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2018年  第37卷  第1期

水文地质
岩溶高原地下水径流系统垂向分带
王宇
2018, 37(1): 1-8.
摘要:
大量的矿产资源采掘、地质勘探、洞穴探测、示踪试验等揭露和观测研究发现地下水径流系统的分带性是客观存在的。根据含水层的埋藏条件、地下径流的空间形态、地下水动力性质、地下水循环深度和流程的差异,岩溶高原地下水径流系统垂向上可划分为:浅循环径流带、深循环径流带2大类,进一步划分为:表层径流带、垂向渗流带、季节波动带、潜水—承压水径流带及层状承压径流带、带状承压径流带6个分带。岩溶高原地下水径流系统分带主要由地层沉积旋回、地质构造切割及组合、地形地貌起伏变化、岩溶发育分带特性所决定。
贵州主要城市浅层地热能利用潜力评价
宋小庆
2018, 37(1): 9-16.
摘要:
作为清洁、新型、可再生的绿色能源,浅层地热能对缓解城市节能、减排等问题有很大的帮助。为评价贵州省贵阳市、遵义市、兴义市、铜仁市、六盘水市、凯里市、都匀市、毕节市、安顺市及贵安新区10个地级市和国家级经济开发区的浅层地热能利用潜力,文章根据浅层地热能赋存环境调查、现场热响应试验及岩土体热物性测试结果等综合分析,计算出贵州主要城市地表以下100 m深度内的浅层地热能总热容量为35.20×1013kJ·℃-1,夏季换热功率为520.2×104kW,冬季换热功率为342.3×104kW;并在此基础上,评价了贵州主要城市浅层地热能的资源潜力,夏季可制冷面积为7.43×108 m2,冬季可供暖面积为6.51×108m2。
济南市玉符河岩溶含水层多水源回灌补源水量优化方案
李凤丽, 王维平, 黄 强, 李锦超, 曲士松, 杜 鹃
2018, 37(1): 17-26.
摘要:
随着济南市城区不断南扩,岩溶地下水补给受到严重影响。将地表水转化成地下水是解决济南市保泉和供水安全这一矛盾的现实途径,玉符河流域在其中发挥着关键作用。在玉符河已建成3个地下水回灌工程的基础上,确定合理的玉符河回灌放水流量和放水时间,使地表水能够有效地回灌到岩溶含水层中,减少第四系孔隙水无效补给以及地表水出境排泄显得尤为重要。本文选取济南泉域西部玉符河上游寨而头至南北大桥河段为研究区,结合水文地质条件和地层、岩性等资料,将研究区划分为4个子河段。利用Hydrus-2D对各个子河段的垂直以及侧向渗流进行数值模拟,模拟验证显示拟合效果良好后,继续对地下水位埋深最大、最小以及水位埋深处于两者之间三种情景进行模拟,得出回灌补源水量优化方案:当以约28万m3d-1的小流量放水时,地下水位埋深较大的情况下,持续放水19.5 d;在地下水位埋深较小的情况下,持续放水10.5 d;在地下水位埋深位于最大和最小之间时,持续放水12.7 d。
典型背斜槽谷区岩溶水资源空间分布格局与水质特征——以宜居河流域为例
张红波, 杨 森, 甘 鑫, 罗富恒
2018, 37(1): 27-36.
摘要:
文章选取典型背斜槽谷区——宜居河流域作为研究对象,结合不同水文地质单元对流域岩溶泉进行出露特征及水质分析,研究结果表明:(1) 二叠系、三叠系含水层的调查泉点水化学类型全部属于HCO3-Ca型水,而寒武系、奥陶系含水层部分泉点属于HCO3·SO4-Ca型水,这可能与该地区的岩性及人类活动有关;流域内93.8%的岩溶泉点水质等级为优良和良好,可作为饮用水源;(2)流域内岩溶泉流量<10 L·s-1的岩溶泉数量占78%,平均流量仅为0.84 L·s-1;流量≥10 L·s-1的岩溶大泉平均流量达76.56 L·s-1;此外,发现不同岩性地层在岩溶泉发育的数量和流量上皆有差异,表现出岩溶泉发育的极不均一性;(3) 在可溶岩与非可溶岩接触带、断裂构造带、陡崖处、地势较低的弱承压泄流区、深切河谷及峡谷两侧切割处5类地点易出露岩溶泉。
生态地质
西南喀斯特地区石漠化综合治理:成效、问题与对策
陈洪松, 岳跃民, 王克林
2018, 37(1): 37-42.
摘要:
西南喀斯特地区石漠化与贫困问题相互交织,是该区域社会经济可持续发展的瓶颈。近二十年来,通过实施植被恢复、水土保持、生态移民等一系列治理措施,石漠化整体扩展的趋势得到初步遏制,由过去持续扩展转变为净减少,西南喀斯特地区生态状况呈良性发展态势,但防治形势仍很严峻,迫切需要寓经济发展于生态治理之中。本文在分析石漠化综合治理成效、存在问题的基础上,探讨了基于民生改善的石漠化防治对策。认为今后应在系统梳理和总结一期治理经验和不足的基础上,进一步加强石漠化演变规律及其关键驱动因子、喀斯特关键带结构与功能变化、植被与水文过程相互作用等基础研究,将植被恢复与生态服务提升、民生改善有机结合,健全“造血”功能,培育和发展与生态治理方向相适应的生态衍生产业,助力扶贫攻坚,实现生态治理与脱贫致富双赢,促进该区域社会经济协同发展及西南生态安全屏障建设。
南宁市郊周边农田土壤-农作物系统重金属元素迁移特征及其影响因素
李 杰, 朱立新, 康志强
2018, 37(1): 43-52.
摘要:
通过采集南宁市郊农田中玉米、蔬菜、水稻可食部分及其根系土150组,研究重金属元素在不同土壤-农作物系统中迁移特征及其影响因素,结果表明:根系土中Hg、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn平均含量分别为0.116、0.202、56.76、22.12、14.49、25.18和56.28 mg·kg-1。农作物对应平均含量分别为0.001 1、0.037、0.054、1.153、0.205、0.011和9.37 mg·kg-1。根系土富集因子表明Cd受到不同程度人为活动影响,Cr和Ni主要受地质背景控制;不同作物系统元素富集因子表明Pb在土壤-农作物系统中迁移能力最低,Zn迁移能力最强。Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn在土壤-水稻系统重迁移能力显著高于蔬菜和玉米。根系土中pH、CaO、有机质、Fe2O3、K2O、MgO与重金生物富集系数呈显著性负相关,但在土壤-叶类蔬菜系统中根系土中K2O、MgO与Hg生物富集系数呈显著正相关。
喀斯特地区不同坡位条件下优势灌木根际与非根际土壤养分与pH的分布特征
梁月明, 苏以荣, 何寻阳, 陈香碧
2018, 37(1): 53-58.
摘要:
对广西喀斯特地区2种优势灌丛植物子凌蒲桃与火棘在不同坡位条件下根际与非根际土壤养分与pH值的分布特征进行研究,揭示植物种类及其立地条件对植物根际养分与pH值分布特征的影响。结果表明,2种植物根际养分存在一定程度的富集现象,其中,火棘根际有机碳与速效磷含量富集明显,子凌蒲桃根际有机碳与全氮含量富集明显;根际与非根际土壤养分含量在不同坡位下存在显著性差异(p<0.05);根际土壤有机碳含量与全氮含量呈显著正相关(p<0.05),与速效磷含量呈显著负相关(p<0.05);非根际土壤有机碳含量与速效磷、全氮含量呈显著正相关(p<0.05)。双因素方差分析显示,与植物种类相比,坡位对根际土壤养分含量影响更大。以上的研究表明,喀斯特灌丛优势植物有利于提高该地区土壤养分利用,但应该考虑植物立地条件对根际养分利用的影响。
岩溶区原始林土壤微量元素含量与有效特征
杨 霖, 杨 程, 朱同彬, 谢银财, 秦兴华, 罗柳玲, 朱梓弘, 孟 磊, 何秋香
2018, 37(1): 59-66.
摘要:
以贵州茂兰、海南俄贤岭、云南西双版纳勐远仙境国家公园和绿石林自然保护区内具有典型岩溶地貌特征的原始林为研究对象,调查岩溶原始林地土壤4种微量元素(Cu、Fe、Mn、Zn)全量和有效态含量。结果表明,岩溶区原始林地土壤全铜、全铁、全锰和全锌含量分别为0.03~0.08 g·kg-1、35.6~57.4 g·kg-1、0.74~5.83 g·kg-1和0.13~1.03 g·kg-1,均超过国家背景值的平均值。研究区土壤Cu、Fe、Mn和Zn有效态含量分别为1.09~3.51 mg·kg-1、11.6~62.9 mg·kg-1、48.3~173 mg·kg-1和4.17~37.6 mg·kg-1,根据土壤微量元素有效态评价标准,4种微量元素有效态含量均处于较高水平。原始林地土壤Cu、Fe、Mn和Zn的活化率均值分别为5.48%、0.10%、6.44%、4.19%,表明岩溶区森林土壤Cu、Mn和Zn供素水平高,Fe供素水平低。4个原始林地土壤微量元素有效性综合指数(Et)为茂兰(21.0)>绿石林(12.8)≈勐远(12.7)>俄贤岭(5.15),且Et与全氮和有机碳含量呈显著的正相关。
岩溶碳汇
峰丛洼地区石漠化治理的碳汇研究进展
曾发明, 吴泽燕, 章 程, 杨奇勇
2018, 37(1): 67-73.
摘要:
根据峰丛洼地区石漠化治理碳汇的现有研究文献,系统总结了峰丛洼地区石漠化治理过程中的碳储量空间格局及其动态过程、不同模式下的碳汇评价与定量化等方面的研究进展与不足,提出了峰丛洼地区二期石漠化治理应关注碳汇稳定性、受气候变化制约等问题,从而优化资源配置的思路;展望了峰丛洼地区二期石漠化治理工程中碳汇研究的趋势:一方面,将土壤分布格局、碳汇耦合机理研究和增加当地经济效益相结合,提高当地农民参与石漠化治理的积极性,推广和发展第一期石漠化治理工程的成果和经验; 另一方面,将遥感技术与石漠化治理碳汇研究相结合,构建更多碳汇估算模型,为二期石漠化治理碳汇定量化服务。
岩溶与非岩溶区稻田土壤CO2固定细菌的丰度比较
王 腾, 靳振江, 郭家怡, 张双双, 程亚平, 张 琴, 李金城
2018, 37(1): 74-80.
摘要:
以桂林毛村岩溶试验场稻田土壤为研究对象,以cbbLR1、cbbLG1和cbbM为CO2固定细菌的指示基因,采用荧光定量PCR技术,对比三者在岩溶区、混合区与非岩溶区中的丰度。结果表明,cbbLG1基因在岩溶区的丰度显著高于混合区和非岩溶区,最大值为1.42×109拷贝·g-1;cbbLR1和cbbM基因在混合区的丰度显著高于岩溶区和非岩溶区,最大值为2.06×109拷贝·g-1和3.35×107。相关性分析表明,cbbLG1的丰度与土壤中有机碳质量分数、全氮质量分数及阳离子交换量显著相关;三个cbbL基因对pH的敏感度不同:pH与cbbL G1基因呈显著正相,而与cbbM基因呈显著负相关。
小球藻对岩溶水体Ca2+、HCO3-利用效率实验研究
张 陶, 李建鸿, 蒲俊兵, 李 瑞, 吴飞红, 李 丽
2018, 37(1): 81-90.
摘要:
以来自广西上林县大龙洞岩溶水库中的小球藻为研究对象,探讨了封闭体系中小球藻在4.6 mmol·L-1、2.5 mmol·L-1和0.5 mmol·L-1三种不同HCO3-浓度的水体环境中,对Ca2+和HCO3-的利用效率。结果表明:(1)小球藻在4.6 mmol·L-1、2.5 mmol·L-1和0.5 mmol·L-1三种不同HCO3-浓度的水体中培养7天后生物量从0.04Abs分别增长到0.56Abs、0.50Abs和0.44Abs,在HCO3-和Ca2+浓度较高的环境中,A组28.26%的Ca2+和B组24.14%的Ca2+被小球藻吸收利用,A组54.95%的HCO3-和B组48.00%的HCO3-被小球藻吸收利用,生成有机碳固定下来,C组HCO3-浓度过低(0.5 mmol·L-1),小球藻难以对其进行利用,表明岩溶水库中高浓度的HCO3-对小球藻生长起着“施肥作用”,这对岩溶碳汇的稳定性起着重要作用。(2)小球藻光合作用利用HCO3-从而引起Ca2+沉积的量大于小球藻光合作用吸收Ca2+的量;(3)小球藻光合作用使培养基中的δ13CDIC偏正,而呼吸作用使培养基中的δ13CDIC偏负。
CO2浓度梯度对两种岩溶微藻碳酸酐酶活性的影响
黄炳惠, 李 强, 房君佳, 曹建华, 靳振江, 彭文杰, 卢晓漩, 梁月明
2018, 37(1): 91-100.
摘要:
以经岩溶水驯化的小球藻(Chlorella vulgaris)和喜钙念珠藻(Nostoc calcicola Breb.)为实验对象,在封闭体系中用Willbur和 Anderson 方法比较研究两种不同微藻在不同CO2浓度下碳酸酐酶活性变化情况。结果表明:在低于3%CO2浓度的环境中岩溶微藻可通过快速调节自身碳酸酐酶活性来应对CO2升高带来的生境影响,在影响最大的2.5%的环境下小球藻与喜钙念珠藻碳酸酐酶活性分别提高了1.46倍和2.12倍;岩溶微藻应对CO2浓度增大带来的pH下降有着重要的恢复作用,随培养时间增长培养环境中的pH得到恢复;随着CO2浓度的增大,岩溶因子对碳酸酐酶有着重要的影响;培养48 h时Ca2+与喜钙念珠藻碳酸酐酶的相关性最高,而电导率(EC)与小球藻碳酸酐酶相关程度最高。
灾害地质
我国岩溶地面塌陷研究进展与展望
罗小杰, 沈 建
2018, 37(1): 101-111.
摘要:
为了解我国岩溶地面塌陷理论和实践的状况,在讨论了岩溶地面塌陷概念的内涵和外延后,全面总结了岩溶地面塌陷在塌陷机理、预测、监测、防治等方面的研究现状,分析了目前存在的问题,概述了近年来研究的新进展,提出了岩溶地面塌陷研究的发展方向。
武汉市江夏区大桥新区红旗村黏土盖层岩溶塌陷致塌模式分析
涂 婧, 李慧娟, 彭 慧, 魏 熊, 贾龙
2018, 37(1): 112-119.
摘要:
武汉市江夏区大桥新区红旗村文化大道附近发生岩溶塌陷,其上覆盖层为黏土。文章针对该类型岩溶塌陷,结合岩溶发育特征、土体物理力学性质、水文地质条件和人类工程活动等影响因素,对致塌模式进行了综合分析,得出在溶沟底部分布有软塑至流塑状的力学性质较差的红黏土,溶沟底部发育的溶蚀裂隙与下部的溶洞或通道相联通;流塑状红黏土流失至下部岩溶通道中,形成土洞;钻探施工、楼房载荷、振动作用加速黏土体的软化、崩解和溶蚀作用,进而加速土洞向上发展。此外,地基开挖减少上覆黏土厚度,降低了土体抗剪强度,最终在上覆土体自身重力和附加荷载作用下发生塌陷。根据土体受力情况,得出塌陷力学模型,并利用数据进行验证,其验证结果与实际相符合,并结合致塌模式和力学分析提出应增强土体抗塌性能、增加建筑物地基稳定性和减缓岩溶系统水动力因素变化的防治措施。
江夏法泗岩溶塌陷区冲孔桩施工引发岩溶塌陷的成因机理
熊志涛, 刘鹏瑞, 杨 涛, 邵 勇
2018, 37(1): 120-129.
摘要:
依托武汉市岩溶地面塌陷区监测系统,开展江夏法泗冲孔桩施工过程裂隙岩溶含水层的水位、水压力和影响半径等关键参数的动态监测,研究施工过程岩溶含水层水压力的动态响应,探讨其诱发覆盖层突然塌陷的成因机理,结果表明:在第四系孔隙承压水含水层施工时,对该含水层的影响较大,但水位变幅相对较为平缓;在碳酸盐岩裂隙岩溶水含水层施工时,由于含水介质的不均一性,未揭穿岩溶通道时,对岩溶水的影响较小;当揭穿岩溶通道时,岩溶水水位可能产生突增,此时,诱发岩溶地面塌陷的风险加大。
技术方法
桂南陇瑞洼地浅层岩溶自然电场特征剖析
陈贻祥, 覃小群, 黄奇波, 甘伏平, 韩 凯, 郑智杰, 贺德煌, 黄德健, 付 昱, 蒋 莹
2018, 37(1): 130-138.
摘要:
岩溶洼地地下水渗透流在一定的渗透压力作用下,通过洼地土层过滤后沿碳酸盐岩溶蚀裂隙网络或孔隙下渗补给岩溶管道或地下河等深层岩溶水,便会产生离子导电岩土层的自然极化现象和自然电场,这种自然电场的研究方法可用于洼地浅层岩溶水的探测。研究结果表明,陇瑞洼地浅层岩溶发育带产生的自然电场实测值的平面等值线在洼地中心部位上出现了场幅值-60~-80 mV、带宽约40 m的带状异常,异常带由北至南呈似“S”状分布;自然电位梯度实测值的平面等值线在岩溶发育带顶部在地面投影中心线附近出现由负值向正值过度的“零值”异常带,“零值”异常带平面分布位置的变化指示了洼地浅层岩溶发育的平面差异与变化。以第18测线为例,陇瑞洼地浅层岩溶自然电位在剖面上分布满足位函数分布特征,即自然电位在浅层岩溶带顶部(615/18测点附近)取得极小值,在极小值的两侧由于逐渐远离岩溶发育带自然电位幅值逐渐减弱,直至趋近于零;自然电场梯度在浅层岩溶带顶部(615/18测点)附近出现由负值向正值过度的“零点”异常,呈似中心对称曲线。水文地质监测钻孔在不同深度揭露了浅层溶洞、溶隙和断层破碎带,从而验证了自然电场法探测岩溶洼地浅层岩溶水资源的有效性。
基于BP神经网络的溶洞规模预测及应用
刘振华, 范宏运, 朱宇泽, 柳 尚
2018, 37(1): 139-145.
摘要:
复杂岩溶地区的溶洞发育规模受地质构造、地区岩性、地下水动力系统等多种因素的影响,具有高度复杂性和非线性的特征。通过对岩溶区溶洞的赋存规律研究,确定影响溶洞发育规模的控制因素进行定量处理,收集已探明溶洞的样本数据。为克服已有研究对溶洞发育规模定性描述的模糊性,文章利用BP(Back Propagation)神经网络对自组织、自适应特性对数据样本的非线性关系揭示的能力,实现对溶洞发育规模的预测,并基于MATLAB实现BP神经网络结构的设计、训练、预测,其结果表明:BP神经网络模型对溶洞规模预测的精度高、收敛性能好。
岩溶水文地质环境地质信息管理系统构建与实现
韦延兰, 李文莉, 周立新, 毕雪丽
2018, 37(1): 146-153.
摘要:
为服务地质调查数据管理需求,基于GIS平台,构建了岩溶地区水文地质环境地质信息管理系统,按标准对调查数据、空间数据进行集成整合,实现了岩溶数据资料信息的数字化、可视化、动态化管理。其系统主要功能模块包括调查数据管理模块、空间数据管理模块、数据核查管理模块、钻孔柱状图管理模块、基础数据管理模块、系统数据管理模块。
常规放射性14C测年金属系统装置研发和优化
杨 会, 蓝高勇, 唐 伟, 吴 夏, 应启和, 王 华
2018, 37(1): 154-158.
摘要:
放射性同位素14C测年技术广泛应用于第四纪地质学、考古学、海洋学和古气候等学科。常规14C测年,是采用β衰变低本底液体闪烁计数仪记录一定时间间隔内一定量样品中14C原子衰变数目的方法,由于仪器操作简单、方便,在不受样品量限制的情况下,测试的精度能够满足测年的要求。14C测年液闪法样品制样前处理系统主要在真空玻璃系统中完成,但真空玻璃系统容易出现破碎、断裂,每个实验室需要配备专门的玻璃焊接师傅维护和维修真空玻璃系统,制约着14C测年技术的发展。文章探讨了常规14C制样系统的升级改造,建立了一套金属系统、不用玻璃焊接,无油污染、安装方便、拆卸灵活的常规14C测年样品制备系统,该套系统解决了常规14C发展中遇到的难点问题,使得常规14C测年技术得到更好的推广和应用。

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《中国岩溶》编辑部
2022年4月20日