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烟台中桥岩溶塌陷发育特征及防治对策
王有智, 杨宁, 于林弘, 吕凌峰
, doi: 10.11932/karst20220612
摘要:
中桥灰岩分布区是胶东岩溶地貌的典型代表,近些年岩溶塌陷较为严重,给当地人民生命财产造成严重威胁。文章以力学、构造地质学、水文地质学等理论为依据,宏观微观相结合,对岩溶塌陷发育特征和过程以及岩溶塌陷触发因素进行研究。结果表明:在塌陷诸多因素中,地层岩性是基本条件,地质构造为主导因素,而水动力条件是决定因素;从地貌角度看,距离河流300 m以内区域岩溶发育更强烈,岩溶塌陷均发生于河流与河流夹角V型区域内;从盖层及构造角度看,岩溶塌陷多发育于覆盖层厚度为10~15 m、断裂上盘1 km以内的岩溶区域,为岩溶塌陷脆弱区;在塌陷触发因素方面,在具备岩溶塌陷基本前提下,强降雨、过度采排地下水以及连续干旱,特别是水位在灰岩面上方0~2 m持续波动超过5 d以上更易触发塌陷。在岩溶塌陷防治方面首先要合理规划地下水采排方案,其次在区内建设地下水监测预警网络,在矿山周边建设止水帷幕工程。
济南趵突泉泉域岩溶水硝酸盐污染特征及其来源识别
张海林, 王重, 林广奇, 徐源, 马雪莹, 关琴
, doi: 10.11932/karst20220611
摘要:
为有效防治硝酸盐污染,保障区域饮用水安全,识别硝酸盐的污染来源,在系统分析济南趵突泉水文地质条件的基础上,进行岩溶水取样调查,采用N、O双同位素技术,识别其泉域内硝酸盐的主要污染来源,并利用IsoSource模型定量计算各污染来源的贡献率。结果表明:趵突泉泉域岩溶水中硝酸盐主要污染来源有动物粪便与污水、土壤有机氮、化肥中的NH$_4^{+}$;其中动物粪便与污水来源贡献率最大,均值达到51.07%,其次是土壤有机氮和化肥,均值分别为25.21%、23.71%。
太行山北段岩溶裂隙水的富水性及其电性特征——以保定西部山区为例
卢放, 罗旋, 胡文广, 于蕾
, doi: 10.11932/karst20220610
摘要:
为揭示太行山北段岩溶裂隙水富水性分布规律,采用电阻率、极化率、半衰时和偏离度分析不同含水层介质结构、不同含水岩组和不同地下水系统岩溶裂隙水与电性参数的关系,探讨研究区岩溶裂隙水富水性的影响因素及其电性响应特征。结果表明:含水层介质结构按照溶蚀孔洞型→断层型→褶皱型→岩体阻水型的排列顺序,半衰时值分布范围依次降低,而偏离度值分布范围依次升高;四种电性参数对奥陶系含水岩组、蓟县系含水岩组具有较强的分辨能力;极化率、半衰时和偏离度难以识别拒马河、界河—唐河以及瀑河—漕河三种岩溶裂隙地下水系统类型;奥陶系含水岩组的富水性优于蓟县系含水岩组;就含水层介质结构而言,溶蚀孔洞型富水性最佳,断层型和褶皱型次之,岩体阻水型富水性最差。
北方岩溶区断裂带水文地质性质及结构模型
刘元晴, 周乐, 王新峰, 吕琳, 路小慧, 于开宁, 张伟峰
, doi: 10.11932/karst20220609
摘要:
断层带结构和内部流体流动特性是水文地质研究领域的难点问题。石油地质领域,在油气运移与成藏方向已形成较成熟的断层封闭性定量评价技术手段。相比较,断裂的水文地质性质研究尚停留在断裂的力学性质对断层导水、阻水特性的定性评价阶段,尚未详细开展断裂带结构、渗透性各向异性等方面的研究工作。文章梳理总结国外断裂带水文地质性质研究中关于结构组成、断裂带演化、渗透率影响因素等方面的研究成果,引入断裂带渗透率结构模型,并以中国北方岩溶区碳酸盐岩与碎屑岩互层含水岩组为例,构建断裂带水文地质结构模型。断裂带研究尺度和精度不同、断裂带发育部位不同,导致其结构及水文地质性质亦不相同,如何建立起精确、典型的断裂带水文地质结构模型,需要各领域数据共享及多学科融合共同开展研究工作。
西南喀斯特区土壤侵蚀研究进展
李成芳, 王忠诚, 李振炜, 徐宪立
, doi: 10.11932/karst20220608
摘要:
西南喀斯特区土层浅薄、成土速率低等特点决定了其允许土壤流失量小,土壤一旦流失,极难恢复,土壤侵蚀及其造成的石漠化现象已成为制约该区可持续发展最严重的生态环境问题。文章首先明晰西南喀斯特区土壤侵蚀特征,从坡面、小流域和区域三个尺度上系统概括西南喀斯特区土壤侵蚀的相关研究进展。针对当前喀斯特区土壤侵蚀研究野外径流小区、小流域及区域空间尺度数据缺少和相关研究模型限制性强等不足,建议从不同尺度深入研究喀斯特区土壤侵蚀发生发展规律及时空演化格局,并结合高新遥感、地球物理探测技术及模型,同步监测坡面—小流域—区域土壤流失,对土壤侵蚀进行定量评估,结合不同空间尺度土壤侵蚀特征构建系统性水土保持生态恢复治理模式和监测系统评价体系。
两种地质背景条件下群落物种组成及多样性与土壤因子的相关性研究——以桂林毛村为例
张薰元, 周运超, 黄梅, 白云星, 张春来
, doi: 10.11932/karst20220606
摘要:
为对比岩溶和非岩溶条件下物种组成及多样性的差异,明晰不同地质背景造就的不同土壤因子对物种多样性的影响,在兼有岩溶区与非岩溶区的桂林毛村采用野外样地调查法对研究区进行物种组成及多样性的对比研究。结果表明:(1)研究区内共记录了123种植物,其中岩溶区占35科46属87种,非岩溶区占48科61属95种,非岩溶区植物科属种数量明显大于岩溶区;(2)岩溶区物种多样性为:草本样方>灌木样方>乔木样方;在非岩溶区为:灌木样方>乔木样方>草本样方;(3)不同地质背景造就了不同的土壤因子,其中土壤全氮含量对物种多样性影响最为显著。综上,岩溶区物种组成明显低于非岩溶区,物种多样性也不及非岩溶区,土壤因子与物种多样性之间存在相关性,土壤全氮对物种多样性影响最为显著,土层深度减弱了土壤因子与物种多样性之间的相关性。对比岩溶区与非岩溶区土壤因子与物种之间的关系差异,为区域生态系统恢复重建提供了理论基础。
基于最小邻近成本的喀斯特山地城市公园可达性分析——以贵阳市为例
艾冰, 黄炜, 李阳兵
, doi: 10.11932/karst20220607
摘要:
以典型喀斯特城市贵阳市为例,分析地貌特征对于公园绿地供给能力的影响,采用最小邻近成本分析法和空间自相关分析,对贵阳市公园绿地的供给特征以及不同类别公园可达性空间差异进行评价,探讨喀斯特城市公园可达性的提升策略。结果表明:研究区城市公园供给总量较高,但公园斑块面积二元结构明显,且坡度15°以上面积占比53%;公园可达性整体较好,91.89%的居民小区到公园的最小邻近成本低于500 m,但不同类别城市公园可达性存在一定差异。因此,喀斯特山地城市要提升公园服务水平,首先应补足公园服务的盲区,尤其是建成区残存孤峰、小峰丛公园服务能力不足造成的隐性盲区;其次,在老旧城区公园建设需避免盲目求大,应着重提高服务质量与效率,并且发挥自然山体优势建设独具特色的公园服务体系;应结合人口分布特征和不同类别的公园配置状况,合理进行喀斯特山体公园化利用,避免生态环境破坏与公园空置。
中国岩溶地区石漠化贫困问题研究进展
左太安, 张凤太, 于世杰, 黎娇, 樊昊, 叶丹
, doi: 10.11932/karst2021y40
摘要:
岩溶地区是实施乡村振兴战略的坚中之坚,是极易出现返贫的地区之一,有必要梳理总结岩溶地区消除石漠化贫困的历程、成果和存在的问题,巩固脱贫攻坚成果,夯实乡村振兴的理论基础。本研究以岩溶地区实施重大生态工程的时间节点为主线,参考各阶段前人取得的阶段性和标志性成果,系统梳理了石漠化贫困的相关概念和研究历程;然后对各阶段的研究热点进行整理,归纳总结了石漠化与农村贫困的关系、石漠化致贫机制、消除石漠化贫困的策略、防治工程减贫效益评价等4个方面的前人研究成果。研究表明:石漠化贫困与石漠化区贫困的界限不清,是造成石漠化防治工程和精准扶贫衔接脱节的原因之一,应突出石漠化区生态脆弱的特性,将生态建设有机融入巩固脱贫攻坚成果同乡村振兴有效衔接之中,实现生态、资源、人口和经济各要素的耦合协调发展;工作超前,理论基础研究落后的现实依然存在,应加强石漠化区乡村人地关系及相对贫困的研究,探究石漠化阻碍乡村振兴的制约机制;此外,在岩溶地区生态质量不断提升的背景下,应优化石漠化防治工程后评价体系,凸显社会效益和经济效益评价的重要性,总结经验、汲取教训,巩固岩溶地区脱贫攻坚成果,实现脱贫攻坚与乡村振兴有效衔接。
基于“源—汇”理念的黔中“两湖一库”地区土地利用变化及驱动力分析
李青松, 苏维词, 吕思思
, doi: 10.11932/karst2021y34
摘要:
“两湖一库”是典型的喀斯特高原湖泊,湖库周边生态环境极为脆弱,其土地利用变化对所在区域生态安全/供水安全及社会经济发展带来重要影响。基于“源-汇”理念和黔中“两湖一库”地区1998-2018年4期遥感解译数据,采用土地利用动态度模型分析近20年来“两湖一库”地区土地利用动态演变规律,并运用定量与定性分析相结合的方法探究其驱动力。结果表明:(1)1998-2018年建设用地、林地、未利用土地(主要为暂时性未利用土地)面积不断增加,水域面积波动减少,耕地、草地面积持续减少,其中建设用地和未利用土地在各时段均为变化最活跃的地类。(2)年均综合土地利用动态度由1998-2008年的1.33%提高至2008-2013年的2.4%和2013-2018年的2.3%。近10年各地类间的相互转换较10年前更为活跃。(3)主要的土地利用“源-汇”转换关系表现为耕地转为林地和建设用地、草地转为林地和耕地。(4)各地类加速向建设用地转换,建成区面积迅速扩张,“两湖一库”供水压力进一步增大。(5)人口压力、经济发展等因素是“两湖一库”地区建设用地扩张的主要驱动因素,政策因素对林地和水域面积变化有重要影响。研究结果可以为“两湖一库”地区土地利用、规划及社会-经济-生态协调发展提供参考。
基于FLAC3D不同降雨速率下土洞致塌规律研究
薛明明, 陈学军, 宋宇, 高晓彤, 李辉, 甘小卉, 张铭致, 潘宗源, 唐灵明
, doi: 10.11932/karst20220605
摘要:
针对桂林市临桂区岩溶塌陷易发区域,采用FLAC3D模拟不同降雨速率下的强降雨入渗过程,探究不同直径土洞在强降雨作用下的致塌规律,结果表明:(1)强降雨条件下,不同直径土洞最大位移均出现在洞顶部。降雨速率相同,洞顶竖向位移增长速率随土洞直径的增加呈整体加快的特点;加快降雨速率,竖向位移增长明显,竖向位移与土洞大小呈正相关。(2)相同降雨速率下,土洞直径增大会引起土洞底部剪切破坏区域进一步扩展。上覆土层在强降雨初期主要受到潜蚀作用,加快降雨速率,土洞底部水位剧烈波动对上覆土体产生的水击气爆成为主导作用,剪切破坏速率加快,洞趾剪切应变明显增加,当土洞直径达到3 m时,水位波动愈加剧烈,加速上覆土层破坏。(3)降雨速率的变化对土洞塑性区开展范围具有不同程度的影响,较大直径的土洞在加快降雨速率时塑性区开展范围明显扩大,即土洞大小,降雨速率对上覆土层稳定性具有较大的影响。研究结果为定量研究强降雨与上覆土层塌陷的关系提供了依据,对有效、合理地预警岩溶塌陷具有一定的意义。
贵南高铁朝阳隧道出口平导6.10突水突泥事件分析
付开隆, 周羽, 韦正雄
, doi: 10.11932/karst20220604
摘要:
2018年6月10日,朝阳隧道出口平导发生岩溶突水突泥,持续时间约1 h,突水突泥总量约1.6×106 m3。为完善施工掘进方案及排水方案,需分析突水突泥产生原因,评价后续施工带来的突水突泥风险,计算隧道涌水量。文章分析了隧道位置的地形地貌、工程地质、水文地质条件,阐述了发生突水突泥的平导掌子面超前地质预报实施情况及突水突泥发生过程,补充调查了灾害影响范围的工程地质、水文地质条件,完成了长达1年的平导涌水量-降雨量关系动态观测。平导突水突泥掌子面前方有水头高达84 m的巨型溶腔及管道系统,施工开挖揭穿溶腔底部后,填充于整个岩溶水系统的有压水流携带泥砂快速涌入平导并以较大动能冲出洞外,导致了6.10突水突泥事件的发生。隧道出口段岩溶水系统接受降雨入渗补给且径流通畅,洞内涌水对应的汇水面积为6.423 km2,计算极端暴雨后平导最大涌水量5×104 m3·h-1。突水突泥发生后山体内的静储量已得到充分释放,地下水位已降至平导底板高程,后续施工中再遭遇突水突泥的风险低。
佛山黄岐海北片区岩溶地面塌陷地质灾害成因与趋势分析
张宗胜
, doi: 10.11932/karst20220603
摘要:
佛山市南海区大沥镇黄岐海北片区地处珠江三角洲北部广花盆地边缘地带,第四纪软土、砂土以及隐伏岩溶发育,早期因区内人类工程活动强烈,诱发了群发性岩溶地面塌陷。文章在分析地质环境概况的基础上,研究了区内岩溶地面塌陷的发育特征和成因机理,认为溶洞土洞发育是先决条件,导水断裂发育是必要条件,因施工引发的地下水位下降是主要触发因素,F1断裂带附近仍具备发生岩溶塌陷的可能性,控制地下水水位标高在−3.0 m以内,地下水水位波动范围在1.5 m以内,可以大幅度降低岩溶塌陷发生概率,可以以此作为预警报警阈值。研究结果可以为佛山市城镇化建设过程中岩溶地面塌陷防治提供依据,也可以为其他类似地区防灾减灾提供借鉴。
川北元坝地区茅口组顶面古地貌恢复与岩溶发育特征
曾韬, 季少聪, 夏文谦, 张庆玉, 巴俊杰, 董红琪, 聂国权
, doi: 10.11932/karst20220602
摘要:
川北元坝地区茅口组碳酸盐岩岩溶储层发育,但该套储层非均质性强,储层预测有较大困难,需要进一步恢复岩溶古地貌、古水系,从而掌握储层分布规律,指导下一步油气勘探开发。文章选用残厚法恢复了元坝地区茅口组顶面岩溶古地貌,并结合现代岩溶学和岩溶动力学理论,划分了岩溶台地、岩溶缓坡地、岩溶平原和岩溶盆地4类二级地貌单元。应用现代岩溶分类方法,根据微地貌组合形态,划分了6类三级地貌单元,并对古水系进行了刻画。分析认为元坝地区茅口组顶面岩溶古地貌属岩溶地貌形成演化的初期阶段,不同地貌位置岩溶发育有较大差异,岩溶缓坡地属地下水径流区,水动力条件最强,孔洞最发育,是下一步储层勘探方向。
利用滩地比技术描述碳酸盐岩沉积相——以川东地区茅二a亚段为例
肖陈静, 胡修权, 施泽进, 谭谦, 李江寒, 易驰, 李世临, 徐发波
, doi: 10.11932/karst2022y03
摘要:
为了精细描述碳酸盐岩储层展布,对滩相沉积刻画的精度要求日益增高。针对川东地区茅口组地层因抬升遭受剥蚀,难以统计颗粒滩真实厚度的问题,提出结合滩地比技术刻画碳酸盐岩滩相类型及分布范围,进而开展碳酸盐岩沉积相描述。利用丰富的钻井资料,通过滩相识别标志建立、连井沉积对比、滩地比统计以及沉积相平面展布等一系列研究,揭示川东地区茅二a亚段从南西到北东沉积相带展布依次为开阔台地-台地边缘-斜坡-盆地,其中台地边缘在邻水县-丰都县-忠县一带近似呈东西条带状展布;台内低能滩和斜坡低能滩主要分布在滩地比0.3~0.5的区域,台内高能滩在滩地比0.5~0.6的区域发育,台缘滩主要分布在滩地比0.6~0.8的区域,钻井试气结果表明滩相沉积对油气产能具有一定的控制作用,且台缘滩比台内高能滩更具有勘探潜力。本次研究表明在碳酸盐岩地层被剥蚀地区,相比滩体厚度,利用滩地比能够更准确的分析颗粒滩的类型及展布范围,从而判断研究层段颗粒滩发育情况。
川中高石梯—磨溪地区震旦系灯影组储层构型研究
胡修权, 鲁洪江, 易驰, 李江寒, 陈克勇, 鲁杰, 肖陈静
, doi: 10.11932/karst20220601
摘要:
川中高石梯—磨溪地区是我国迄今为止发现的单体规模最大碳酸盐岩整装气藏,震旦系灯影组受多期构造运动改造的影响,具有成岩和成藏演化复杂的特点。结合野外、岩芯、测井以及生产动态将储层构型划分4种,层状溶洞构型FMI成像测井为高亮背景下暗色斑点顺层分布;葡萄花边状溶洞构型为亮色背景下暗色斑块零星分布;角砾间溶洞构型为高亮背景下暗色斑点、暗色短线状影像杂乱分布;缝洞组合构型为高亮背景下暗色正弦线状影像和暗色斑点分布。层状溶洞构型推测为埋藏期外来酸性流体的溶蚀作用形成,角砾间溶洞构型、缝洞组合构型推测为表生喀斯特岩溶作用形成,葡萄花边状溶洞构型推测为次生成因,海平面下降时形成缝洞体系,海平面上升时海水充填缝洞,形成葡萄花边胶结物。不同储层构型在常规测井特征上也存在差异。通过多测井系列联立建立相应的判别模型,能在一定程度上将4类储层构型进行区分。利用测井构型解释成果,在地震反演约束的条件下开展了灯影组储层构型建模,分别在高石梯地区和磨溪地区,探讨灯四段储层构型平面展布规律。钻井试气结果表明层状溶洞构型厚度对油气产能有一定的控制作用,层状溶洞构型较发育区为勘探潜力较大的区域。