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2018年  第37卷  第6期

水文地质
基于数值模拟的岩溶地下水源保护区划分技术研究
汪 洋, 李 娟, 席北斗, 姬永红, 唐 军, 刘剑聪, 崔亚莉
2018, 37(6): 799-809.
摘要:
以山东省邹城市某岩溶水源地为例,研究数值模拟方法在岩溶地下水水源地保护区划分中的应用,以及水文地质参数对于水源地保护区划分结果的影响。基于GMS软件构建了研究区三维非稳定流地下水数值模型,采用质点追踪技术,通过反向追踪示踪粒子在运移100 d、1 000 d以及25 a后的位置及迁移轨迹,对该岩溶水源地进行保护区划分;改变数值模型中的主要水文地质参数,以变化后的保护区面积作为衡量参数敏感度的指标,并计算各参数的敏感度系数,研究水文地质参数对于保护区划分范围的影响。结果表明:当参数改变幅度在20%范围内时,一层垂向渗透系数(VK1)的敏感度系数最大可达到2.63×10-3,二层垂向渗透系数(VK2)的敏感度系数最大可达到3.64×10-3;垂向渗透系数的敏感度明显高于其他参数,说明垂向渗透系数对保护区划分范围的影响最大。因此,在应用数值模拟法对岩溶地下水源地进行保护区划分时,应尤其注意模型中各含水层垂向渗透系数取值的准确性和合理性。
趵突泉泉域岩溶水典型污染组分变化特征及污染途径
孙 斌, 邢立亭, 李常锁
2018, 37(6): 810-818.
摘要:
济南趵突泉水闻名天下,自20世纪50年代以来岩溶地下水水质发生较大变化。利用收集与实测的近60年的水化学数据,选取矿化度、NO3-、SO42-、Cl-典型水化学指标,结合水文地质条件及人类活动影响,对山前三个典型富水地段岩溶地下水化学变化特征进行研究,并揭示泉域西部、中部、东部三个富水地段岩溶水水质污染途径。结果表明,1986年以前,三富水地段水质变化特征相似,均呈小幅增长趋势,而1986年以后差异显著。其中,西部富水地段除90年代以外,岩溶水中典型污染组分含量总体涨幅较小,地下水主要污染途径为点源—表流阶段入渗型;中部富水地段岩溶水中典型污染组分呈稳步增长趋势,地下水主要污染途径为面源—降雨间歇入渗型;东部富水地段岩溶水中常规离子组分涨幅最大,地下水主要污染途径为点源—开采越流入渗型。研究结果对泉域三个富水地段岩溶地下水保护具有重要指导意义。
降雪及旅游活动对金佛山表层岩溶泉水化学的影响
刘 跃, 贺秋芳, 于正良, 赵瑞一, 张 陶, 刘宁坤
2018, 37(6): 819-826.
摘要:
金佛山是世界自然遗产,冬季到景区赏雪的游客众多。为探究降雪过程及旅游活动对金佛山表层岩溶泉的影响,本文对2014年12月一次大规模降雪前后的水房泉水化学变化进行高频自动取样监测,获取高分辨率的水化学变化曲线,与大气降水、土壤水及污水的理化特征进行比较,并采用主成分分析法剖析影响泉水化学的主要因素。结果表明泉水理化学指标在降雪的不同阶段表现出显著的动态变化:在积雪初期(2014-12-10至2014-12-14)大部分水化学指标基本稳定;此后至积雪大面积融化前(2014-12-15至2014-12-28)旅游排污量增大,泉水的水温、流量、浊度、盐度以及各项离子含量呈上升趋势,而pH、溶解氧则呈下降趋势,水化学指标变幅大;积雪融化期间,融水补给使泉水溶解氧和浊度上升,其他水化学指标先下降后上升。主成分分析显示旅游活动的污水输入是引起泉水水质变化的首要因素,主成分贡献率达59%;积雪融化的稀释作用能一定程度缓解流域地下水污染状况,是第二影响因素,贡献率31%。
典型岩溶泉主要化学成分来源及地球化学敏感性研究
盛 婷, 杨平恒, 陈 峰, 詹兆君, 谢国文
2018, 37(6): 827-834.
摘要:
为定量研究岩溶区突出的地球化学敏感性和脆弱性,引入地球化学敏感指数概念,以重庆金佛山水房泉为例,利用2016年1月至12月观测的水化学数据,对水房泉的主要化学成分来源及地球化学敏感性进行研究。结果表明,水房泉水化学类型为Ca-HCO3型和Ca-HCO3·Cl型;岩溶作用与人类活动综合影响下, HCO3- 、Cl- 和Ca2+成为研究区主要阴阳离子,Cl-主要来源于人类旅游活动造成的污染物,SO42- 主要来源于硫酸型酸雨沉降;岩溶作用的季节变化使得HCO3-、Ca2+成为敏感指数最高的阴阳离子;水房泉的宏量元素地球化学敏感性指数在旅游活动影响下,除NO3- 外均有不同程度的升高,其敏感性指数依次为HCO3- > Ca2+ >Na+ > SO42- > Cl- > NO3- =K+ >Mg2+ 。受人类活动影响,岩溶泉水化学表现的更为敏感,减少并净化人类活动污染物、增强游客环保意识等措施对岩溶泉的保护至关重要。
生态地质
贵州喀斯特地区5种石生藓类的持水性能及吸水特征比较
张显强, 龙华英, 刘天雷, 从春蕾
2018, 37(6): 835-841.
摘要:
选择贵州普定石漠化区域常见的石生穗枝赤齿藓( Erythrodontium julaceum )、扭口藓( Barbula unguiculata )、真藓( Bryum argenteum )、美灰藓 (Eurohypnum leptothollum) 和东亚砂藓 (Racomitrium japonicum) 为对象,研究它们的持水性能和吸水特征,为喀斯特生态系统水循环和石漠化治理提供理论依据。结果表明:5种石生苔藓植物的储量在0.71~3.91 t·hm-2之间,以穗枝赤齿藓的3.91 t·hm-2储量最大;东亚砂藓的最大持水率最高,为761.9%,美灰藓的653.8%次之,真藓的551.7%最小;最大持水能力穗枝赤齿藓和美灰藓占据较大的优势,保水率美灰藓38.2%最强,东亚砂藓为33.6%次之,真藓15.2%最弱。5种石生苔藓的吸水过程包括外和内吸水两种途径,其吸水饱和的时间物种间存在差异;吸水动力学曲线均表现为S型饱和曲线,水分在25 g以下时,植物水分吸收速度与水分加入量成正比,当外界水分增加到25 g以上后,植物水分吸收速度逐渐趋于达到最大值。
重度石漠化区不同土地利用方式下土壤养分特征
朱梓弘, 杨 程, 谢银财, 王 群, 朱同彬
2018, 37(6): 842-849.
摘要:
本文以云南省蒙自市西北勒乡碧色寨村石漠化土地为研究对象,基于主成分分析法(PCA)研究岩溶石漠化区不同土地利用方式下的土壤养分特征。结果表明:(1)研究区土壤各养分指标变异系数介于0.14~1.76,不同土地利用方式下,土壤养分状况有较大差异;(2)研究区土壤12项养分指标可归结为3个主成分,所提供的信息占全部信息的90.69%,其中PC1主要包含了全磷、有效磷、速效钾和有效锰,PC2主要综合了有机碳、全氮、全钙和有效锌,有效铁对PC3具有较大的贡献。(3)对不同用地类型土壤养分的主成分得分进行排序,由大到小依次为火龙果地>林地>封育草地>玉米地,表明植树造林及火龙果种植等方式能有效改善石漠化区的土壤养分状况。建议对样区的石漠化治理应以封山育土为前提,以生态恢复为目的,通过种植火龙果与修复林地改善样区土壤状况,逐步形成生态环境与社会经济协调发展的石漠化综合治理体系。
关岭-贞丰石漠化治理示范区植被覆盖变化及其对气候因子的响应
曹 洋, 熊康宁, 董晓超, 肖 华, 全明英
2018, 37(6): 850-858.
摘要:
为揭示喀斯特石漠化治理示范区植被覆盖变化以及气候因子对植被覆盖变化的影响,利用2006—2015年Landsat 30 m/16 d分辨率影像数据,采用最大合成法、NDVI差值指数和相关、偏相关分析法,系统分析示范区归一化植被指数的时空变化特征及其与气候因子的关系。结果表明:(1)2006—2015年最大NDVI平均值为0.39,NDVI较高覆盖区域在示范区南北边界,而较低覆区域以花江南岸为主;(2)2006年以来示范区极低(-1.210)、低(-0.669)和中等(-0.729)植被覆盖度呈减少趋势,高(1.359)和极高(1.247)植被覆盖度增加,整体上呈显著增加趋势;(3)本月NDVI与本月、上月、上上月降雨量和气温的相关性均通过显著水平0.05检验,且本月NDVI与本月降雨量相关性高于本月气温(RNDVI降雨 =0.782),本月NDVI与上月气温相关性高于上月降雨量(RNDVI气温 =0.771);(4)在月尺度上,示范区植被生长对降雨量无滞后期,而对气温存在1个月的滞后期。
环境地质
中国西南喀斯特山区国土空间利用变化的人文驱动框架构建
万将军, 邓 伟, 张继飞, 宋雪茜
2018, 37(6): 859-865.
摘要:
喀斯特山区是一种特殊的山地国土空间类型,系统识别其国土空间变化的人文驱动因素及作用机制,对于合理调控喀斯特山区人类活动的空间作用强度具有重要意义。喀斯特山区生态系统抗干扰能力差且高度脆弱,土地利用的空间异质性和尺度关联性强,非理性人类活动导致局部地区人地关系矛盾趋于尖锐化。通过论证,提出了社会经济、文化民俗、政策制度和人口变化是喀斯特山区国土空间利用变化的四大人文驱动因素,解析了喀斯特山区国土空间利用变化的多维人文因素作用方式。从土地管理者和土地使用者博弈的视角,遵循“驱动因素辨识—决策分析过程—行为作用结果—反馈路径环节”的思路,构建了喀斯特山区国土空间利用变化的人文驱动框架,为喀斯特山区国土空间优化和管控研究提供了新的理论视角。
西南地区2001-2014年植被变化时空格局
冯国艳, 马明国
2018, 37(6): 866-874.
摘要:
时序植被动态变化研究一直是全球变化研究的热点之一,对地区生态治理有重要意义。基于西南地区2001至 2014年的MODIS植被指数数据集以及DEM数据和土地利用数据,进行季节合成植被指数(SINDVI)的趋势模拟、空间统计和相关分析,探讨西南地区植被变化趋势和空间分异特征,研究结果表明:(1)74.52%的区域SINDVI变化不显著,显著改善的区域占22.07%,而显著退化的区域占3.41%,改善面积远远大于退化面积。(2)从地形因子结果来看,中低海拔地区和缓坡地区植被变化趋势最明显,海拔3 500 m以下植被变化趋势比海拔3 500 m以上明显。随着坡度的增加,改善趋势和退化趋势都在变小。(3)从土地利用分析结果来看,SINDVI变化趋势在人工表面最明显,改善和退化趋势都相对较大。(4)受人类活动的影响,人工表面和裸地的增多、林地的减少是植被呈退化趋势的主要原因。
桂西北典型岩溶区水稻田成土剖面砷的垂向分布特征及其影响因素
钟 聪, 王 成, 李 杰, 黄金兰, 陈美君, 何 萍, 张新英, 胡宝清
2018, 37(6): 875-882.
摘要:
调查分析桂西北典型岩溶矿区及其周边水稻田成土剖面砷含量及相关土壤参数垂向分布特征,研究了岩溶区土壤砷的含量垂向分布及迁移规律,并探讨了岩溶区土壤砷垂向迁移的主要影响因素。结果表明:研究区三个典型土壤剖面的主要土壤类型为石灰岩土,化学风化程度较高,土壤砷自然来源主要为土壤母质;土壤剖面砷含量的垂向分布均为表层相对富集、深层相对稳定,而土壤有机碳是制约岩溶区水稻田土壤砷垂向迁移的关键因素;矿区外围的两个土壤剖面砷含量主要富集在10~20 cm层,而在0~10 cm层砷含量相对较低,土壤砷含量平均值分别为5.5 mg·kg-1 和5.0 mg·kg-1 ;而临近矿区的土壤剖面具有土壤砷高背景值的特点,土壤砷含量平均值为46.2 mg·kg-1 ,且砷主要富集在20~40 cm的次表层,而在10~20 cm层砷含量则相对较低,但在0~10 cm层土壤砷含量又显著高于10~20 cm层,这表明外来源对该剖面表层土壤也具有显著影响。
技术方法
水中自然电场法探测病态水库岩溶渗漏通道———以金鸡河水库一级水电站为例
陈贻祥, 邬健强, 黄奇波, 甘伏平, 韩 凯, 魏 巍, 郑智杰
2018, 37(6): 883-891.
摘要:
在岩溶区修建的水库或矿山尾矿库等建筑物,常因库区岩溶地质条件复杂而出现库水或污水渗漏等问题,岩溶渗漏通道勘察中常用的物探方法多布置在库区的大坝、坝肩等库岸陆地一带,未能对库内的库底岩溶塌陷等岩溶渗漏通道直接进行探测与评价,致使探测与治理效果往往不佳。本文以桂北金鸡河水库一级水电站放水涵管旁岩溶渗漏通道探测为例,研究水上自然电场法探测水库岩溶渗漏通道的原理、现场工作方法及探测效果。研究区出露地层主要由泥盆系榴江组(D3l)石灰岩夹白云岩、白云质灰岩,泥盆系东岗岭阶(D2d)白云岩、石灰岩、泥质灰岩组成,隐伏岩溶中等发育。区内一级水电站放水管入水口放水可引起强烈水上自然电位负心区域场,经采用圆周平均法划分水上自然电位区域场与剩余局部异常计算,分离出6个被强烈区域场淹盖了的次级似等轴状或似椭圆状负心水上自然电位剩余局部异常。经潜水员潜水入库内查看,这6个负心剩余局部异常区在库底均有岩溶塌陷或岩溶开口或库底渗漏天窗一一对应,其中,16线46-48号测点附近出现的似等轴状负心剩余局部异常对应的库底岩溶塌陷规模最大,塌陷坑直径约1.8 m,塌陷坑深约2.5 m,其余异常区对应的库底渗漏天窗或岩溶开口规模次之。经库内外水的简易连通实验及工程地质钻探,物探异常查证效果好。水上自然电场法可用于岩溶病态库区水上应急、快速圈定浅层岩溶渗漏通道范围等岩溶地质问题调查。
基于高分辨率示踪技术的岩溶隧道涌水来源识别及含水介质研究
谢国文, 杨平恒, 卢丙清, 陈峰, 张宇, 池彦宾, 邓书金
2018, 37(6): 892-899.
摘要:
利用高分辨率示踪技术探讨了重庆三泉隧道突水来源,并对含水介质进行了刻画,结果表明:(1)隧道涌水段受长滩地下河影响,而麦阴槽落水洞为长滩地下河的补给来源之一;(2)试验段岩溶含水介质通畅,地下水流速快,为典型紊流态;地下河管道结构不均匀,发育两条过水通道,为主管道并联支管道,无溶潭和地下湖发育;利用Qtracer2软件,计算得到地下河几何参数及水文地质参数:地下管道储水体积为1 148.4 m3,表面积为1.30×106 m2,平均直径为1.37 m,长度为780 m;摩擦系数为0.51,舍伍德数为1 055.1,施密特数为1 140,水力深度为1.08 m,分子扩散边界层厚度为1.3 mm;(3)因试验时间短、试验为小流量期及存在其他地下河出口等条件制约,示踪剂天来宝的回收率较低,上湾洼地与隧道涌水段连通关系有待进一步研究;(4)由于三泉隧道涌水点与地表水具有直接水力联系,且涌水量大,建议引走地表洼地水源、填埋隧道上方麦阴槽落水洞或在隧道下方新建泄水洞排水。
基于高分辨率遥感影像的石漠化演变趋势分析———以蒙自东山生态治理区为例
涂杰楠, 王 毅, 童立强, 裴丽鑫, 王珊珊, 郭兆成, 贺 鹏, 马祖陆
2018, 37(6): 900-909.
摘要:
为了快速准确获取小区域高精度、大比例尺岩溶石漠化的演变趋势,为小区域岩溶石漠化的定量评价和精准治理提供科学依据和基础数据,本文选择岩溶石漠化典型地区——蒙自东山生态治理研究区为例,基于2006年11月SPOT5和2015年1月Pleiades两期高分辨率遥感影像,通过研究区归一化植被指数(NDVI)与植被覆盖度(FVC)进行岩溶石漠化遥感信息提取,得到生态治理区2006年与2015年岩溶石漠化空间分布特征,并对两期FVC数据进行叠加,分析生态治理区石漠化的演变趋势。遥感调查表明,研究区内石漠化十分严重,重度石漠化面积占比73.55%,中度石漠化5.36%,轻度石漠化0.53%,无石漠化14.86%,阴影及水域面积5.71%。不同等级石漠化面积的变化情况显示,2006-2015年,重度石漠化和无石漠化面积比例增加,重度石漠化由72.37%增加到73.55%,无石漠化从6.06%增加到14.86%,而中度、轻度石漠化面积比例减少,中度石漠化面积从11.58%减小到5.36%,轻度石漠化面积从4.35%减小到0.53%。轻度、中度和无石漠化区变幅明显。研究区石漠化发生率从88.27%降低到79.43%,总体呈降低趋势。
基于遥感和GIS的岩溶区1∶5万区域地质填图难易程度分区
程 洋, 潘星呈
2018, 37(6): 910-917.
摘要:
从岩溶区1∶5万区域地质填图的实际需求出发,采用遥感地质综合解译和GIS综合分析相结合的技术手段,在详细解译区域地质、地貌、环境、水文等要素的基础上,以地层延伸性、地形地势、水系形态、冲沟密度为评价参数,定性地划分了研究区1∶5万区域地质填图的难易程度。实地调查显示,区域地质填图难易程度分区的成果与研究区的实际地质情况基本一致,可作为岩溶区1∶5万区域地质填图工作部属的依据,能在保证成果精度的前提下显著提高岩溶区1∶5万区域地质调查的工作效率。
音频大地电磁法在怀化方石坪村红层找水中的应用研究
邬健强, 甘伏平, 张 伟, 刘永亮, 魏 巍, 朱超强
2018, 37(6): 918-924.
摘要:
文章采用音频大地电磁法,在怀化方石坪村红层进行找水应用研究。结果表明:(1)音频大地电磁法在该红层区是一种有效的物探方法,虽然该红层区电阻率值低,电性差异小,但音频大地电磁法是综合利用岩土层(体)的电性特征和磁性特征来分辨异常,电性差异对其影响相对较小;(2)数据处理的结果能很好地指示出异常特征和比较具体的异常位置,推断结果与钻井验证结果基本一致,最大涌水量为82.94 m3·d-1 ;(3)钻孔处视电阻率测深曲线ρs能有效地对地下电性结构进行评价,其K曲线将ρs 曲线中的微弱变化进行放大,突出异常,标示该红层区地下异常比较具体的深度和分层位置,分层结果与钻孔结果基本一致。
岩溶地区垃圾渗透液中36种挥发性有机物的测定
全洗强, 陶 鑫, 秦愫妮, 杜文越, 俞建国, 郭永丽
2018, 37(6): 925-931.
摘要:
应用吹扫捕集-气相色谱-质谱法测定岩溶地区垃圾渗透液中36种挥发性有机物(VOCs)的含量。获取样品溶液5 mL于吹扫瓶中,利用TELEDYNE TEKMAR型吹扫捕集直接进样,经DB-VRX毛细管色谱柱分离、电子轰击电离(EI)全扫描检测,选择特征离子,再用外标法进行定量测定。结果表明:36种挥发性有机物的质量浓度在1~100 μg·L-1 范围内,与其峰面积呈线性关系,方法检出限在0.03~0.27 μg·L-1 之间,加标回收率在88%~110%之间,相对标准偏差(n=7)在2.32%~6.51%之间。
基于乡镇区划的地质遗迹资源综合价值评价———以盐津县为例
邓亚东, 罗书文, 史文强, 孟庆鑫
2018, 37(6): 932-939.
摘要:
以云南省盐津县地质遗迹资源为研究对象、乡镇区划为单元,在分析盐津县地质遗迹资源特征的基础上,依据《地质遗迹调查规范》中地质遗迹质量等级划分标准,运用特尔菲法划分出盐津县乡镇地质遗迹点质量等级,其划分结果能正确认识盐津县各乡镇地质遗迹资源的质量状况。同时,利用特尔菲法和层次分析法构建盐津乡镇地质遗迹资源综合价值评价指标体系,并运用菲什拜因—罗森伯格模型,对盐津乡镇地质遗迹资源综合价值进行定量评价。结果表明:盐津县乡镇地质遗迹资源综合价值大小为:柿子镇>豆沙镇>庙坝镇>牛寨乡>普洱镇>中和乡>盐井镇>滩头乡>落雁乡>兴隆乡。

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《中国岩溶》编辑部
2022年4月20日