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2018年  第37卷  第2期

生态地质
典型岩溶峰丛洼地坡面土壤水分空间变异性
李春茂, 陈洪松, 徐勤学, 吴 攀, 付智勇
2018, 37(2): 159-167.
摘要:
采用网格法测量典型坡面上旱季(12月)和雨季(5月)的表层(0~5 cm)土壤含水量,以地统计学方法分析其空间变异性,结果表明:(1)与单一土地利用坡面相比,人为扰动强、土地利用多样的岩溶峰丛坡地表层土壤含水量表现为坡上未被扰动的自然植被区明显高于坡下人为改造的区域;旱季时坡地林地表层土壤平均含水量(32.8%)明显高于位于坡下的梯田空闲地(24.2%)、梯田橘园(20.0%)、梯田菜园(22.0%)、坡地裸地(23.5%);雨季时,坡地裸地(30.2%)和梯田橘园(32.1%)有明显增大,梯田空闲地(17.8%)剧烈减小,坡地林地(32.2%)土壤含水量依然最高;(2)旱、雨季整个坡面上空间结构比分别为21.0%、8.7%,表现为雨季的空间相关性更好;旱、雨季表层土壤含水量变异系数分别为20.1%和31.7%,属中等程度变异;雨季表层土壤含水量的变程(77.5 m)显著高于旱季(8.0 m),雨季的土壤含水量具有较好的空间变异结构;(3)裸岩周围空间的土壤含水量随与裸岩的距离增大而减小,梯田石坎周围空间的土壤含水量随与梯田石坎的距离增大而递减。
不同碳酸盐岩和土层厚度下土壤微生物数量及生物量的研究——以贵阳市花溪区为例
周 玮, 严 敏, 苏春花, 李 玲, 雷章琴
2018, 37(2): 168-174.
摘要:
碳酸盐岩发育土壤的厚度变幅大,通过野外挖掘调查,在贵阳市花溪区分薄土、中土及厚土3种土层类型研究喀斯特地区不同土层厚度下微生物数量及生物量,结果表明:随着土层厚度的增加,土壤的细菌、真菌、放线菌及微生物总数逐渐增加;细菌在土壤微生物中占据了绝对优势,在石灰岩及白云岩发育土壤的各土层中分别占88.13%、85.71%、87.36%、85.00%及77.78%;石灰岩发育的土壤从薄土到厚土微生物量碳(C)、氮(N)、磷(P)的含量逐渐增加,分别增加15.15 mg·kg-1、2.82 mg·kg-1、0.18 mg·kg-1,白云岩从薄土到中土微生物量C、N、P的含量分别增加5.13 mg·kg-1、0.39 mg·kg-1、0.10 mg·kg-1;在同等厚度下石灰岩发育的土壤微生物量N、P含量明显低于白云岩发育的土壤,中土中差异最大,分别相差0.90 mg·kg-1和0.21 mg·kg-1,而石灰岩发育土壤的中土中微生物量C的含量则高于白云岩发育的土壤,高17.31 mg·kg-1;探讨相关性,pH值对微生物量C、P有显著影响(p<0.05),全P含量对微生物量P有极显著影响(p<0.01)。
苔藓植物对石灰岩的溶蚀作用及环境相关性研究
申家琛, 张朝晖, 王慧慧, 黄 欢, 王智慧
2018, 37(2): 175-184.
摘要:
以贵阳喀斯特公园南石林为研究区,通过野外调查及实验测定,研究苔藓植物多样性、溶蚀形态和环境因子间的关系,探讨苔藓生物岩溶形成及其对生物地质的意义。结果表明:贵阳喀斯特公园南石林有苔藓14科27属49种,溶蚀结果根据形态可划分为:溶孔、溶坑、溶锥、溶沟、溶槽、溶盆等六种;在溶孔—溶锥—溶坑—溶盆、溶沟—溶坑—溶盆和溶槽—溶坑—溶盆三个阶段中苔藓多样性指数都呈先升后降的趋势,其中溶孔、溶沟和溶槽的苔藓多样性指数最小分别为:6.232、8.524和7.490,在溶坑形态下苔藓植物多样性指数达到最大值为18.219,溶盆形态下其多样性下降至11.949;均匀度呈上升趋势分别从0.880、0.862和0.916上升至0.953,然后在溶盆阶段下降至0.876。环境因子是限制溶蚀形态发生数量的重要因素,在第二等级条件下(温度17.5~21.4 ℃,湿度57.7%~72.6% RH,光照2 700~5 900 Lux)苔藓植物对石灰岩的塑造作用最强。溶蚀形态的变化过程往往伴随着苔藓群落的演替,苔藓植物对溶蚀形态的形成具有很强的塑造作用。
2005-2015年贵阳市生境退化程度对土地利用变化的响应
韩会庆, 王 喆, 张英佳, 苏志华, 尹昌应
2018, 37(2): 185-191.
摘要:
基于2005和2015年贵阳市土地利用数据,利用InVEST模型,分析了2005-2015年贵阳市生境退化程度对土地利用变化的响应,结果表明:(1)2005-2015年贵阳市城镇建设用地、农村居民点和有林地大幅增加,水田和旱地大幅下降,其他地类变化相对较小;水田和旱地转化为城镇建设用地、农村居民点和有林地最为突出;(2)10年间,贵阳市生境退化程度以下降为主,生境退化程度增加区主要分布在南部,下降区主要分布在北部、东部和西部;(3)生境退化程度热点变化以低值减少和高值减少为主;生境退化程度热点空间变化主要分布于南部。退耕还林政策及快速城镇化引起的水田和旱地转化为有林地、城镇建设用地和农村居民点是导致该区生境退化程度变化的主要因素。
水文地质
南、北盘江流域枯水期水化学特征及离子来源分析
马 阔, 吴起鑫, 韩贵琳, 董爱国
2018, 37(2): 192-202.
摘要:
为进一步了解珠江上游南、北盘江流域水化学现状,对其枯水期36个河水样品进行水化学特征分析,结果表明:枯水期河水pH值在7.85~8.75之间,呈弱碱性,TDS均值为358 mg·L-1。河水中阴离子组成以HCO3-、SO42-为主,当量浓度占比均值达到65%与26%,阳离子中Ca2+和Mg2+是绝对的优势离子,当量浓度占比均值分别为65%和24%。与丰水期相关研究对比分析发现Ca2+、Mg2+、Na+、SO42-、HCO3-、Cl-的枯水期浓度普遍高于丰水期,K+、NO3-丰、枯水期浓度变化不大。Piper图、岩性端元分析以及离子浓度比值分析表明,研究区水化学主要受碳酸和硫酸共同参与下的碳酸盐岩风化控制。南、北盘江流域都受到农业施用的钾肥和氮肥的影响,此外,北盘江主要受到煤炭开采以及燃煤工业的影响,南盘江主要受到源头及上游河段化工企业废水和沿途市县的生活废水的影响。与前人数据对比发现,15年间人为活动对流域水化学的影响加剧。
喀斯特地区水资源安全评价模型构建及其应用——以贵州省为例
刘丽颖, 杨清伟, 曾一笑, 和秀娟, 官冬杰
2018, 37(2): 203-210.
摘要:
为探讨地下水资源丰富而地表水资源短缺的喀斯特地区水资源安全评价问题,以典型喀斯特地区贵州省为例,构建了喀斯特地区水资源安全评价指标体系,将熵权法与模糊综合评价模型相结合,从空间和时间上对贵州省9个州(市)2005-2014年水资源安全进行定量评价,结果表明:贵阳、黔东南、铜仁地区水资源安全处于良好等级,遵义、黔南、毕节、黔西南处于一般等级,安顺、六盘水处于差等级;2005-2014年,贵州省水资源安全相对稳定,都处于一般等级,但水资源安全呈现上升的趋势,这是由于贵州省近年来高度重视生态环境保护的结果。随着生态环境与经济发展矛盾的加剧,贵州省要更多地注重水资源供水安全指标的管理,调整产业结构,使经济、社会效益逐渐成为生态效益的补充和实现形式。
典型岩溶丘陵区地下水水化学特征及地球化学敏感性分析——以武冈东部地区为例
罗 飞, 苏春田, 潘晓东, 杨 杨, 赵光帅
2018, 37(2): 211-217.
摘要:
通过对典型岩溶丘陵区地下水进行水化学特征及地球化学敏感性的研究表明,该地下水系统水化学特征阳离子以Ca2+、Mg2+为主,阴离子以HCO3-、NO3-、SO42-为主,受水岩作用及人类活动共同影响;Mg2+/Ca2+受岩性控制,流经白云岩地层最高,灰岩夹白云岩次之,灰岩最低;研究区岩溶地下水表现出较高的地球化学敏感性。阳离子以Ca2+最为敏感,其次为Mg2+,阴离子以HCO3-最为敏感,其次为NO3-,元素的地球化学敏感性大小依次为:HCO3->Ca2+>Mg2+>NO3->SO42->Cl->Na+>K+;以敏感性最强的敏感因子HCO3-对研究区岩溶地下水进行敏感性等级划分。研究区低敏感性的水点仅占7.27%,中敏感性的水点占25.45%,高敏感性的水点占67.28%。通过地球化学敏感性划分统计结果显示,对该地区地下水的保护显得十分重要且迫切。
岩溶地区小城镇地下水资源多目标应急配置研究——以织金县为例
宋小庆, 屈秋楠, 杨振华
2018, 37(2): 218-227.
摘要:
以织金县珠藏向斜北段储水构造为例,依据混合整数线性规划和多目标线性规划原理,从保障应急水资源供给的角度构建了不同干旱条件下地下水资源多目标应急配置模型(E-MIP),并提出了2010-2030年的织金县城区地下水资源应急配置方案,结果表明:(1)珠藏背斜北部储水构造中裂隙-溶洞水的出露方式以地下河集中排泄为主,平均流量为62.04 m3·s-1,基岩-松散岩类孔隙泉则以分散排泄为主,平均流量仅2.14 m3·s-1;(2)干旱程度的加深不单纯限制了可利用水资源量,也直接刺激了用水效率和社会经济效益的提升,2010-2030年期间的织金县重度干旱缺水率比轻度干旱低21.25%,但其社会经济效益却增加了5.84倍;(3)应急地下水资源配置原则是优先保障居民生活用水需求,其次依据用水效率和权重次序对盈余地下水资源量进行产业化分配。进一步推算出了2020年、2025年织金县城区不同干旱状态下水资源应急配置方案。
气候环境
基于SDSM的珠江中上游气候模拟及未来情景预估
许 燕, 王世杰, 白晓永, 李雄耀, 史晓明, 田义超, 吴路华
2018, 37(2): 228-237.
摘要:
预估喀斯特生态脆弱区的未来气候变化对于区域资源的合理开发利用及生态环境保护具有重要参考价值,而目前应用降尺度方法模拟喀斯特地区的未来气候情景仍存在较大的探讨空间。本文依据珠江流域红柳江区13个气象站1961-2001年的实测日气温、日降水量资料和全球大气NCEP再分析资料,采用SDSM模型预测流域在HadCM3模式SRES A2和B2两种排放情景下未来年份气温和降水的变化趋势。结果表明:(1)SDSM模型可以较为准确地模拟研究区的气温和降水变化,确定性系数分别可达99%和65%左右;(2)A2、B2两种情景下,21世纪气温和降水均表现出明显的上升趋势,且随时间推移增幅逐渐增大。截至21世纪末,A2、B2两种情景下的年平均气温变化分别为+3.39 ℃和+2.49 ℃,日均降水将分别增加117.30 %和80.90 %;(3)未来的气温上升以秋季和春季变化最为明显,降水则表现为夏季降水增幅最大。分析成果可为喀斯特区的气候变化影响评价与应对决策提供数据基础和理论依据。
平治河岩溶流域退水规律分析与降雨径流模拟
陈立华, 杨开鹏, 黄都熠
2018, 37(2): 238-244.
摘要:
以平治河岩溶流域为研究对象,分析其地下退水规律,将其划分为9个子流域,在传统新安江模型基础上,将地下径流划分为慢速和快速地下径流,分别采用两个线性水库进行模拟,构建降雨-径流模拟方案,并选取2011-2015年期间的7场洪水作为率定期洪水,以确定性系数(DC)最大为优化目标,应用遗传算法率定模型参数,而以8场洪水作为验证期洪水进行验证分析,获得率定期合格率为85.71%,平均确定性系数为0.846,验证期合格率为75%,平均确定性系数为0.893,达到乙级精度。其结果表明所构建的模拟方案能够较好地模拟该流域的径流规律。
基于长观水位及历史降雨量的建筑抗浮水位取值研究
胡 政, 陈再谦
2018, 37(2): 245-253.
摘要:
以贵阳市地铁2号线三桥站主体结构基坑抗浮为研究对象,根据长观孔3~5年地下水位与降雨量关系对地下水位动态变化进行分析,提出一种定量计算抗浮水位的取值方法:抗浮水位值包括三个部分,勘察期间场区地下水最高水位(Hkmax)、可能的意外补给造成该层地下水位的上升值(ΔH0)及该层地下水相对勘察时的最大变幅值(ΔHe);长观孔地下水位呈雨季升高、枯季下降的变化规律,最高水位出现在6、7月份;通过对4、5、6月份的降雨量与观测孔水位进行线性拟合,得到地下水位变化量与月降雨量变化量的线性变化关系;结合历史降雨量推测场区地下水位的最大升幅为2.26 m,进而计算场区的抗浮水位为1 128.46 m。
基于DEM的广西旅游气候舒适度时空分异研究
申希兵
2018, 37(2): 254-264.
摘要:
基于数字高程模型(DEM)和3S技术,以广西壮族自治区1981-2010年74个气象观测点的气象常规观测数据为基础,对广西各地区地形下温度、相对湿度、风速、温湿指数、风寒指数、着衣指数和综合旅游舒适度指数等时空分布特征进行分析研究,并结合2015年广西307个2A级旅游景区时空分布进行评价,结果表明:在时间差异上,广西大部分地区最佳旅游时间为1月、2月、3月、10月和11月,此时全区大部分地区气温保持在15~25 ℃之间,处于非雨季期;4月、12月在气候舒适上为较适合旅游的季节;由于广西地处南疆,雨热同期,高温多雨的6、7、8月在气候舒适度上为最不适合旅游月份;就季节而言,旅游气候舒适度排序为冬季>秋季>春节>夏季。在空间差异上,6个月旅游舒适期地区仅占广西面积的0.12%,仅在桂西西林县西面和桂北资源县北面零星分布,没有2A级以上旅游景区分布其中;7个月旅游舒适期地区主要分布在桂西、桂西南和桂西北地区,桂北资源县、桂南博白县和合浦县、桂南贺州市、梧州市均有分布,占广西面积的36.78%,共有72个2A级旅游景区分布其中,占23.5%的景区数量比例;舒适期为8个月的地区分布最广,占广西区面积的63.1%,共有235个2A级以上旅游景区,占2015年2A级以上景区数量的76.5%,主要分布在桂中、桂南和桂北地区。
贵州纳朵洞洞穴滴水、现代沉积物δ18O特征及其环境意义
毛庆亚, 王建力, 王家录, 李 文
2018, 37(2): 265-271.
摘要:
为了研究洞穴滴水及其对应的现代沉积物氧同位素的变化特征和对外界气候环境的指示意义,文章对贵州纳朵洞洞外大气降水、洞穴池水、6处滴水点及其对应的现代沉积物氧同位素进行了近2年的监测。结果显示纳朵洞外大气降水和洞穴池水δ18O值均呈现旱季偏重,雨季偏轻的季节特征,基本能反映洞穴所在区域的气候变化。而滴水沉积物δ18O值和滴水δ18O值自身存在协调同步的季节特征,但二者δ18O值与大气降水δ18 O值却呈现反向的季节变化,这可能是区域地形、岩溶表层带的调节和大气环流共同作用的结果。
技术方法
多道瞬态面波法与微动法联合推断岩溶塌陷区覆盖层的结构和厚度分布
张 伟, 甘伏平, 梁东辉, 韩 凯, 刘 伟
2018, 37(2): 272-279.
摘要:
为了大尺度范围内获取岩溶塌陷典型调查区覆盖层的结构和厚度分布,采用多道瞬态面波法与微动法,对柳州市柳城县东泉公社幅岩溶塌陷重点调查区进行了野外观测,根据微动法提取的特征频率与地层厚度的关系,结合已知钻孔资料,得出覆盖层厚度与特征频率的函数关系,获取了覆盖层的厚度分布,根据面波的频散特性,得出覆盖层的横波速度分布,获取了覆盖层的结构分布,结合得出的覆盖层结构和厚度分布,推断出测区内发育4条断层或溶沟等局部构造。研究表明,利用微动法提取的特征频率和面波的频散特性,可以有效地推断出塌陷区覆盖层的结构和厚度分布。
物探与水文地质分析结合在岩溶地区找水定井中的应用——以黔江区罗家坝ZK3井为例
曹 锐, 冉 瑜, 吕玉香, 郭传道, 李德海, 王 佳
2018, 37(2): 280-285.
摘要:
物探与水文地质的有机结合可明显提高岩溶区找水定井的命中率。岩溶区的地形地貌、地质构造以及地层岩性对地下水的富集有着决定性的控制作用,有良好岩性配置的低位向斜槽谷区是岩溶找水工作的首要优选靶区;根据测区地质情况和地形条件、目的任务合理选择物探方法,当工作区具有浅覆盖、地下水大埋深和地层电性差异明显等特点时,音频大地电磁法解译成果更为可靠。文章以黔江罗家坝ZK3井为实例,阐述了水文地质调查与物探工作成果在指导岩溶区找水定井中的具体应用,证实了水文地质调查与物探结合的方式在岩溶地区找水定井中的优越性。
地质雷达电磁干扰分析及在隧洞岩溶探测中的应用
李俊杰, 朱红雷, 赵国军, 夏志强, 郭佳豪
2018, 37(2): 286-293.
摘要:
将地质雷达用于千岛湖配水工程某隧洞岩溶探测,分析了倾斜状电磁干扰异常与溶洞雷达异常差异,通过雷达剖面及疑似异常区单道时间-频率谱的分析,推断了隧底岩溶的性质及空间分布特征,含水溶洞在雷达剖面反映为同相轴错断,强振幅及能量高衰减的特性,高频干扰波振幅幅值较异常区小且能量不满足随时间推移逐渐衰减的规律,雷达成果为隧洞安全施工提供了准确的参考。
灾害地质
贵阳永温中学岩溶塌陷发育临界条件研究
姜伏伟, 李 亮, 陈 航
2018, 37(2): 294-299.
摘要:
通过现场调查,永温中学校区内及周围存在7处塌陷点,1处塌陷隐患点,严重地威胁着该校师生生命财产安全。研究区基岩可溶性成分多,覆盖粘土层较薄,且地下水溶蚀性强,属于岩溶塌陷的高危险区。为了预防岩溶塌陷灾害,文章总结分析了研究区岩溶塌陷发育的裂隙-渗流-崩解模式,并通过室内模拟试验验证。模拟试验结果表明,土体含水量是崩解作用形成塌陷的关键参数。进一步开展8组不同含水量原状样的崩解试验,结果表明,研究区岩溶塌陷发育的土体含临界水量为26.8%,发育条件为0~26.8%。
贵阳某地铁车站岩溶发育特征及突水模式分析
张可能, 张 岳, 廖 阳, 万浩然, 许培浩, 张云毅
2018, 37(2): 300-306.
摘要:
岩溶可诱发基坑涌水、涌泥等灾害,给在富水岩溶区及断层破碎带区域施工的地铁工程带来诸多难题。因此,调查车站区域岩溶发育特征,分析突水模式,对车站基坑的设计和工程施工具有重要的指导作用。文章以贵阳某地铁车站深基坑岩溶涌水治理工程为背景,采用现场调查及理论分析相结合,借助三维地质模拟软件,对该地铁车站的岩溶发育特征和涌水条件进行系统分析,总结出基坑岩溶发育特征及涌水突水模式,建立了岩溶、断层破碎带与地铁车站空间关系的三维地质模型。对类似地铁车站岩溶水文地质勘察及涌水防治方案的设计和施工具有参考作用。
广东地区某公路岩溶隧道水害分析及其数值模拟研究
张彦龙, 田卿燕, 张建同
2018, 37(2): 307-313.
摘要:
结合岩溶区公路隧道的实际情况,研究隧道涌水量计算的关键因素,并通过降水量、降水强度和入渗强度定量分析隧道涌水量。文章根据大宝山的实际情况,采用降水入渗法和地下径流模数法计算隧道两侧洞口段雨季涌水量,针对强降水过程,分析隧道可能出现的最大涌水量。研究结果表明:隧道排水能力理论上可满足降雨的排水要求,但实际排水能力受工程施工材料、工程的不均匀性以及长期的淤堵等因素影响。文章明确了广东地区公路岩溶隧道水害影响因素,考虑临界状态和破坏状态的水压力建立岩溶隧道涌水模拟模型,水压力临界值随隧道衬砌结构厚度的增加逐渐增大。

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《中国岩溶》编辑部
2022年4月20日