要的污染物之一，其浓度一旦超标，将会对水生态和人类健康产生不良影响。文章分析2003—2022年岩溶地下水硝酸盐来源的同位素示踪进展，在中国知网（CNKI）收录的全部期刊数据库检索，以“岩溶地下水”“岩溶含水层”“喀斯特地下水”“喀斯特含水层”“硝酸盐”“硝态氮”“氮同位素”“氧同位素”“MixSIAR”“硝酸盐源”“氮转化”“硝酸盐污染”“硝酸盐双同位素”为主题词，得到1191篇论文；并在Web of Science（WOS）核心合集数据库中以“karst groundwater”“karst aquifer”“nitrate” “NOx-N”“nitrogen isotope”“oxygen isotope”“MixSIAR”“nitrate source”“nitrogen transformation”“nitrate contamination”和“dual nitrate isotopes”为主题词，得到2232篇文献。利用知识网络分析软件CiteSpace，对检索到的文献进行统计和研究热点分析。结果表明：在中文文献方面，中国地质科学院岩溶地质研究所在国内岩溶地下水硝酸盐研究领域优势巨大，中文文献发文量最多；关键词聚类知识图谱可概括为岩溶水文与水资源、水化学与水环境、岩溶地下水硝酸盐污染溯源3个研究热点；在英文文献方面，美国、中国和德国的发文数量最多，存在较为密切的合作关系。从研究单位来看，中国科学院的发文量最多；英文关键词聚类知识图谱可以概括为岩溶生态与水文、岩溶地下水硝酸盐的转化（氮循坏）、岩溶地下水硝酸盐污染溯源3个研究热点。硝酸盐氮氧同位素技术为岩溶地下水硝酸盐溯源与生物地球化学研究提供了强有力的支持；在定量溯源时，应考虑同位素分馏效应，以提高结果的准确性。

四川牟尼沟钙华剖面特征及其环境指示意义

何靓雯, 代群威, 徐荣林, 崔杰, 安德军, 杜伟旗, 张婷, 蒋瑞阳, 冉玥

2024, 43(3): 575-584. doi: 10.11932/karst2024y021

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75

183

摘要:
钙华沉积物记录着重要物理、化学和生物信息，被认为是指示环境变化的重要信息载体。文章选择四川牟尼沟钙华剖面为研究对象，测定钙华沉积物中的有机质、总氮（TN）、总磷(TP)和其他化学元素，综合分析牟尼沟钙华剖面特征和环境指示意义。结果表明：有机质、TN、TP含量为294.66~2 366.52 g·kg⁻¹，0~0.89 g·kg⁻¹，0.03~0.25 g·kg⁻¹，在元素含量方面，黑色泥质钙华以SiO₂为主，白色钙华、黄色钙华、灰色钙华均以CaO为主，推测黑色泥质钙华沉积于雨季，降水充沛，气候较湿润，而灰色钙华、白色钙华和黄色钙华形成于旱季，降水较少，气候较干冷。

不同数据类型和降维对钙华高光谱识别精度的影响

徐梦辉, 王卫红, 田硕娟, 訾应昆, 吴周航, 王晓梦, 向红瑶, 范静

2024, 43(3): 585-594. doi: 10.11932/karst20240305

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55

30

摘要:
钙华是研究地壳运动、古气候等地质环境的重要载体，大规模的钙华景观不仅有利于研究地质演变，作为自然遗产具有很高的旅游价值和保护意义，由于全球气候变化与人为因素影响，钙华容易出现被破坏、退化等现象。为方便保护和修复钙华资源，本研究提出区别于传统实地勘察的高光谱识别方法，利用原始数据（OD）、多元散射（MSC）后数据、一阶导后（FD）数据、二阶导（SD）后数据经过主成分分析（PCA）、线性判别分析（LDA）方法降维后与支持向量机（SVM）、随机森林（RF）、BP神经网络、卷积神经网络（CNN）四种方法建立识别模型，并讨论了不同降维效果和数据类型对识别模型总体分类精度（OA）的影响，发现原始数据中PCA降维的效果比LDA降维效果好，其在PCA降维下的分类模型普遍精度要比LDA下的模型精度高；在本研究中，以MSC数据为输入的识别模型精度均值为88%，在四种数据的模型精度均值大小中位居第二，仅比第一位低0.1%，但其方差与标准差分别为0.043、0.042，远远小于其他三种数据的模型，说明MSC数据的识别模型要更加稳定；其次经过粒子群算法（PSO）优化的SVM分类模型在F1-score、kappa系数、OA三种性能指标的评价下性能显示优良，其中SD-PCA-PSO-SVM获得了98%的高精度。综上，在钙华识别过程中，未经优化的分类器选择MSC数据或PCA降维的原始数据作为输入，更容易获取高精度识别模型，选择合适的理论来优化模型也可提升模型的识别性能。

基于DEM的喀斯特峰丛洼地地貌信息提取及形态特征分析

何佶泳, 田义超, 张强, 王栋华, 张亚丽, 周慧娟

2024, 43(3): 595-605. doi: 10.11932/karst20240306

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79

21

摘要:
文章以桂西南典型喀斯特地貌——峰丛洼地为研究对象，基于DEM数据采用水文法、鞍座法提取出峰丛洼地，在此基础上借助于空间分析方法、分形理论等对研究区的峰丛洼地结构形态特征、空间分布进行定量分析和研究。结果表明：（1）运用水文分析方法能有效提取鞍部点，有效识别出洼地凹陷，提取鞍部点精度为50.00%，而鞍座法提取鞍部点的精度为79.80%；（2）94%的峰丛洼地形态为盆形，小部分为深锥形和碟状形。研究区洼地斑块周长－面积的关系为y =0.5772x+0.2674，二者的相关系数R²=0.9462，周长—面积的分维数 D =1.15，洼地图斑镶嵌结构较稳定；（3）80%的峰丛洼地分布于研究区南部、北部的石灰岩与白云岩互层地区和连续性石灰岩上，中部碎屑岩岩层上峰丛洼地发育不明显。

基于机器学习的典型岩溶区岩性分类技术——以广西平果地区为例

杜伟, 孟小前, 涂杰楠, 刘嵩, 胡伟, 张益明, 戴媛媛, 吴漾

2024, 43(3): 606-616. doi: 10.11932/karst2024y025

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47

24

摘要:
快速准确识别碳酸盐岩对于岩溶区的基础设施建设和重大工程实施十分重要，通过遥感岩性分类实现碳酸盐岩的快速提取目前仍然是最高效的途径之一。文章基于Landsat和AW3D 30 DSM遥感数据，以广西平果地区典型岩溶区为研究对象，采用碳酸盐岩的可见光到短波红外的多光谱信息、熵和角二阶矩等纹理信息及曲率和坡度等地形特征，对平果地区岩溶分布区的碳酸盐岩、碎屑岩、第四系及水体进行岩性分类，在选取606个总体样本并验证303个分类样本的基础上，采用最大似然分类方法对区域岩性进行快速分类。结果表明：碳酸盐岩的生产者精度和用户精度分别达到94.54%和97.64%，基本能够实现碳酸盐岩的快速提取和准确识别的需求，在典型岩溶区的岩性分类方法中具有准确率高、实现路径简单、所需数据源易获取的特点，将为典型岩溶区的岩性快速分类提供一种新的思路。

近60年大九湖土地利用变迁及对生态环境影响的启示

孟小军, 袁晶晶, 孙新月, 黄维, 艾东, 慎璐璐, 孟玉玲

2024, 43(3): 617-626, 649. doi: 10.11932/karst20240307

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46

17

摘要:
神农架大九湖地区是最典型、最特殊、最稀有的亚高山泥炭藓沼泽型湿地，近60年来，神农架大九湖地区特别是湖心区的生态环境经历了从大开发到大保护剧烈的变化过程。为充分了解大九湖生态环境在大开发、大保护前后的变化情况，以大九湖国家湿地公园湖心区为研究区，以1963年、2002年、2021年分别代表大九湖未开发期、大开发时期、保护期三个时间段，以高分辨率遥感影像为数据源，对比研究区三个时期的土地利用变迁及生态环境状况。结果表明近60年来，研究区内耕地面积变化最大，湿地、水域以及草地的退化状况在保护期得到有效改善，整体生态环境质量表现为先下降后上升，保护期生态环境质量已超过大开发时期，且优于未开发期，历时18年的大九湖生态环境保护取得良好成果。

不同土地覆被下岩溶洞穴滴水的水文特征

范宏岱, 胡运迪, 周忠发, 胡德勇, 张宇超, 黄正周, 王登超, 尚运, 李航

2024, 43(3): 627-639. doi: 10.11932/karst2024y018

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438

摘要:
土地覆被类型是水循环过程的重要影响因子，为探究不同土地覆被下洞穴滴水的水文特征及其影响因素，文章选取了贵州岩溶区不同土地覆被下的清江洞（土层厚，植被中等）、广顺洞（土层薄，植被好）和石将军洞（土层薄，植被差，顶板厚）3个洞穴，基于滴水流量、土壤含水量及气象数据进行研究。结果表明：（1）3个洞穴的滴水流量均存在季节性变化规律，滴水在降水输入少的旱季易发生断流；（2）由于土壤的截留和储存作用，使得洞顶土层覆盖厚的清江洞相较于广顺洞和石将军洞在雨季8月到10月期间表现出特有的流量低值现象，且全年土壤含水量的最低值也出现在此时期；（3）3个洞穴滴水流量的年均值为石将军洞（1.185 mL·min⁻¹）＞清江洞（0.600 mL·min⁻¹）＞广顺洞（0.236 mL·min⁻¹），流量的全年稳定程度为石将军洞＞广顺洞＞清江洞；（4）植被对洞穴滴水水文特征的影响弱于土壤，土壤发育较好的洞穴（清江洞）比土层薄但植被覆盖高的广顺洞全年更容易断流，另外顶板厚度大的洞穴（石将军洞）全年滴水流量稳定程度最好。综上，洞穴滴水流量除受降水、气温、湿度等气象条件影响外，还受土地覆被、含水层顶板厚度的影响。

岩溶库区不同植被类型土壤碳、氮及其组分特征——以贵阳市花溪水库为例

周玮, 姜霞, 姚世菊, 张艳

2024, 43(3): 640-649. doi: 10.11932/karst2024y030

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39

144

摘要:
在贵阳市花溪水库附近选择3种植被类型（草地、灌丛、竹林）作为研究对象，探究3种植被类型下不同土层中土壤碳、氮含量及其不同活性组分的特征。结果表明：植被对碳、氮及其组分（除铵态氮外）影响显著，随植被类型变化（草地→灌丛→竹林）有机碳及其各活性组分含量逐渐增加，A层>B层；竹林中有机碳含量为36.16 g·kg⁻¹、29.68 g·kg⁻¹，明显高于草地中的20.48 g·kg⁻¹、18.24 g·kg⁻¹；草地中微生物碳含量仅占竹林的54%及49%，水溶性碳在有机碳中的比例最小（0.04%~0.11%），其次是微生物量碳；微生物量氮所占比例最少，仅占全氮中的0.02%~0.20%，随植被变化（草地→灌丛→竹林）微生物量氮含量逐渐增加，硝态氮含量逐渐降低，铵态氮的含量远高于硝态氮的含量，微生物量氮与碱解氮的含量随土层加深含量降低，全氮含量增加。土壤的C/ N在8.49~21.52之间，在A层中表现为草地<灌丛<竹林，A层>B层。因此，植被类型对岩溶地区的土壤质量及附近水域均会产生影响，在岩溶水源涵养区，竹林及灌丛更有利于保持水土及附近水域的水质，草地不适合作为岩溶地区生态修复的植被类型。

黔中磷矿区土壤重金属污染及其生态风险评价

江峰, 李强, 高峰, 吉勤克补子, 刘汉武, 王若帆

2024, 43(3): 650-660. doi: 10.11932/karst2024y029

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46

143

摘要:
为评价黔中磷矿区土壤重金属污染风险，采用梅花布点法在磷矿区周边区域和无矿区不同地层天然土壤采集24件表层土壤样品，测定Cu、Pb、Zn、As、Hg、Se、Cd、和Cr含量，并采用内梅罗综合污染指数（NPI）、地累积指数（I_geo）以及Hankanson潜在生态危害指数（RI）对磷矿区土壤重金属的污染程度和潜在生态风险进行评价。结果表明，黔中磷矿区土壤中Hg、Se、Cd、As、Pb、Zn和Cr等元素平均含量分别为贵州土壤背景值的37.58倍、24.40倍、19.26倍、18.09倍、2.67倍、2.17倍和1.78倍，各重金属富集特征明显，Cu元素平均含量未超过贵州省土壤背景值。研究区土壤中Hg、Se、Cd、As、Pb、Zn和Cr等元素NPI平均值介于4.59~69.32之间，处于重度污染水平，而Cr和Cu元素NPI平均值分别为1.89和1.21，处于轻度污染水平。研究区Hg元素I_geo平均值为4.45，处于严重至极重污染；As、Se和Cd元素I_geo平均值介于3.35~3.65之间，处于重度污染；Pb、Zn和Cr元素I_geo平均值0.21~0.44之间，处于未污染至中度污染水平，而Cu元素I_geo平均值为−0.83，显示其未受到污染。潜在生态风险评价结果表明，研究区土壤Hg元素处于极强生态风险水平，Cd处于强生态风险水平，Ad处于中等生态风险水平，而Cu、Pb、Zn和Cr均处于轻微风险水平。黔中磷矿区土壤RI平均值为2 285.50，显示出极强生态风险，Hg是最主要的生态风险元素，应引起高度重视。

基于生态系统脆弱性评价的典型岩溶区生态治理分区

胡兆鑫, 罗为群, 蒋忠诚, 吴泽燕, 汤庆佳

2024, 43(3): 661-671, 703. doi: 10.11932/karst2024y026

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74

142

摘要:
文章以广西平果果化石漠化生态修复示范区为研究对象，基于“成因—结果”模型选取7个指标建立生态系统脆弱性评价指标体系，利用GIS技术和层次分析法进行生态系统脆弱性评价，通过单参数分析法计算各评价指标对生态系统脆弱性的贡献率，分析造成研究区生态系统脆弱性的主要影响因素。结果表明：研究区微度、轻度、中度、重度和极度脆弱生态系统脆弱性等级面积占比分别为36.43%、33.90%、18.91%、9.34%和1.43%，造成研究区生态系统轻度、中度脆弱的主要因素是岩性和土地利用方式，造成研究区生态系统重度、极度脆弱的主要因素是生态环境退化。依据评价结果，基于土地利用现状，结合坡度、地块面积等条件，划定生态治理分区并制订相应治理措施。其中，封山育林区应禁止一切人为破坏活动；人工造林区可在植被盖度较低的地块种植阳性树种，在植被群落高度较高、盖度适中的地块种植中性和阴性树种；林下种植区可引进赤苍藤、金银花等特色经济植物；草地改良区可引进桂牧一号、菊苣草、甜象草等优质牧草；园地改造区可在现有经果林下套种赤苍藤、金银花等矮杆经济作物；特色经济植物种植区可引进赤苍藤、树仔菜等常绿经济植物；退耕还林区因地制宜造林种草；矿山修复区采用多种技术手段复垦复绿；非治理区保持现状。

基于Sentinel-2影像的喀斯特地区土地利用信息提取

龙紫微, 汪泓, 贾煜, 吴永俊, 彭俊杰

2024, 43(3): 672-683. doi: 10.11932/karst20240308

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33

130

摘要:
针对喀斯特地区分类尺度难以确定，特征数量维数过高，分类精度较低的问题，文章提出了通过联合评价确定最优分割尺度、 ReliefF算法对先验特征数据集进行优选，使用分层掩膜的策略，利用随机森林算法完成分类的方法。并以贵阳西南喀斯特地区为研究区，首先使用同质性与Moran's I联合评价的方法确定最优分割尺度为80，通过ReliefF算法优选出重要性较高的15个特征；在此基础上，通过对比试验验证了随机森林算法的优越性；以2020年Sentinel-2影像为实验数据设计3种面向对象分类方案。结果表明，经最优尺度计算、特征优选和分层掩膜的分类方法结果精度最高，分类总体精度、Kappa系数、AD、QD分别达到0.886、0.849、0.092、0.022。最后将该方法应用于2023年影像，分类总体精度、Kappa系数、AD、QD分别达到0.868、0.825、0.106、0.026。证明了该方法在喀斯特地区土地利用信息提取方面的优越性和适用性。

四川盆地不同地区二叠系茅口组缝洞粗晶方解石碳氧同位素差异及其古岩溶环境意义

高兆龙, 淡永, 张玺华, 曹华, 邓敏, 陈聪, 胡罗嘉

2024, 43(3): 684-693. doi: 10.11932/karst20240309

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摘要:
茅口组缝洞型储层是四川盆地重要的天然气产层。为认识这些缝洞的形成环境以及在盆地不同地区的差异, 通过测试和收集缝洞方解石碳氧同位素数据，发现茅口组方解石碳氧同位素可分为4类，分别指示4种不同流体性质的古岩溶环境：第Ⅰ类缝洞方解石氧同位素值与茅口组灰岩或中二叠海水值基本一致，δ¹³C为1.8‰~3.83‰，δ¹⁸O为−8.95‰~−4.11‰，指示准同生岩溶环境；第Ⅱ类缝洞方解石具有较高负偏的δ¹³C和δ¹⁸O值，δ¹³C＜0‰，δ¹⁸O为−12‰~−9‰，指示大气淡水岩溶环境；第Ⅲ类缝洞方解石具有较低的δ¹⁸O值，比基岩明显负偏，而δ¹³Ｃ值与基岩值基本一致，δ¹³Ｃ为0‰~3.83‰，δ¹⁸O为−12‰~−8.5‰，主要指示埋藏岩溶环境；第Ⅳ类缝洞方解石δ¹⁸O值明显偏负（＜−12‰），指示高温热液环境。区域对比发现川中、川南较川北氧同位素更负偏，而川北、川中碳同位素较川南更负偏，认为川南地区以埋藏岩溶为主、大气淡水岩溶和准同生岩溶次之，形成以裂缝型为主的储层；川中地区除准同生岩溶、大气淡水岩溶外，还发育有高温热液岩溶，热液岩溶对川中茅口组白云岩中孔洞发育具有贡献；川北地区以准同生岩溶、大气淡水岩溶为主，形成了川北以溶蚀孔洞为主的储层。

湘渝黔地区奥陶系红色岩溶地貌与沉积作用关系

陈友智, 姜伏伟, 陈颖, 杨贵来, 于宁, 苏孝良

2024, 43(3): 694-703. doi: 10.11932/karst20240310

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44

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摘要:
文章基于野外露头观测、薄片观察、牙形石研究以及X射线衍射分析，从沉积角度探讨了风化作用与湘渝黔地区奥陶系红色岩溶地貌之间的关系。结果表明：同生成岩阶段，大气氧含量的增加，浅海陆棚水底氧化，陆源碎屑中铁离子被氧化形成Fe₂O₃进入沉积地层，奠定了地貌颜色；受岩相古地理的影响，早中奥陶世大湾期中上扬子地块自西向东岩相存在分带性，岩溶地貌仅出现在以武汉—松滋—松桃—黄平为中心的浅海陆棚碳酸盐岩弧形相带上；沉积微相决定碳酸盐岩孔隙大小与结构影响风化作用，岩石之间差异风化造就地貌凹凸形；米兰科维奇旋回导致牯牛潭组泥质灰岩与生物碎屑泥晶灰岩相互叠置，环潮坪型米级旋回造就出岩溶地貌的韵律性；灰岩中不溶残余物黏土矿物种类及含量暗示其沉积物源与埋藏史的差异，并影响岩层水化膨胀律和抗风化能力。

基于ABAQUS的桩端含多溶洞对桩基承载力的影响研究

郭斌, 尹欧, 陈显, 刘清华

2024, 43(3): 704-716. doi: 10.11932/karst2024y024

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62

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摘要:
岩溶区地基中往往含有多个溶洞，当前对含多溶洞桩基－地基承载机理的研究落后于工程实践。因此，针对含多溶洞地基－桩基承载机理，依托某岩溶桩基工程，应用大型有限元分析软件ABAQUS建立模型，通过对桩基荷载－位移曲线的分析，探讨不同溶洞顶板厚度下溶洞形状、溶洞几何特性及溶洞间距对桩基极限承载力的影响。结果表明：相同工况下，方形溶洞对桩基承载力的不利影响大于圆形溶洞；随着溶洞单一尺寸的增大，溶洞对桩基极限承载力的不利影响逐渐增大。桩端存在双溶洞时，侧溶洞洞高对桩基极限承载力的影响大于洞跨对其的影响；随着溶洞间距的增大，侧溶洞对桩基承载力的影响降低，当间距达到5倍桩径时，侧溶洞对桩基承载力的影响可忽略。

考虑时空效应的岩溶隧道围岩稳定性分析

王楷翔, 王晓涛, 宫亮, 黄丹

2024, 43(3): 717-726. doi: 10.11932/karst20240311

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58

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摘要:
采用全息三维激光扫描仪精确探查溶洞并获取三维点云数据，快速获取溶洞的几何特征和空间分布等基础数据，基于溶洞分布特征与隧道相对位置提出4种隧道岩溶处置措施。综合考虑施工工艺与工程经济效益，采用C20混凝土回填方案进行溶洞处治。利用MIDAS/GTS-NX对毛家坡隧道岩溶段的溶洞处治及处治后隧道的开挖–支护进行数值模拟，以高精度三维激光扫描探测到的溶洞形态、位置及大小为基础建立空溶洞模型，溶洞处治完成后进行隧道开挖–支护模拟。通过收敛–约束法获取岩溶隧洞开挖推进过程中围岩的纵向变形规律，对岩溶段隧道开挖前后的围岩应力与破坏特征进行研究，分析岩溶段与非岩溶段的围岩支护稳定性。研究结果表明：对比隧道非岩溶段和岩溶段的拱顶沉降与周边收敛，处治后岩溶段的拱顶沉降与水平周边收敛减小，岩溶段的处理措施合理。对比岩溶隧道不同进尺下的围岩纵向变形，开挖进尺与支护结构力负相关。选择合理的开挖进尺，既能保证围岩变形满足规范要求，又能使得支护刚度得到合理运用。

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2024年第43卷第3期

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