中国岩溶

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王晋丽, 陈喜, 张志才, 康建荣, 胡晋山

2025, 44(1): 1-14. doi: 10.11932/karst2024y043

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197

9

摘要:
岩溶基岩裂隙水文研究考虑裂隙非均质和各向异性建模较难。裂隙−连续介质模型（FC）从原理上能够比较真实地刻画实际的渗流形态，是岩溶地区较理想的水文模型。基于裂隙空间形态及分布的统计特性，应用Monte Carlo模拟技术和图论，采用MATLAB 程序生成二维裂隙网络原图及三级连通图，将第三级连通图映射到有限差分网格，建立离散裂隙网络（DFN）与MODFLOW相结合的FC渗流模型，编制相应的渗流模拟程序。复现交叉裂隙试验工况，及通过2个多裂隙算例分析有限差分网格分辨率以及裂隙死端对稳定渗流模拟精度的影响，以DFN渗流为准则，验证FC模型代码编写的正确性和有效性。结果表明：FC模型模拟的节点水头、总网格流、裂隙长度在粗网格的高估或低估，通过细化网格可大大消除这种影响，裂隙死端对FC模型的MODFLOW网格流模拟具有不可忽略的影响。本研究实现了裂隙渗透性非均质和各向异性在数值计算单元的表达，将促进对基于连通性的裂隙流的MODFLOW模拟理解。

红层石膏夹层静动水溶蚀特性试验研究

钟志彬, 冯杰, 吕蕾, 周其健, 李思嘉, 薛昌汭

2025, 44(1): 15-23. doi: 10.11932/karst2024y046

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235

13

摘要:
四川盆地红层砂泥岩中广泛分布石膏夹层，石膏溶蚀形成大量孔洞，加之红层特殊的物理力学性能，极易造成地基承载力降低、工程结构不均匀沉降变形甚至破坏。为了探究不同流速环境下石膏夹层的溶蚀特性，采用自主设计的溶蚀试验装置开展红层石膏夹层静、动水溶蚀试验，通过溶液离子浓度变化刻画试验中石膏的溶蚀进程。结果表明，静水环境下石膏夹层溶蚀速率随时间呈先减小后增大的趋势，但幅值较小；动水环境中，石膏夹层平均化学溶蚀速率和瞬时化学溶蚀速率均表现出随时间减小的特征。同时，根据溶蚀量变化曲线发现流速增大后化学溶蚀和机械潜蚀作用均会得到加强。

波纹排水管结晶沉积机理及应用研究

吕建兵, 陈祖儒, 李佳, 冯力, 董勤喜, 王辉, 张国才

2025, 44(1): 24-37. doi: 10.11932/karst20250101

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8

1

摘要:
石灰岩地区的隧道经常面临排水管淤堵问题，采用模型模拟分析排水管淤堵形成过程和影响因素较为重要。为得到能够贴合现实工况的预测模型，考虑流场与化学反应耦合，同时结合物质传递过程，构建起对波纹管类型的曲线边界的计算与模拟模型。采用相场法与动网格结合的手段得到在自由液面情况下，结晶生成同时影响诱发流场变化的过程。结果表明：该模型对内壁摩擦系数为0.2~0.3的情况有较好的准确度，摩擦系数低于0.2时，模拟则出现较大误差，原因可能是低摩擦壁面需要调整壁面函数，同时对沉积公式进行系数修正。内壁摩擦系数高于0.3的情况则因为等效砂砾粗糙度过高，失去边界层，模拟效果较差，模型不再适用。根据上述结果，将对粤北某隧道排水管的应用进行模拟，并根据模型预测的淤堵时间来进行处治，将有效预防排水管的淤堵。

基于氚同位素的济南泉域地下水更新能力研究

孟庆晗, 邢立亭, 彭凯, 朱文峰, 刘连, 何强, 徐冰, 潘潍艳, 宋其峰

2025, 44(1): 38-47. doi: 10.11932/karst20250102

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11

1

摘要:
为探究济南岩溶泉域地下水更新能力，基于泉域水文地质条件建立氚同位素衰减模型，分析泉水及不同层位地下水年龄，以此精确阐明地下水及泉水年龄和循环特征。结果表明：（1）径流排泄区寒武系地下水年龄在22~85 a，奥陶系地下水年龄在3~22 a，地下水更新能力随深度递减，深层含水层循环能力较弱，在地下水开发和利用的过程中尤其应注意对深层地下水的保护；（2）根据泉水优化模型测得现泉水年龄为15 a，且近30 a泉水年龄逐渐减小，泉水贡献重心逐渐向浅部补给源转变，这既反映现阶段人工补源措施取得一定成效，又表明深层含水层破坏后恢复缓慢，导致枯水期泉水位仍逼近警戒水位。

黔北大塘向斜区地下水系统划分及系统特征

侯江勇, 向钊, 胡屿

2025, 44(1): 48-56. doi: 10.11932/karst20250103

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摘要:
黔北大塘向斜区含水系统尚未开展地下水系统划分的相关工作，区内分布多个铝土矿区，铝土矿为顶板直接充水的岩溶充水矿床，岩溶水文地质条件极其复杂，给区域内铝土矿水文地质特征的客观评价带来了一定难度。文章通过对黔北大塘向斜区地下水系统研究，收集并整理了历史水文地质资料，结合水文地质调查，系统地分析了研究区和地下水系统边界及水文地质和动态特征。结果表明：（1）研究区具有相对独立的地下水系统，具有较完整的补径排条件，主要为地下河系统和分散排泄系统；（2）将研究区划分为2个地下水系统，即大塘向斜地下河系统和洛龙背斜分散排泄系统。研究成果为区域铝土矿开发的水文地质风险评估及地下水资源管理提供了科学依据。

基于GMS的岩溶地下河水流与溶质运移过程模拟研究

解子轩, 江峰, 王若帆, 吉勤克补子, 史浙明, 赵良杰

2025, 44(1): 57-69. doi: 10.11932/karst20250104

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11

4

摘要:
文章针对遵义市龙洞地下河系统，采用地下水模拟软件GMS（Groundwater Modeling System）构建数值模型。通过构建大渗透系数K概化岩溶地下河的水流特性，旨在通过较少的参数达成较高的模拟效率；利用2022—2023年地下河出口流量数据进行模型识别和验证，确保模拟结果的可靠性；之后通过示踪试验比较模拟与观测数据，揭示当前溶质运移模拟中存在的时间和空间尺度误差，尤其用大渗透系数达西流表征岩溶地下河特性的局限性。结果表明GMS在模拟岩溶地下水流动方面表现出较好的一致性，但在溶质运移模拟方面的精度有待提高，特别是在渗透系数大(9000 m·d⁻¹)的情况下，预测结果与实际观测存在一定偏差。通过调整模型渗透系数和设置缓冲带，改善模拟精度，并阐明其对溶质运移范围和速度的显著影响，表明参数优化是提高模型预测准确度的关键。提出针对岩溶地下水模拟的改进措施，包括优化模型的参数设置、引入更复杂的水动力学模型（如EPM、DC和CDC模型）以及提高模型在非达西流动条件下的应用能力。未来应继续探索模型参数的最优化，并通过更多实地验证来提高模型的预测能力和适用性，以期为岩溶区水资源管理和保护提供科学的决策支持。

秦岭某抽蓄电站水库区岩溶发育特征及透水性研究

丁瑜, 甘伟琪, 冯磊, 颜英军, 马飞鹏

2025, 44(1): 70-78. doi: 10.11932/karst20250105

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14

5

摘要:
秦岭是我国南北分界线，地形地貌、地质构造复杂，可溶岩分布广泛，岩溶是各项工程建设中无法回避的问题。岩溶发育可能造成水库渗漏，对抽蓄电站水库修建具有制约性影响。文章以陕南秦岭某抽水蓄能水库区灰岩为研究对象，采用钻探、钻孔电视成像及压水试验，对灰岩岩溶发育特征进行分析，结合岩溶发育特征，评价岩体透水性能。结果表明：研究区岩溶发育等级为强烈发育，岩溶裂隙普遍发育。溶洞呈串珠状分布，灰色鲕粒灰岩溶洞最发育，棕红色细晶灰岩次之，泥质灰岩溶洞不发育。研究区岩体透水性能为中等－极强，岩体透水性能与岩溶发育密切相关，平均透水率对数与线岩溶率呈线性关系，中等透水岩体岩溶以弱发育为主，强和极强透水岩体岩溶为中等－强烈发育为主。

广西典型岩溶地区农田土壤重金属生态风险阈值研究——以Cd为例

黄春阳, 黄娟, 钟晓宇, 李杰, 李明钰

2025, 44(1): 79-88. doi: 10.11932/karst2024y032

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178

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摘要:
镉（Cd）是一种对人体有害的非必需元素，也是农田土壤首要污染物，其在土壤−作物系统中生态风险阈值评估具有重要意义。文章系统采集了广西典型岩溶地区102组水稻作物及其根系土壤，利用Bur Ⅲ分布拟合了广西典型岩溶区农田土壤中Cd的物种敏感性分布曲线（SSD），推导出能够保护95%水稻的土壤Cd安全阈值。结果表明，研究区土壤全量Cd超标率90.2%，而水稻籽实Cd仅有8.82%样品超过《食品中污染物限量》（GB 2762—2022）的限值。利用物种敏感性分布法，推导出土壤pH在5.5~6.5、6.5~7.5和7.5~8.5下，保护95%水稻不超标的土壤Cd安全阈值分别为0.22 mg·kg⁻¹，1.08 mg·kg⁻¹和6.4 mg·kg⁻¹，评价结果的推导值正确率随着pH的升高由23.5%显著提高到92.1%。研究结果可以被认为是更准确的评估阈值，为广西典型岩溶地区Cd污染稻田安全生产提供科学的参考依据。

茂密植被山区岩溶漏斗遥感识别方法

符明俊, 何阳, 董秀军, 邓博

2025, 44(1): 89-99. doi: 10.11932/karst20250106

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9

0

摘要:
岩溶渗漏是碳酸盐岩发育地区建设抽水蓄能电站面临最主要的工程地质问题之一，岩溶漏斗主要受构造影响，一般发育在断层附近，水沿着岩溶漏斗的孔道与地下暗河相通就可能导致水库渗漏，受限于岩溶漏斗隐蔽性强的特点，传统调查手段难以高效实现岩溶漏斗准确排查，为解决传统岩溶漏斗调查手段效率低下的问题，文章以某抽水蓄能电站库区作为研究对象，提出一种基于点云主成分分析的岩溶漏斗自动识别方法，以快速识别并提取库区的岩溶漏斗。其方法首先利用机载LiDAR技术获取研究区滤除植被后的地面三维点云数据，再针对岩溶漏斗下凹形态方向性强的特点，通过K-D树最邻近算法及主成分分析，提出一种指标特征值比值完成岩溶漏斗的初步提取，最后采用基于密度聚类算法的漏斗频数、长度、方向3种滤波算法对初提取结果进行背景滤噪。该方法采用受试者工作特征曲线检验AUC值可达0.854，F-score为0.859，其能适用于高植被覆盖下岩溶地貌发育地区的岩溶漏斗的识别与调查。

近30年岩溶地区碳储量时空变化分析及预测——以红水河流域为例

晏红波, 曾金钊, 卢献健, 赵凤阳

2025, 44(1): 100-112, 123. doi: 10.11932/karst20250107

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8

1

摘要:
岩溶地区具有生态脆弱、环境容量小、土地承载力低、抗干扰能力差等特征，了解岩溶地区生态系统碳储量变化的原因对于预防和控制生态系统退化和支持可持续发展至关重要。本研究以红水河流域为例，基于InVEST模型和PLUS模型评估其1990年至2020年的岩溶地区碳储量，并预测了2030年不同情景下岩溶地区碳储量的变化。研究结果表明：(1) 1990－2020年30年间红水河流域岩溶地区碳储量总体呈递增趋势，空间分布特征由东南向西北逐渐升高，总体的碳源/汇效应为汇大于源，总增加量为71.59×10⁶ t；(2) 相较于2020年，在自然发展情景和生态保护情景下，2030年红水河流域的岩溶地区碳储量分别将增加7.69×10⁶ t和10.74×10⁶ t；而城镇发展情景下碳储量将减少5.14×10⁶ t，城镇发展会导致岩溶地区固碳能力较强的林地减少，导致岩溶流域固碳能力失衡；(3) 根据地理探测器结果显示土地利用对碳储量的空间异质性解释力最强，解释力q值为0.833，以及土地利用与年均NDVI因子之间的相互作用对红水河流域碳储量的变化影响最显著，交互作用解释力为0.848，土地利用变化是使得岩溶碳储量升高主要原因。此研究结果可为红水河流域实现岩溶地区生态系统服务碳储量的可持续性发展、为土地利用管理优化提供科学指导提供理论和数据支持。

关于溶蚀试片法计算溶蚀速率公式的一点认识

彭郭智, 蒲俊兵

2025, 44(1): 113-123. doi: 10.11932/karst20250108

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8

1

摘要:
测算碳酸盐岩的溶蚀速率对研究岩溶发育规律和提高岩溶碳汇估算精度至关重要。溶蚀试片法是得到广泛认可和使用的计算研究区碳酸盐岩溶蚀速率的方法，但目前利用其计算溶蚀速率的公式却并不统一，还存在日溶蚀量和年溶蚀量计算错误、时间尺度外推过大、单位不统一等问题。文章对溶蚀试片法的起源与方法原理进行了简要介绍，并就当前利用溶蚀试片法测算溶蚀速率的部分已发表公式进行了分析，发现相关公式存在忽略试验时间长度、日溶蚀量与年溶蚀量转换系数（方法）错误、短期试验结果进行了长时间尺度外推等问题，导致溶蚀速率测算误差较大，区域间无法进行对比。基于溶蚀试片法的基本原理，本文提出了用溶蚀试片法测算溶蚀速率的建议公式，以期进一步提高就溶蚀试片法测算溶蚀速率的规范性及结果的可对比性，从而为提高岩溶碳汇估算精度提供数据支持。

不同水体在大气环境中对碳酸盐岩溶蚀过程及溶解无机碳δ¹³C演变规律

赵光帅, 朱义年, 谢银财, 沈利娜, 吴华英, 李腾芳, 黄奇波

2025, 44(1): 124-135, 146. doi: 10.11932/karst20250109

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摘要:
碳酸盐岩溶解是一种发生在地球浅表层环境下的特殊地质过程，因其地球化学过程具有低温性、开放性、敏感性和生物参与性等特点，导致岩溶水体溶解无机碳（DIC）浓度及其稳定碳同位素（δ¹³C_DIC）值的多变性。本研究开展大气开放环境中不同水体浸泡碳酸盐岩试片实验，探究大气降水、降水流经岩溶土壤及进入碳酸盐岩含水层再出露地表后对碳酸盐岩溶蚀的影响及δ¹³C_DIC的演变规律。结果表明降水及降水在土壤中渗流再出露地表后，即使无水生光合植物和土壤CO₂的持续输入，其对碳酸盐岩仍具有较强的溶蚀作用，而相同条件下岩溶管道/裂隙水出露地表后对碳酸盐岩溶蚀作用微弱或不溶蚀。在无水生光合植物和土壤CO₂持续输入的大气开放系统水体中，当${\rm{SO}}_4^{2-}$＞29 mg∙L⁻¹或${\rm{NO}}_3^{-}$＞50 mg∙L⁻¹时，${\rm{SO}}_4^{2-}$、${\rm{NO}}_3^{-}$产生的盐效应和与阳离子形成的离子对作用可显著提高方解石溶解度，促进方解石溶解。土壤渗流水和岩溶管道/裂隙水出露地表后水中CO₂在数小时内即可完成脱气作用，并使水体δ¹³C_DIC值显著增重，增幅可达+10.98‰。

复杂岩溶地区的钢护筒群承载机理数值模拟研究

郭辉, 牟云贞, 仉文岗, 陈斐, 张艳梅, 王硕, 林思成

2025, 44(1): 136-146. doi: 10.11932/karst2024y012

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5

0

摘要:
岩溶区桩基施工过程中，隐伏溶洞空间分布的不确定性导致施工过程风险性提高，尤其是搭设钢护筒时，结构荷载超过钢护筒侧摩阻力，可导致钢护筒下沉对施工工作面带来安全风险。文章以江西九江银沙湾复杂岩溶区桩基施工工程为例，模拟研究了岩溶区钢护筒群的承载特性。结果表明：整个施工区域岩溶非常发育，溶洞占比为76.2%，溶洞的最大高度为17.3 m，且存在大溶洞串洞现象。按照大溶洞区空间分布特点，钢护筒群下沉模式分为三种，三角形区钢护筒群下沉、矩形区钢护筒群下沉和单排型钢护筒群下沉。提出预设指定位移来反分析钢护筒群下沉过程的模拟方法，模拟结果显示，隐伏大溶洞区施工方式应该按照外侧优先成桩，内侧选点成桩方式进行。

溶洞发育地层板式基础变形数值模拟及安全距离控制研究

黄云龙, 高斌, 周行, 余喆, 何文

2025, 44(1): 147-158. doi: 10.11932/karst20250110

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5

1

摘要:
溶洞发育地层对电力铁塔板式基础的安全性存在很大威胁。采用有限元软件，模拟了剪切发展和荷载位移曲线，揭示不同荷载组合、不同溶洞位置和不同溶洞大小下板式基础的变形机理和承载性能。选择最不利工况并结合实际工程，分析溶洞尺寸、溶洞距离板式基础的水平和竖向距离对板式基础变形机制的影响。采用正常使用极限指标地基倾斜限制值为判据，划定了溶洞发育地层板式基础破坏范围，为板式基础在岩溶地层选址提供依据。该方法可为类似岩溶地层电力铁塔板式基础的选址以及溶洞的处置具有一定参考价值。

广西马山县溶蚀平原区岩溶塌陷分布规律及形成机制

姚克追, 黄继有, 许模, 文振兴, 卢丹美, 覃常, 康小兵

2025, 44(1): 159-169, 198. doi: 10.11932/karst20250111

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摘要:
广西溶蚀平原区岩溶塌陷灾害频发、危害巨大，开展塌陷分布规律与形成机制研究是进行灾害预警与防控的基本前提。本文以广西马山县古零镇石丰村新石屯岩溶塌陷区为研究对象，通过对研究区地形地貌、地质构造、地层岩性以及气象条件等自然条件进行综合分析，同时结合物探和钻探等方法的验证，探讨了溶蚀平原区岩溶塌陷的分布规律、影响因素及成因机制，并深入研究了溶蚀平原区岩溶塌陷的成因机制。研究结果显示，岩溶地面塌陷主要集中于断层构造带岩溶强烈发育区域、覆盖层厚度中等地区以及地下水位剧烈波动区域。研究区岩溶塌陷的成因机制主要有真空吸蚀和潜蚀两种，其中约88%的岩溶塌陷是由真空吸蚀作用引起的，12%的岩溶塌陷由潜蚀作用引起的。研究结果为同类溶蚀平原地区岩溶地面塌陷预防和研究提供参考依据。

恩施大峡谷－腾龙洞世界地质公园地质遗迹特征及价值研究

李婷, 李江风

2025, 44(1): 170-185. doi: 10.11932/karst20250112

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摘要:
恩施地处云贵高原东北延伸部分，区域内广泛沉积碳酸盐岩，具有丰富的岩溶地貌景观，但地质遗迹资源能否达到申报世界地质公园的要求则十分关键。本文在实地调查的基础上，较为系统地分析了公园内地质遗迹的类型与发育特征，结合定性与定量评估的方法对地质遗迹进行综合评价，确定了恩施大峡谷−腾龙洞世界地质公园的边界范围。结果表明:(1)公园地处我国巨型地貌单元第二、三级阶梯过渡的斜坡地带，碳酸盐岩是造就该地区典型岩溶地貌的主因。(2)公园地质遗迹类型共分为3大类8类11亚类，以峰丛—洼地、峰林、孤峰、峡谷、石柱林、石芽、暗河、溶洞、天坑等岩溶地貌为主，以水体景观、地质剖面、古生物化石、地质灾害和地质构造为辅。(3)园区内有世界级地质遗迹2处，国家级地质遗迹14处，省级地质遗迹59处。恩施大峡谷、腾龙洞洞穴系统等地质遗迹，对研究青藏高原隆升及中国中部地貌响应，具有重要的科学价值和国际对比意义。公园地质遗迹种类丰富、代表性强，具备建设世界地质公园的资源禀赋，符合联合国教科文组织世界地质公园的标准和要求。

基于SWOT-AHP分析的冠岩旅游洞穴可持续发展策略

邓亚东, 罗为群, 陈伟海, 孟庆鑫, 涂纯, 张谭锋, 罗书文, 潘天望, 沈利娜

2025, 44(1): 186-198. doi: 10.11932/karst20250113

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摘要:
文章运用SWOT法分析了冠岩旅游洞穴优势、劣势、机遇与威胁；采用AHP构建递阶层次结构体系和判断矩阵，计算出各因素权重，绘制战略四边形，确定冠岩可持续发展方向。结果表明：（1）冠岩可持续发展的优势＞机遇＞劣势＞威胁。景区知名度高是冠岩可持续发展的最大优势，景观退化明显是影响可持续发展的最大劣势；旅游市场机遇是冠岩可持续发展的最大机遇；同质化竞争是当前面临的最大威胁。（2）通过四象限坐标法分析，确定战略坐标P（0.0749, 0.0526），P位于为第一象限，得出冠岩旅游洞穴可持续发展应选取SO战略模式。（3）结合冠岩旅游洞穴SWOT分析，提出冠岩持续发展策略：利用内部优势，提升旅游形象；治理地下河，恢复旅游品牌特色；借助政策机遇，建立可持续发展示范点；借助市场机遇，建立多元化旅游产品；借助示范区建设机遇，构建生态旅游圈；借助集团优势，提高企业竞争力；加强管理，严格保护；培养旅游人才，提升旅游服务质量；鼓励当地居民参与，提升居民景区归属感。

岩溶洞穴旅游资源保护利用规范化体系研究

罗书文, 罗时琴, 吴克华, 杨桃, 邓亚东, 刘宇炫, 毛永琴, 张弘智

2025, 44(1): 199-212. doi: 10.11932/karst20250114

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摘要:
岩溶洞穴是世界上最重要地质旅游资源之一，其脆弱的生态环境给保护利用带来重大挑战，洞穴生态环境一旦破坏难以恢复，洞穴旅游资源保护利用规划设计是岩溶洞穴旅游可持续利用的有效手段。中国虽在岩溶洞穴旅游规划的理论研究中取得重要成果，但系统化和规范化存在不足，给岩溶洞穴资源可持续发展带来巨大挑战。文章针对目前中国洞穴旅游开发的现状，以研究现状为基础，结合国外研究成果，（1）从洞穴自身特点出发，借鉴相关地质遗迹保护利用规划编制的技术要求，构建岩溶洞穴旅游资源保护利用模式；（2）凝练其利用规划设计的核心要素及关系；（3）以岩溶洞穴旅游资源保护利用模式为基础，围绕规划设计核心要素，梳理岩溶洞穴旅游开发规划设计的基本构成，并阐述其内容及特点；（4）根据岩溶旅游资源自身特点，结合其他地质遗迹管理经验，提出岩溶洞穴旅游资源保护利用机制。

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2025年第44卷第1期

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