留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

2019年  第38卷  第1期

水文地质
岩溶洞穴交互带概念的提出及其在水资源管理中的意义
郭 芳, 姜光辉, 王文科, 刘绍华
2019, 38(1): 1-9.
摘要:
岩溶地区以管道流为主的地下水补给、径流与排泄常常引起地下水与地表水间快速且频繁的交互与转化,并因此引发水环境退化问题。文章引用并拓展地表水文学和水文生态学中交互带的概念,提出南方岩溶地区管道流与其他类型水体交互的场所为岩溶洞穴交互带,并依据交互带的水流类型和交互方式,划分为泉口交互带、天窗交互带、落水洞交互带和管道交互带4种类型;且以泉口交互带和天窗交互带为重点,采用水文和水化学在线监测、现场测试、流量测量,结合水化学、浮游生物和微生物等的分析鉴定,剖析了交互带的水文、水化学特征和水生生物群落结构及其与水环境的关系。研究发现:岩溶洞穴交互带的水文功能有弱化趋势;泉口交互带的污染物降解能力明显,水化学功能尚能发挥作用;水生生物功能在退化,主要是由水文功能弱化导致的。水文功能弱化是岩溶洞穴交互带环境功能退化的重要原因。建议在岩溶地区的水文地质和环境地质工作中重视交互带,探索交互带的探测和监测技术,通过有效管理改善交互带的环境功能。
贵州印江朗溪岩溶槽谷龙洞湾泉流量衰减分析
梁日胜, 曾 成, 闫志为, 石 彪, 何师意, 樊宇虹, 灌 瑾
2019, 38(1): 10-18.
摘要:
文章对贵州省印江县朗溪隔槽式向斜岩溶槽谷轴面南东侧的龙洞湾岩溶泉流量衰减规律进行了分析,通过在泉口设置复合堰、安放水文气象自动监测仪,获取了该泉降雨量和相对水位的高时间分辨率监测数据,并采用水力学公式计算了泉流量,分析了降雨过后岩溶泉流量的动态特征,再利用分区间指数函数衰减方程确定了该泉所在含水介质的结构特征及亚储水量,结果发现:(1)龙洞湾泉流量峰值滞后时间受降雨过程特征影响较大,当降雨量大或前期有降雨影响时,滞后时间短;当降雨量小或前期无降雨影响时,滞后时间长;(2)强降雨后,龙洞湾泉流量的衰减可分为三个亚动态,且衰减系数的差异较大,第I亚动态和第II亚动态的衰减系数分别是第III亚动态的11倍和3倍,这表明其三重岩溶含水介质的特征明显;(3)龙洞湾泉的含水介质具有不均匀性,以管道流和裂隙流为主,岩溶发育强烈。
东阿水文地质单元地下水硝酸盐污染来源的同位素分析
李 扬, 杨 桢, 康凤新, 刘金勇, 孙彦伟, 黄静波
2019, 38(1): 19-27.
摘要:
针对近年来地下水硝酸盐污染日益严重的现象,本文运用氮同位素技术对位于典型农业区的东阿水文地质单元地下水氮污染来源进行了研究,结果表明:浅层地下水监测点的NO3-含量较高,平均含量为27.77 mg·L-1 ,δ15N 为7.8‰~12‰,反映了浅层地下水主要受到生活污水或粪便的污染;深层地下水(岩溶水)中NO3- 含量相对较低,平均含量为12.81 mg·L-1,δ15N为7.2‰~14.3‰,同样指示为生活污水或粪便污染,与补给区人为干扰密切相关。部分监测点地下水质量较差,建议研究区内使用高效的灌溉技术及科学的施肥方式,补给区附近的家禽养殖场可通过修建发酵池和改善饲料配方等方式,从源头上降低地下水硝酸盐的输入量。
煤炭开采条件下三姑泉域岩溶含水层保护评价
王振兴, 李向全, 侯新伟, 张春潮, 桂春雷, 左雪峰
2019, 38(1): 28-39.
摘要:
三姑泉域是我国典型的北方岩溶区,同时位于国家规划的晋东大型煤炭基地,煤炭开采与水资源保护之间的问题较为突出。多年来区内煤炭资源的大规模开采造成了区域地下水位下降、水质恶化等现象。因此开展北方岩溶区煤炭基地含水层保护评价对水资源保护及经济可持续发展具有十分重要的意义。本文从含水层脆弱性、含水层功能和煤炭开采影响力三方面建立综合评价指标体系,采用APH法进行三姑泉域岩溶含水层综合保护评价。针对煤炭基地特征,采用增加了煤炭采空区指标的COP修正模型评价了含水层的脆弱性。含水层功能评价分别从供水能力与生态、大泉维持能力开展;煤炭开采影响力评价从开采活动及煤炭地质结构两方面开展。综合评价结果显示需要重点保护的区段为岩溶大泉、水源地及地表渗漏段,其次为岩溶强径流带及煤炭剧烈开采区,与实际情况相符。
气候环境
基于石笋记录的小冰期与“8.2 ka BP”事件的对比研究
崔英方, 董进国, 赵 侃
2019, 38(1): 40-49.
摘要:
全新世气候突变事件是全球变化研究的热点,但对其行为特征与动力学机制的认识仍存在不足。本文选取贵州董哥洞2支高分辨率、高精度定年的石笋(DX1和DA)δ18O记录,分析小冰期和“8.2 ka BP”事件期间亚洲夏季风强度变化的结构特征与其驱动机制。通过两个突变事件的精细对比,发现两者在持续时间、振荡幅度和转型特征等方面均有很好的相似性,尤其是均显示出“两谷一峰”的结构性特征。北高纬地区淡水注入导致大西洋经向翻转流(AMOC)的减弱可能是触发“8.2 ka BP”事件的重要驱动力,这暗示具有相似结构特征的小冰期弱季风事件可能也响应于AMOC机制。将小冰期时期石笋δ18O记录与指示AMOC变化的北大西洋放射性碳数据进行对比,发现两者具有相似的变化过程,这表明在早晚全新世不同气候背景条件下,AMOC仍能够通过影响南北半球温度梯度的变化而影响低纬热带辐合带位置的移动,进而调控千-百年尺度低纬季风区水文循环的时空变化。
岩溶断陷盆地“盆-山”耦合地形影响下的气候特征及其对石漠化生态恢复的影响探讨
王赛男, 蒲俊兵, 李建鸿, 张 陶, 霍伟杰, 袁道先
2019, 38(1): 50-59.
摘要:
掌握石漠化山区受海拔影响的气候特征的垂直差异,能够对岩溶山地气候及其影响下的水热组合条件有更为科学的认识,对石漠化演变研究和综合治理有重要意义。本文通过在典型石漠化山区(云南蒙自断陷盆地区)沿盆地、坡地到山区设立三个小型气象观测站获取山地垂直剖面的气象数据,从月(季)、日尺度分析石漠化山区“盆-山”耦合地形的气候垂直特征及其对石漠化生态恢复的可能影响,结果表明:(1)观测剖面是当地主导风东南风的背风坡,年降雨量高原面(1 027.4 mm)>盆地(662.6 mm)>坡面(574.4 mm);且 “山谷风”效应显著,白天吹谷风,降雨比例更大。地形起伏使盆地降雨年变异系数达152.36%,远大于坡面(113.81%)与高原面(99.36%),地形放大了垂直方向的“干湿”差异,区域干燥指数:盆地(1.74)>坡面(1.70)>高原面(0.88)。(2)垂直方向水汽差异使高原面年太阳辐射量(5 492 MJ·m-2)略小于盆地(5 817 MJ·m-2)。同时盆地与高原面气温垂直梯度达0.74 ℃·100 m-1,因此在光热条上存在明显的垂直差异。(3)垂直气候特征对石漠化生态恢复的影响具体表现在:①年内降雨集中,结合坡度较陡的地形易加速水土流失;②降雨量少,且集中在日间,强烈的蒸发易加剧土壤水分亏缺,不利于植被恢复。③研究区水分缺乏,因此在植被恢复治理中应选择耐旱的作物,同时要考虑垂直方向的光热条件差异,盆地选择喜光热作物,海拔高的地区选择喜温凉的作物。
土壤改良对土壤水水化学及碳酸盐岩溶蚀的CO2净消耗量的影响
吴泽燕, 罗为群, 蒋忠诚, 章 程, 胡兆鑫, 曹建华
2019, 38(1): 60-69.
摘要:
为研究利用滤泥与不同有机肥搭配对岩溶土壤进行改良增加无机碳汇的最佳实施方案,在果化示范区开展了滤泥、滤泥+秸秆+沼液和滤泥+秸秆+牛粪等三种土壤改良方案试验,在各个改良地和对照地埋放标准溶蚀试片和土壤水收集器,测试一年试片溶蚀速率和不同月份土壤水主要阴阳离子浓度。结果表明:滤泥中含有大量钙盐和硫酸盐,导致土壤水类型为Ca-SO4。各个改良地和对照地土壤水中参与岩溶作用的[Ca2+ +Mg2+ ]/HCO3-(当量浓度)均大于1,表明外源酸参与了土壤中碳酸盐岩溶蚀。施肥高峰期,试验区本底土壤CO2净消耗量出现负值,原因是硝化作用产生的H+与土壤水中HCO3-发生脱气作用,导致CO2从水中逸出。单施滤泥改良后,滤泥有机酸显著提高了试片溶蚀速率,但土壤水pH值降低,H+的大量存在导致脱气作用加剧,年均碳酸贡献率为-0.32,年均减少CO2净消耗量0.66 mmol·L-1。滤泥配施秸秆和牛粪引起8月脱气作用加剧,其他月份同样削弱了脱气作用,最终导致CO2年均净消耗量几乎不变。滤泥配施秸秆和沼液大大削弱了单施滤泥引起的脱气作用,同时减小了土壤中碳酸盐岩溶蚀速率的增强程度,最终导致CO2年均净消耗量增加了0.065 mmol·L-1,该方案为最佳增加无机碳汇的实施方案。
夏季黄土丘陵区不同土地利用方式土壤CO2分布特征及影响因素
邵明玉, 张连凯, 刘朋雨, 覃小群, 邵天杰, 曹建华, 张春来
2019, 38(1): 70-79.
摘要:
为了解不同土地利用方式对土壤剖面CO2含量的影响,分析了吕梁山西侧黄土丘陵区不同土地利用类型(果树林地、大田作物地、荒地)土壤理化性质和不同深度的CO2分布特征及其影响因素。其结果表明:果树林地、大田作物地和荒地三种不同土地利用方式全磷、全钾含量差别不大,大田作物地土壤有机碳含量(2.95±1.19 g·kg-1)>荒地(2.63±1.36 g·kg-1)>果树林地(2.38±0.78 g·kg-1),而大田作物地土壤无机碳含量(14.36±5.17 g·kg-1)>果树林地(14.16±1.32 g·kg-1)>荒地(12.40±4.04 g·kg-1);同样,土壤全氮含量在大田作物地中含量最高,在其他两种土地利用方式中全氮含量大致相同。不同土地利用方式对土壤剖面CO2体积分数的影响较大,果树林地0~20 cm深度土壤CO2含量高于大田作物地和荒地,其原因:一方面为果树林地地表调落物较多,表层有机碳积累较多,在微生物分解作用下,形成了大量的CO2,另一方面,果树林地人为扰动小,而大田作物地人为扰动较大,土壤 CO2浓度更大程度上取决于农田的耕作管理措施和种植作物的品种。三种土地利用方式在土壤 80 cm 处土壤CO2含量均突然下降,其原因可能为雨水下渗吸收了土壤CO2 后与下部碳酸盐矿物发生作用,即碳酸盐矿物的溶蚀过程消耗吸收土壤CO2。土壤温、湿度也影响了土壤CO2的产生,但相关性均不显著,其原因为研究区土壤呼吸对温度响应高度依赖于土壤含水量,土壤CO2的产生速率更多受水热因子耦合作用的影响。
生态地质
喀斯特地区石漠化与土壤类型的空间相关分析——以贵州省为例
杨 青, 杨广斌, 戴 丽, 赵青松, 罗毓融
2019, 38(1): 80-87.
摘要:
以贵州省2010年石漠化程度分布与土壤类型分布图为基础,运用地图代数原理,通过计算二者的转移矩阵,从而得出不同石漠化程度下土壤类型的空间分布情况,并探讨研究区石漠化背景下,土壤类型与石漠化的空间分布规律,分析石漠化的发生、分布与土壤类型的相关关系。其结果表明:喀斯特地区石质土的石漠化发生率最高达到46.41%,其次为黄棕壤的43.32%,综合排序为石质土>黄棕壤>山地草甸土>棕壤>红壤>粗骨土>石灰土>黄壤>紫色土>水稻土>潮土;分等级讨论时以中度石漠化为主导,且石质土的中度石漠化发生率最高,达到了21.68%。石漠化程度的空间分布在不同土壤类型中存在着明显差异,并且二者之间有一定联系,土壤本身的性质差异是重要的因素之一。
黔桂岩溶山区土地利用变化的社会经济因素分析
杨兴艳, 赵宇鸾, 李秀彬
2019, 38(1): 88-99.
摘要:
基于黔桂岩溶山区1990、2015年的土地利用数据和社会经济统计资料,利用典范对应分析方法对1990-2015年25年间的土地利用变化及社会经济驱动因素进行了实证分析。结论如下:(1)黔桂岩溶山区土地利用变化存在明显的时空分异现象;(2)贵州高原区以草地大幅减少和林地增加为主要特征;黔桂峰丛洼地区以水域面积增加和草地减少为主要特征;广西丘陵区的主要特征是耕地减少和建设用地增加。(3)贵州高原区土地利用类型变化以经济和人口因素为主要驱动力;广西丘陵区土地利用类型变化以经济因素和农业结构水平为主要驱动力;农业因素对黔桂峰丛洼地区的土地利用变化驱动作用明显。未来应提高贵州高原和黔桂峰丛洼地区岩溶山区草地生态功能重要性的认识,在加强森林植被恢复的同时加强草地资源保护;城镇化发展背景下黔桂岩溶山区应减少优质耕地占用,开发低丘缓坡土地,建设山地特色城市。
土地利用对溶丘洼地土壤容重、水分和有机质空间异质性的影响——以南洞流域驻马哨洼地为例
刘 鹏, 蒋忠诚, 蓝芙宁, 李衍青, 于 洋
2019, 38(1): 100-108.
摘要:
为了探究溶丘洼地土壤空间异质性及其影响因素,本文以驻马哨溶丘洼地为研究对象,利用经典统计学和地统计学的方法,从不同土地利用、坡度、坡向、土壤深度分析土壤容重、水分及有机质的空间异质性。结果表明:(1)土壤有机质为强变异,变异系数为0.71,容重和水分变异系数分别为0.15、0.11,属中等变异,土壤容重和水分呈极显著负相关,和有机质呈显著负相关,相关系数分别为-0.609、-0.581;(2)块基比介于0.78~0.97,随机部分引起的空间变异程度较大,空间自相关较小,且模型拟合较好。(3)耕地土壤有机质、水分含量最低,容重最大,而灌木土壤反之;(4)北坡土壤容重高于南坡,变异系数小于南坡;而土壤水分、有机质低于南坡,变异系数高于南坡。从不同坡位、坡向的比较中,皆体现了土地利用对土壤空间异质性的影响。在土地利用作为主要因素的影响下,驻马哨洼地土壤水分、容重、有机质由随机部分引起的空间变异增加,空间自相关减小。
喀斯特溶槽岩-土界面优势流及其对土壤水分动态的影响
王甲荣, 陈 喜, 张志才, 张润润, 朱 彪, 龚轶芳, 刘 皓, 袁瞬飞
2019, 38(1): 109-116.
摘要:
通过对两个典型溶槽剖面的野外入渗实验,结合对入渗锋面的红外成像和染色示踪,分析溶槽中土壤湿润锋运移受岩—土界面优势流、初始水分状态(干湿程度和不均匀分布)及植被根系的影响程度。其结果表明:岩—土界面优势流增加入渗锋面到达处的土壤含水率是溶槽中部的1.1~14.5倍,但岩—土界面优势流形成的侧向水势梯度可降低优势流锋面下移;初始入渗中表土湿润锋运移主要受植被根系大孔隙优势流的影响,岩—土界面优势流作用不显著,但随着入渗深度的加大,岩—土界面优势流侧向弥散对湿润锋运移和土壤水分的影响加强。
技术方法
随机岩溶介质的电阻率正演模拟
罗润林, 邓海鹏, 李亚南, 刘长扬, 彭 诚, 高 柱, 钟 伟
2019, 38(1): 117-123.
摘要:
受岩溶发育的影响,岩溶地区电阻率分布具有很大的不确定性。采用传统的正演方法在一定程度上不能满足岩溶探测的需要。为了更真实地反映岩溶介质的电性特点,本文提出了一种根据随机过程的谱分解理论来构造随机介质模型的方法,并以此建立了岩溶地区随机地电模型。对理论和实测地电模型的正演计算表明,随机介质能更有效模拟实际地电结构,正演结果更接近实测的异常形态。因此,岩溶地区的电阻率正演模拟计算采用随机介质模型是十分有必要的,一方面有助于对异常的认识,另一方面,随机介质模型可以更好地模拟岩溶地区的地电模型。
钻孔雷达反射成像在岩溶发育场地探测中的应用
贾 龙, 蒙 彦, 潘宗源, 殷仁朝
2019, 38(1): 124-129.
摘要:
我国岩溶区分布广泛,且复杂的岩溶现象对建筑安全、地基稳定以及场地勘察有较大影响。钻孔雷达作为一种井中地球物理方法,可以利用地下介质的物性差异查明岩溶发育的情况,弥补常规勘察手段在探测岩溶发育场地中存在的不足。依据钻孔雷达单孔反射信号的同相轴特征、反射波首波走时和反射波的衰减等特征,可判断钻孔周边未揭露溶洞和裂隙的分布,确定钻探揭露溶洞的水平方向直径以及岩石完整性,从而达到查明各种岩溶形态的规模、空间密度及其分布规律的目的,为工民建各项工程建设的设计和施工提供准确详尽的地质资料,确保工程的稳定性。
洞穴旅游
基于单边界二分式条件价值法的洞穴旅游资源非使用价值评估——以重庆芙蓉洞为例
张枫怡, 杨晓霞, 向 旭, 杨逸枫
2019, 38(1): 130-138.
摘要:
为提高公众对洞穴旅游资源非使用价值的重视程度,以世界自然遗产地芙蓉洞为研究对象,采用单边界二分式条件价值法,以到芙蓉洞景区旅游的游客、重庆市民为调查对象,对芙蓉洞洞穴旅游资源的非使用价值进行评估。其结果表明:芙蓉洞洞穴旅游资源非使用价值的平均支付意愿为330.49元,非使用价值总额为229.82亿元,远大于其门票收入;芙蓉洞洞穴旅游资源非使用价值的平均支付意愿大小与被调查者对芙蓉洞非使用价值的了解程度、婚姻状况、年龄、职业、年收入、文化程度、人均出游花销显著相关。今后应加强对芙蓉洞非使用价值的认知,通过多种渠道宣传芙蓉洞的非使用价值,多方合力,共同保护芙蓉洞洞穴旅游资源。
我国洞穴旅游从业者安全认知研究
杨晓霞, 蒙歆媛, 向 旭
2019, 38(1): 139-147.
摘要:
安全是洞穴旅游的生命线,是洞穴旅游活动正常开展的前提和保障。国内外多数洞穴旅游安全事故多起因于旅游从业者和游客自身安全认知欠缺。由于洞穴旅游从业者直接面对游客,是洞穴旅游安全事故的“第一道防火墙”,因此,从洞穴旅游从业者的角度对洞穴旅游安全认知进行研究就显得尤为重要。本文对我国17个旅游洞穴从业者的旅游安全认知开展问卷调查,运用统计分析和灰色关联分析对洞穴旅游从业者的安全认知及其差异进行分析,得到以下结论:(1)我国洞穴旅游从业者的总体安全认知度较高;(2)我国洞穴旅游从业者安全管理认知存在一定差异;(3)不同属性的洞穴旅游从业者安全认知度存在一定差异;(4)不同洞穴旅游从业者的安全认知度存在一定差异。基于洞穴旅游从业者的安全认知,可采取如下措施提高洞穴旅游安全管理水平:加强对洞穴旅游从业者的安全教育培训,提高安全意识;提升洞穴旅游景区(点)的安全管理水平,增强执行力度;建立健全洞穴旅游安全控制、预警和救援制度,切实保障旅游。