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2014年  第33卷  第3期

水文地质
昆明翠湖九龙池泉群断流原因及恢复措施
王宇, 何绕生, 刘海峰, 王梓溦, 晏祥省, 双灵, 彭淑惠
2014, 33(3): 263-271.
摘要:
九龙池岩溶水系统分布于昆明盆地北部,岩溶含水层由蛇山裸露岩溶山区延伸至盆地底部松散土层覆盖区,在翠湖一带因上覆松散盖层薄,下游存在碎屑岩地层阻水,使地下水位壅高呈股状溢出地表,形成九龙池泉群。九龙池泉群是翠湖的源泉,也是滇池水源之一。九龙池泉群的断流,反映出滇池水环境的急剧变化。通过20世纪60年代以来地下水观测资料的分析研究,结合钻井开采地下水、工程开挖疏排地下水、地下水补给山区石漠化演化等对比评价,得出不合理的人类开发建设活动是导致九龙池泉群断流的主要原因。封停开采井、人防工程封闭止水、调水入滇池等直接或间接的措施,已经取得了明显的效果,使泉群周围地区地下水位呈现持续上升的态势。
济南泉域边界条件、水循环特征及水环境问题
孙斌, 彭玉明
2014, 33(3): 272-279.
摘要:
济南泉域是市区泉水的汇流及蓄水范围,在其北部城区中心地带出露趵突泉、黑虎泉、五龙潭和珍珠泉四大泉群。为更好地保护和利用济南泉域内岩溶地下水,文章对济南泉域的边界条件、岩溶主径流通道、地下水循环特征及水质变化几个敏感问题进行探讨。利用泉群流量相关分析、流场特征分析、回灌补源分析及自备井调查等手段,重新界定了济南泉域的东边界,将其北部透水段向东扩展至原边界以东约4 km。通过对钻孔岩溶分层统计及缓冲区分析,在山前地带沿党家庄-十六里河-千佛山断裂泉城公园方向地下埋深100~150 m发现一条补给四大泉群的岩溶地下水集中径流带。研究发现,五龙潭和珍珠泉以深循环为主,补给主要来自岩溶地下水,而趵突泉和黑虎泉同时受深循环和浅循环影响较大,趵突泉主要补给来自西部和南部岩溶地下水和地表水,除此以外黑虎泉在东南方向上还有一定量的岩溶地下水补给。目前岩溶水水质变差,南部岩溶裸露区,尤其水库河道周边地带,生态环境亟待治理。
数值模拟方法在隐伏岩溶水源地保护区划分及污染治理中的应用
李星宇, 南天, 王新娟, 李鹏, 谢振华, 邵景力
2014, 33(3): 280-287.
摘要:
文章以北京市东南郊大兴迭隆起隐伏岩溶水子系统内的两个水源地(大兴念坛水源地与通州龙旺庄水源地)为例,研究数值模拟方法在隐伏岩溶地下水水源地保护区划分中的应用。研究基础为基于GMS建立的包括第四系与岩溶含水层在内的三维非稳定流地下水数值模拟模型,采用的主要技术手段为质点追踪技术,结合溶质质点迁移100 d与1 000 d的距离划分水源地的一级与二级保护区,并提出相应的污染防控措施。研究得出,对于隐伏岩溶水大部分来自上覆第四系松散孔隙水越流补给的情况,岩溶水源地保护区即是上覆松散含水层的保护区范围,应加强第四系孔隙含水层地下水污染的防治,以保护岩溶水不受污染。
工程地质
鄂西清江岩溶与地质灾害的关系
常宏, 章昱, 李景富, 谭建民, 韩会卿
2014, 33(3): 288-293.
摘要:
鄂西清江流域碳酸盐岩分布广泛,岩溶地质灾害较为发育。文章在清江流域11个县市地质灾害详细调查成果基础上,运用统计归纳和工程地质类比等方法,分析清江岩溶与地质灾害的关系表现在4个方面:岩溶水系统导致岩溶塌陷(及灾害链);溶蚀扩张和岩溶化诱发加剧滑坡和崩塌,溶蚀风化形成危岩(潜在不稳定斜坡);钙质胶结的存在加强了滑坡崩塌的稳定性;岩溶与地质灾害易混淆,以新塘石林为例强调二者之间需甄别。指出碳酸盐岩区地质灾害调查应加强岩溶孕灾地质背景研究;研究钙质胶结的分布规律与加固效果可应用于滑坡和崩塌防治。
岩溶土洞演化及其数值模拟分析
贾龙, 蒙彦, 管振德
2014, 33(3): 294-298.
摘要:
土洞是覆盖型岩溶区一种隐伏的不良地质现象。土洞在水的作用下发育演化最终形成塌陷,可通过地下水位的变化来研究土洞发育和塌陷的形成。同时土洞的演化会造成覆盖土体不均匀位移和应力重分布,可通过覆盖土体位移和应力变化来进行研究土洞演化过程。采用FLAC3D三维有限差分程序,分析覆盖层垂向位移场表明:最大垂向位移出现在土洞顶部,使拱顶出现拉张破坏,并可根据洞顶土层位移的数值模拟结果,划分“等沉面”确定土洞扰动的土层深度。分析覆盖层剪切应力场表明:在土洞拱趾部位出现剪应力集中,会造成拱趾的剪切破坏,并可根据洞顶“剪应力低值区”,判断覆盖层中土拱效应的存在。分析覆盖层塑性区表明:较为坚硬的黏土层中,土洞以拱顶塌落和拉张破坏为主,最终可以形成坑壁较为陡直的桶状或坛状塌坑。土层较为松散时,以拱趾的剪切破坏为主,最终可以形成锥碟形塌陷坑。利用“剪应力低值区”,“等沉面”和“塑性区”可综合判断土洞的稳定性以及覆盖层所能形成的极限土洞大小。岩溶土洞演化规律及数值模拟研究对岩溶塌陷(土洞)早期监测和评价有着重要的理论及工程意义。
唐山黄庄岩溶塌陷形成条件和机理分析
李颜贵, 刘子龙, 于孝民, 罗水余, 雍凡, 蒋正中
2014, 33(3): 299-307.
摘要:
为查明唐山黄庄岩溶塌陷形成地质条件与机理,文章从该区岩溶塌陷的地质、地层岩性、水文地质特征对岩溶塌陷的影响等方面入手,研究岩溶地面塌陷的成因诱发条件,利用综合物探方法、钻探及地下水长期观测等技术手段,采用二维高密度测网数据,进行三维高密度数据处理和三维结果多角度分析,研究岩溶塌陷区地下三维空间分布形态、水流运移通道和基岩分布等。研究区岩溶地面塌陷应属于渗透潜蚀作用,塌陷坑分布于地下水的降落漏斗范围内和流水通道区域,特别集中于地下水主要径流方向和水交替强烈的地下水联系密切地段,雨季水气压力变化极为频繁、剧烈,加剧了土洞形成。
生态地质
基于RS和GIS的乌江流域生态安全度变化评价
易武英, 苏维词
2014, 33(3): 308-318.
摘要:
乌江流岩溶地貌发育,水土流失、石漠化问题均较突出,生态环境极其脆弱,为了了解乌江流域生态安全状况及存在问题,文章基于RS和GIS技术,在分析流域土地利用/覆盖变化和景观格局时空变化特征基础上,从自然环境、社会经济、景观生态3方面构建生态安全度评价指标体系,将熵权法与属性识别模型相耦合,对流域41个地区进行生态安全度评价。结果显示:2000年贵州省乌江流域生态安全度属于差、较差、中等、较好的面积分别为745.8 km2、15 212.2km2、40 670.7km2、9 361.4km2,所占比重分别为1.13%、23.05%、61.63%、14.19%;2010年属于差、较差、中等、较好所占面积分别为4 330.5km2、12 254.1km2、42 804.0km2、6 591.4km2,所占比重分别为6.58%、18.57%、64.86%、9.99%;2000年和2010年乌江流域均缺少生态安全等级为好的地区,而2010年较2000年生态安全等级较差的地区面积增加,较好的面积却减少,表明流域生态环境整体呈恶化趋势;流域上游、中游地区较下游地区的生态安全状况偏差,生态本底脆弱、人地矛盾突出、水土流失、石漠化等是影响上游地区生态安全度的主要原因,中游地区受矿产资源开采及大城市人口聚集的影响,下游地区受水电资源过度开发影响。
基于地统计学烟区土壤养分及pH值空间异质性分析——以重庆市酉阳县岩溶区为例
刘月娇, 张洋, 倪九派, 周川
2014, 33(3): 319-325.
摘要:
调查了解土壤养分及pH值空间异质性特征是制定烟区土壤养分管理与施肥决策的前提。本研究基于经典统计学和地统计学方法,分析了酉阳烟区土壤表层pH值及土壤养分要素的空间异质性特征。结果表明:酉阳烟区土壤有机质含量丰富,有效磷较缺乏;土壤养分指标的变异系数在13.11%~71.46%之间,有效磷的变异系数最大,而有机质、全氮、碱解氮在土壤中比较稳定;土壤有机质和全氮、全磷、碱解氮和有效磷呈极显著的正相关,pH值和有效磷和速效钾呈极显著的负相关;有机质、全氮、全磷及速效钾的变异函数曲线理论模型符合指数模型,而pH值和碱解氮则与球状模型拟合较好;全氮、碱解氮、全磷及有效磷表现出中等空间相关性,而有机质、全钾及速效钾的空间相关性表现较弱;分维数大小表现为:全钾的分维数最大,pH值、速效钾、有机质其次,全氮、碱解氮最少;土壤养分及pH值空间分布在东西和南北方向具有显著性差异,且在东西方向上的变异要高于南北方向。酉阳烟区土壤养分空间相关性不强,说明地形、施肥及耕作等随机性因素能够显著影响烟区土壤养分空间异质性。
红枫湖流域聚落空间格局特征及其影响因素分析
王发艳, 李阳兵
2014, 33(3): 326-337.
摘要:
研究流域聚落空间格局特征及其分布规律,可以为聚落优化与调控提供依据。文章以红枫湖流域2000年、2005年、2010年3个时期的TM影像为主要数据,借助Erdas8.5、Arcgis9.3等软件提取出红枫湖流域内聚落、旅游、道路及河流等用地,划分聚落等级,并利用聚落面积百分比图和密度图分析流域内聚落的空间分布特征,同时划分道路、河流缓冲区并利用等高线形成坡度图来探讨流域聚落分布和道路、河流及地形地貌的关系。研究结果表明,红枫湖流域的聚落斑块数量和面积在增加,数量由852个增加到2 592个,面积由1 204.3 ha增加到4 200 ha;聚落平均密度由0.44个/km2上升到1.33个/km2;聚落百分比值较大和密度值高的地区都是平坦的坝地,聚落面积和聚落密度的空间分布、变化基本一致,面积小的聚落在快速增长,增加的聚落主要由耕地转换而来;聚落扩展方式主要是分散扩展、带状扩展、块状扩展;聚落的空间形态主要有散点式、干枝式、规则式;道路对聚落分布的影响力越来越大,而河流对聚落分布的影响却在逐渐减弱;居民点面积随着坡度的增大而减少,且25°~80°地区的聚落面积增长率持续上升。
基于Logistic-ISM模型的喀斯特地区农户石漠化治理行为影响因素及调控研究
余霜, 李光
2014, 33(3): 338-346.
摘要:
喀斯特地区农户的石漠化治理行为对保障我国长江、珠江流域生态安全极为重要。为了深入了解农户石漠化治理行为的影响因素,促进石漠化治理政策的落实和治理工作的有效开发,本文选取了贵州省3个典型的石漠化县,晴隆县、关岭县、 黔西县为研究区,应用参与性农户评估法对437位农户开展治理行为调查。以调查数据为基础,结合运用Logistic回归模型与ISM分析方法研究农户石漠化治理行为的主要影响因素及其层次结构,实现对石漠化治理行为的剖析。分析结果显示:距最近乡集镇距离、是否自愿选择技术、接触信息次数、交流信息次数是表层直接影响因素,石漠化面积是中层间接因素,家庭农业收入、是否有科研治理项目、专家走访次数是深层根源因素。因此,农户农业收入低、资金投入匮乏和石漠化治理相关技术缺乏是导致农户石漠化治理积极性不够的根本原因。建议多渠道增加农民收入,以推动农户参与石漠化治理的积极性;改善农村基础设施条件以降低石漠化治理的成本;完善石漠化治理技术推广体系,提高农户石漠化治理技能。
基于GIS和改进灰色关联模型的岩溶区土壤肥力评价——以重庆市丰都县岩溶区为例
孙宇, 高明, 王丹, 邓炜, 陈成龙
2014, 33(3): 347-355.
摘要:
文章在GIS技术支持下,以重庆市丰都县岩溶区为研究对象,根据该县的地形特征、土地利用现状及土壤类型等共采集316个土壤样品,在此基础上,通过主成分分析法、隶属度函数等方法改进的灰色关联模型,对丰都县土壤肥力进行综合评价,并利用地统计学方法揭示其空间变异特征。结果表明:土壤肥力综合指数处于0.352~0.881之间,均值为0.579;其空间变异具有一阶趋势,去除趋势后所剩残差表现出较弱的空间相关性;研究区总体土壤肥力质量中等偏上,其中Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ等级的土壤肥力分布面积分别占总区域面积的10.61%、31.09%、35.94%;土壤常规养分和微量元素养分的综合肥力贡献率分别为76.77%和23.23%。这表明将土壤微量元素养分同时纳入土壤肥力评价指标体系是合理可行的,利用改进的灰色关联模型能较好地定量化评价土壤综合肥力,地统计学方法能更好地揭示土壤肥力的空间变异。
喀斯特裸坡土壤侵蚀模拟研究
刘正堂, 戴全厚, 杨智
2014, 33(3): 356-362.
摘要:
文章通过人工模拟降雨试验,研究不同地下孔(裂)隙度、基岩裸露率和雨强对地表、地下产流、产沙的影响,其结果表明:(1)土壤侵蚀与地下孔(裂)隙度具有较高相关性,地表产流、产沙随地下孔(裂)隙度的增大而减小,而地下则相反;(2)坡面径流刚产生时,雨滴击溅和薄层水流冲刷,土壤细小颗粒堵塞其毛管空隙,渗漏率减小,而地表径流量增大,土壤团聚体被破坏、分散和迁移,降水与土壤渗漏率增大,地表径流量减小,雨滴击溅增强,如此循环,降水与土壤渗漏率呈波动性变化;总体而言,地表、地下悬移质均随降雨历时呈下降趋势,而地表推移质则相反,地表、地下产流量变幅较小,趋于平行;(3)地表产流、产沙量随基岩裸露率增大呈波动性变化,总体呈下降趋势;而地下产流、产沙量随基岩裸露率增大呈波动性变化,总体呈增大趋势;(4)在较小雨强30 mm/h时,地表只产生悬移质流失,没有产生推移质流失;地表、地下产流、产沙都是随雨强增大而增大;雨强由30 mm/h增大到150 mm/h,地表累积产流量为538.5 L,累积产沙量为2 393.81 g,地下累积产流量为207.8 L,累积产沙量为687.73 g,累积产沙量的递增速率比累积产流量的递增速率要大,地表产流、产沙的递增速率大于地下产流、产沙的递增速率;(5)各因子与土壤侵蚀间相关程度为:降雨历时>雨强>地下孔(裂)隙度>基岩裸露率。该实验有助于为喀斯特地区的水土流失研究、评价及制订石漠化治理措施提供理论依据。
基础地质
神农宫和祥龙洞洞温季节变化特征及其对石笋氧同位素组成的可能影响
张鹤峤, 蔡演军, 张海伟, 谭亮成, 秦世江
2014, 33(3): 363-372.
摘要:
通过对江西万年县神农宫和陕西宁强县祥龙洞两个洞穴内、外温度连续19个月的同步监测以了解不同时间尺度下洞穴温度变化特征。结果显示神农宫及祥龙洞洞内温度存在明显的季节性变化:(1)神农宫夏秋季洞内温度在小时-日尺度上受到降水事件的影响显著,洞内夏秋季温度波动明显高于冬春季。祥龙洞监测点所处支洞环境相对封闭,温度波动在冬春季大于夏秋季,且全年洞温变幅小于神农宫。(2)旬—季节尺度的洞温数据显示,一个完整水文年内,神农宫两个监测点SN1、SN2的温度变幅分别达到4.8 ℃和4.6 ℃,祥龙洞达到3.2 ℃。(3)两个洞穴洞内温度响应洞外气温的变化都存在滞后性,且冬春季滞后大于夏秋季,可能受深部围岩温度相对偏高、空气和围岩热导率的季节变化以及降水季节差异的影响。最后,针对洞温存在较大季节变化的洞穴讨论了不同沉积模式下洞穴温度变化对石笋氧同位素组成18O的可能影响。认为此类洞穴某一时期石笋δ18O出现较大幅度偏正或偏负不一定反映了外界气候的大幅变化,也可能仅仅是由于洞穴沉积条件发生改变而造成的。
油气地质
塔北隆起轮古7井区奥陶系岩溶地貌及岩溶储层特征研究
张庆玉, 秦凤蕊, 梁彬, 曹建文, 淡永, 李景瑞
2014, 33(3): 373-378.
摘要:
轮古7井区地处轮南古潜山一级地貌单元岩溶高地上,该次研究利用残厚法对研究区岩溶古地貌特征及古水动力条件进行刻画,划分为岩溶高地、岩溶坡地两种二级地貌单元类型,并应用现代岩溶分类方法,根据微地貌组合形态对二级地貌做精细刻画,划分了六种三级地貌单元。通过对岩溶储层展布规律深入研究,认为其储集空间主要为后期构造及岩溶作用所形成的次生溶蚀孔洞、溶蚀裂缝和洞穴系统。根据孔、洞、缝组合特征,及裂缝孔隙度和孔洞孔隙度的物性关系,将奥陶系鹰山组岩溶储层类型划分为裂缝型、孔洞型、裂缝—孔洞型、洞穴型四类。岩溶高地由于剥蚀作用强烈,相对于岩溶坡地来讲后者更易于岩溶储集空间的保存;岩溶坡地地带水动力条件较强,水平径流带岩溶管道系统发育,连通性较好,为洞穴型岩溶储层发育带,易于形成大型缝洞体。
旅游地质
国外洞穴医疗研究综述
李溪, 杨晓霞, 向旭, 石定芳
2014, 33(3): 379-385.
摘要:
洞穴医疗是将洞穴作为特殊医疗活动场所的一种新兴的医疗方式,是人类利用洞穴资源的新形式,具有广阔的发展前景。本文以“Speleotherapy”、“Cave Therapy”、“Cave Treatment”、“Halotherapy”作为关键词,对Web of Science数据库进行检索,获得1978-2013年国外与洞穴医疗相关的有效研究文献32篇。通过梳理发现,现有研究成果主要涉及洞穴的发展历程、洞穴的医疗功能、洞穴医疗对呼吸道疾病的治疗机理及临床应用、医疗洞穴中氡的监测与防护、洞穴医疗旅游等领域;但现有研究成果还存在数量有限、内容不够全面、研究方法不够丰富、研究成果的地域分布不均衡、理论研究成果较少等不足。今后在洞穴医疗研究中应注重研究成果价值的普适性、研究方法的多样化,特别应加强对洞穴医疗的机理、洞穴医疗实施的环境标准、洞穴医疗的旅游开发、洞穴中气溶胶盐疗法等问题的研究。

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《中国岩溶》编辑部
2022年4月20日