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2019年  第38卷  第6期

水文地质
岩溶区地表水与地下水资源及环境统一评价的流域边界划分研究
王宇
2019, 38(6): 823-830.
摘要:
岩溶地区地表水流域与地下水流域边界的分异形式有三类,即:地表分水岭与地下水流域边界在平面分布上基本一致;地表分水岭超出了地下水流域边界;地下水流域边界超出了地表分水岭。岩溶区地表水与地下水耦合流域的顶界为地表水流域的水面及下垫面,底界为浅循环潜水含水层或潜水—承压含水层下伏的隔水层顶面,在大厚度岩溶含水层分布区,可以弱岩溶发育带的顶面作为底界。其中地表水与地下水两个子系统间的次级边界,为地表水流域的下垫面。结合专门调查(勘查)评价和区域调查评价的特性,提出评价单元划分的原则及方法。这有助于在新一轮自然资源调查评价中,以流域为单元系统地开展水资源及环境调查评价,实行地表水和地下水资源及环境的统一管理。
层流—紊流共存流场中岩溶裂隙网络演化过程的数值模拟方法
高阳, 邱振忠, 于青春
2019, 38(6): 831-838.
摘要:
研究岩溶水系统的演化过程对许多资源与环境问题有着重要意义。岩溶地区水资源、油气资源的预测与开发、水土流失成因及防治等课题都与此密切相关。岩溶管道是地下水对裂隙的逐渐溶蚀扩展形成的,岩溶演化初期,所有裂隙宽度不大,流场整体成层流状态。随着溶蚀的进行,一部分裂隙优先扩大使其中的水流进入紊流状态,而另一部分裂隙中水流仍呈层流状态。文章提出一种数值方法,能够模拟层流-紊流共存流场的岩溶演化过程。利用蒙特卡洛(Monte-Carlo)方法模拟初始裂隙网络,通过非连续介质方法模拟裂隙网络中的渗流。裂隙扩展的速度通过岩石表面溶蚀速度经验公式计算,使用迭代方法求解层流-紊流共存条件下的水头非线性方程。构建了能够利用解析法求解的模型,把数值解和解析解的结果进行对比,验证了本研究的数值法及软件的可行性。
河间隐伏型岩溶裂隙含水系统演化的数值模拟
武亚遵, 岑雷, 林云, 曲鹏冲, 王子杰
2019, 38(6): 839-845.
摘要:
为揭示隐伏型岩溶含水系统在不同边界条件与介质特征下的发育状况,基于地下水渗流和碳酸盐岩溶蚀理论构建耦合裂隙网络渗流与碳酸盐岩溶蚀的岩溶裂隙网络溶蚀扩展模型,模拟再现了河间隐伏型岩溶含水系统平面上发育演化过程。结果显示:岩溶系统发育过程中流量变化呈现三个阶段:第Ⅰ阶段为缓慢层流阶段,流量增速为2.2×10 -6 mL·(s·a) -1,持续时间与初始水头差呈对数关系;第Ⅱ阶段为极快速紊流阶段,流量增速为5.5×10 2 mL·(s·a) -1,持续时间与初始水头差呈线性关系;第Ⅲ阶段为快速紊流阶段,流量增速为26 mL·(s·a) -1。优势裂隙的存在使得岩溶裂隙网络溶蚀演化加快,非均质系统进入极快速紊流阶段所用时间较均质系统缩短了53%,裂隙溶蚀扩展的速度加快了12.5%。
基于集对分析法的喀斯特地区水资源安全动态变化及原因分析——以贵州省为例
郑群威, 苏维词, 杨振华, 周奉
2019, 38(6): 846-857.
摘要:
根据中国西南喀斯特地区特殊的水文水资源特点,从水资源赋存、供水状况、用水状况、水资源利用效率、水资源管理等五个方面构建了水资源安全评价指标体系,选择SPA(集对分析法)对贵州省2001-2015年水资源安全状况进行了动态评价。结果表明:贵州省2001-2007年水资源处于临界安全状态,2008-2015年水资源整体处于安全和较安全等级(除2009干旱年份外)。从影响水资源安全的5大要素类的变化看,水资源赋存受自然环境因素影响显著,H2值较不稳定;供水状况因受水利工程建设的影响,2001-2015年H2值由0.53上升到0.90;用水状况因生产用水和生态环境用水的提高,H3值由2001年的0.87下降为2015年0.20;水资源利用效率因万元GDP用水量以及农田亩均灌溉用水量的显著下降,H2值由2001年的0.26增加到2015年的0.88,向安全和较安全等级转变明显;水资源管理受生活污水处理率、森林覆盖率显著提高的影响,H2值由2001年的0.09增加到2015年的0.58,由原先的极不安全等级提升到临界安全等级,但在某些方面,如万元GDP污染物减排率等仍有较大的提升空间;供水状况、水资源利用效率、水资源管理这几个方面均表明人类行为对水资源安全影响显著。
湖南新田锶矿泉水文地球化学分带特征分析
赵光帅, 苏春田, 潘晓东, 谢代兴, 罗飞, 杨杨, 巴俊杰, 李小盼, 毕奔腾
2019, 38(6): 858-866.
摘要:
以湖南新田县大型富锶矿泉为研究对象,通过采样、水化学组分分析,运用ArcGIS、AquaChem软件揭示富锶地下水水化学组分、水化学类型及水平和垂向分带特征。结果表明:下降泉中锶元素含量具有很好的分带特征,但机井中锶的分带性较差,TDS与锶元素含量变化基本一致。下降泉、机井中离子的变异系数具有较好的一致性,Ca2+、HCO3 - 含量较为稳定,而Sr2+、Mg2+、Na+、SO4 2-、Cl-质量浓度变化较大,下降泉和机井的水动力环境均有较大变化,或含水岩组的差异性较明显。下降泉、机井中主要离子毫克当量数所占百分比排次相同,但其垂向变化范围较大,机井水化学组分受含水岩组和人类活动等因素影响较大,水化学类型也由下降泉单一的HCO3-Ca型水演变为HCO3-Ca型、HCO3-Ca·Mg型、HCO3-Na·Mg·Ca型等复杂水化学类型,表现出垂向上正向的地球化学分带特征。锶元素在垂向上的分带呈现出异常,在50~80 m深度达到最大值。
娘子关泉域岩溶水SO42-、δ34S特征及其环境意义
赵春红, 梁永平, 卢海平, 唐春雷, 申豪勇, 王志恒
2019, 38(6): 867-875.
摘要:
在分析区域地质、水文地质条件及水化学同位素的基础上,研究了山西娘子关泉域岩溶水的SO42-、硫同位素分布特征。研究表明:(1)泉域西北、西南地区岩溶水的SO42-主要来源于石膏的溶解;(2)泉域中部汇流区岩溶水的SO42-含量高而δ34S值低,其中的SO42-主要来源于煤系矿坑水,这是因为温河、桃河及南川河沿岸的岩溶水接受了被矿坑水污染的河水的渗漏补给以及部分地区受到钻孔串层污染;(3)娘子关泉群中城西泉水中的SO42-主要来源于煤系矿坑水,而五龙泉和集泉站水中的SO42-主要来源于石膏的溶解;(4)泉域东北部及东部河流沿岸以外的地区,岩溶水中的SO42-主要来源于大气降水、石膏溶解,并受到所处地层岩性的影响。
大同煤田寒武-奥陶系岩溶水系统东北区特征分析
陈亚洲, 任虎俊, 李曦滨, 李健, 王锋利
2019, 38(6): 876-882.
摘要:
大同煤田东北区寒武-奥陶系岩溶水以承压状态赋存于煤层底板之下,是当地重要供水水源,为确保煤田安全开采同时保护地下水资源,需对大同煤田东北区岩溶水系统特征进行分析。文章利用钻探、测井手段及水化学、水位监测数据、矿井开采资料及实地调查对研究区内岩溶水系统特征进行分析,认为研究区寒武-奥陶系岩溶顶板标高变化特征与煤向斜发育特征一致,岩溶含水层厚度发育极不均匀;研究区大部分地区为弱径流区,水化学类型以HCO3·Cl-Na型为主;地下水水源补给为西部上覆含水层越流补给和东部露头区入渗补给;研究区水位逐年下降,且呈逐年增大下降趋势,这是由于区内人工排泄点增多、人工抽采量大导致;研究区岩溶水峰值水位滞后雨季一到两个月。依据本结论对研究区煤田安全开采及岩溶水合理取用有指导意义。
生态地质
基于Landsat-X GEVI的贵州纳雍地区2003-2015年岩溶石漠化分布变化遥感调查
况忠, 包平, 吴开彬, 蒋开源
2019, 38(6): 883-888.
摘要:
岩溶石漠化是困扰中国西南岩溶地区发展的一种脆弱的生态环境,为了解贵州纳雍地区岩溶石漠化的改善情况,基于Landsat数据利用改进增强型植被指数模型(GEVI)方法提取了2003年和2015年的岩溶石漠化信息,分别为540.06 km2和390.99 km2,并将两期岩溶石漠化信息进行叠加分析和对比研究,发现该地区岩溶石漠化面积减少了149.07 km2,改善率(减少率)达12.88%,尤其是原成片分布的石漠化区域(如朝阳谷、滥坝和猫场等地)多呈碎斑状缩小,且发现研究区岩溶石漠化位置有自南西向北东迁移的现象,迁移面积为289.47 km2,以中度岩溶石漠化为主,说明治理与破坏同步,防治形势仍很严峻,但岩溶石漠化总面积减少,生态状况呈良性发展态势,反映出近年来综合治理成效显著。
断陷盆地区不同土地利用方式土壤钙形态分布特征
李菁, 杨程, 靳振江, 朱同彬, 曹建华
2019, 38(6): 889-895.
摘要:
选择云南省蒙自市西北勒乡碧色寨村具有典型岩溶地貌特征的草地、人工林地、玉米地(由草地开垦种植玉米2年)和火龙果地(由草地开垦种植火龙果5年)作为研究对象,采用连续浸提(BCR)提取方法测定不同形态钙含量,以探讨岩溶区不同土地利用方式下石灰性土壤钙形态特征及其影响因素。结果表明:土地利用方式显著影响了土壤全钙含量及其形态分布;草地土壤全钙和各形态钙含量均高于其他土地利用类型,玉米地最低;4种土地利用方式土壤钙的赋存形态主要为交换态(占总量的59.4%~74.8%),有机结合态钙含量最低(占总量的0.5%~1.0%);全钙和各形态钙与有机碳、全氮、全镁、阳离子交换量(CEC)、pH呈显著正相关,说明全钙和各形态钙与土壤物理化学性质是互相影响的。
喀斯特山区药用栽培植物水土流失防治功能的Fuzzy评价
罗林, 周应书, 毕宁, 陈坤浩
2019, 38(6): 896-900.
摘要:
为了在评价喀斯特山地发展药用植物种植产业化的水土流失防治功能价值,本文在西南喀斯特腹地毕节市七星关区岔河镇足纳村石灰岩发育的黄壤坡地的泥沙侵蚀监测小区,分别栽培种植刺梨、金荞麦、刺梨套种头花蓼、刺梨套种何首乌、刺梨套种金荞麦,通过2016年和2017年两年雨季的监测,发现土壤侵蚀量与植物覆盖度、植物枝叶层厚度呈指数函数关系,与植物根系条数呈直线关系。进一步建立土壤侵蚀量与植物覆盖度、植物枝叶层厚度、植物根系条数的隶属函数,运用Fuzzy评价模型,对调查的20种药用植物的水土保持功能进行评价。结果表明:水土保持防治功能强的植物为刺梨、白芨,较强的植物有川乌、重楼、党参、山慈姑,其他均具有中等水土保持功能,并能按评价结果选择不同强度水土流失地段的药用适宜栽培植物,也较为符合调查区实际。
干旱和复水对喀斯特石生穗枝赤齿藓水分及光合生理的影响
张显强, 刘天雷, 从春蕾
2019, 38(6): 901-909.
摘要:
研究了石生穗枝赤齿藓对喀斯特环境变迁的水分及光合生理适应,为喀斯特石漠化生态环境的恢复与治理提供依据。选择贵州普定石漠化区域交织型石生穗枝赤齿藓(Erythrodontium julaceum (Schwaegr.) Par.)为材料,测定水分和光合生理等指标。结果表明:干旱胁迫下石生穗枝赤齿藓水势(Ψs)、自由水含量(Va)、组织总含水量和相对含水量(RWC)降低,束缚水(Vs)、水分饱和亏(WSD)和Vs/Va比值增大,复水后各水分生理指标均有不同程度的恢复。RWC与qN负相关,与Fv/Fm、Yield、ETR、qP、Pn呈正相关关系;叶绿素含量总体呈出先升后降再升高的趋势。轻度干旱胁迫Pn逐渐下降,重度急剧下降,光合作用受到了严重的影响;随干旱胁迫进程蒸腾速率(Tr)的变化未见显著差异。复水后各荧光参数在轻中度胁迫下能恢复到正常水平,而重度胁迫较难恢复到对照水平。喀斯特石生穗枝赤齿藓具有适应岩溶干湿交替的水分代谢和光合生理机制,是石漠化地区植被恢复与重建过程中的先锋物种。
灾害地质
砂漏型岩溶地面塌陷防治原则和方法
梁立刚, 陈梁, 刘建芳
2019, 38(6): 910-915.
摘要:
武汉地区在近东西向的多个褶皱构造中分布有6条石灰岩条带是岩溶地面塌陷多发区。其岩溶地面塌陷可分为砂漏型、土洞型、真空吸蚀型等三种基本类型,每种类型有其特定的地质条件及对应的塌陷机理。文章重点对灾害后果最严重、防治难度最大的砂漏型塌陷的地质条件及塌陷机理进行了分析,认为地下水(岩溶水和孔隙水)渗流是导致砂漏发生的关键因素,其中岩溶水渗流是原始动力。基于此,认为设置帷幕截断岩溶水渗流是防治砂漏型塌陷的根治措施,并提出地铁车站和区间盾构防治砂漏型塌陷的原则和方法,取得了良好效果。
瞬时强降雨下铁路岩溶隧道衬砌强度探讨——以贵州织毕铁路元宝山隧道为例
余洪璋
2019, 38(6): 916-923.
摘要:
贵州是岩溶发育地区,强降雨对岩溶隧道衬砌破坏时有发生。贵州织毕铁路元宝山隧道通车前夕,瞬时强降雨致二衬多处发生挤出、跨塌、剥落、开裂、涌水、滴水等灾害,使织毕铁路开通计划被迫取消。本文借助MIDAS GTS数值模拟软件,计算并对比分析衬砌正常及施加50 m水压两种工况下,二衬位移量、轴力、弯矩及剪力情况,分析瞬时强降雨对铁路岩溶隧道衬砌强度的影响,主要结论如下:(1)在不考虑水压的情况下,二衬结构较为安全。当瞬时增加50 m水压时,因衬砌结构内力值过大,计算得出衬砌结构安全性已被破坏的结论;(2)对于地下水发育岩溶地段,若无水压的具体资料,建议III级围岩段采用钢筋混凝土衬砌,以增加衬砌对局部瞬时水压升高的抵抗能力;(3)泄水减压是解决水头上升水压过大致使衬砌破坏的关键。
岩溶塌陷易发区地下水安全开采控制——以珠三角广花盆地城市应急水源地为例
蒙彦, 郑小战, 祁士华, 雷明堂, 李卓骏, 贾龙
2019, 38(6): 924-929.
摘要:
以珠三角广花盆地城市应急水源地为例,通过野外现场抽水和室内临界水力梯度试验对比,分析了地下水安全开采的控制条件。结果显示:广花盆地的岩溶塌陷是可通过控制水位降深等方法进行防控的,当地下水开采水位降深控制在9 m以内时,可大幅度降低岩溶塌陷概率。该结果可直接作为企业进行地下水安全开采的控制性指标和政府管理部门安全管控的决策性指标。由于地质条件的差异性,在实际开采地下水过程中,不能机械地依赖单一的地下水水位降深控制指标,应根据抽水影响半径以及各地不同的临界水力坡度分地段控制地下水位降深,或者改变开采方式,以达到充分利用地下水资源的目的。建议在实际抽水期间制订突发灾害预案,加强地下水监测工作,实时掌握地下水和其他影响因素变化动态。
含水率及干密度对桂林红黏土抗剪强度的影响
陈佳雨, 刘之葵
2019, 38(6): 930-936.
摘要:
为研究含水率及干密度对桂林红黏土抗剪强度的影响机理,进行了一系列控制含水率、干密度的直剪试验,建立含水率及干密度与抗剪强度的函数关系式。试验结果表明:同一干密度条件下,粘聚力、内摩擦角随含水率的增大整体呈下降趋势;在含水率相同时,随干密度增大,粘聚力减小,内摩擦角增大。分析表明:随含水率增大,具有“水稳定”性的胶结作用减弱,引起粘聚力降低;土中结晶态氧化铁含量高于胶结态时,内摩擦角增大,反之则降低。干密度增大时,重塑土因胶结键断裂后短时间无法恢复,使土颗粒的有效胶结面积的减少程度大于其增多的程度,引起粘聚力下降;干密度的增大会改变红黏土的微观结构模型,土中封闭孔隙的增多会导致粘聚力下降;土样微观结构性随干密度的增大而增强,使内摩擦角增大。
洞穴旅游
中国典型洞穴鱼类名录、分布及保护
张佩玲, 黄太福, 吴涛, 黄兴龙, 张佑祥, 刘志霄
2019, 38(6): 937-945.
摘要:
基于最新的分类系统,对中国典型洞穴鱼类名录、分布、受胁状况及部分特征进行了整理。结果表明:中国境内已发现典型洞穴鱼类2目4科13属90种,其中鲤科的金线鲃属(38种)和条鳅科的高原鳅属(25种)为物种数较多的属。典型洞穴鱼类的体型较小,数量稀少,分布狭窄,研究资料很少,63%的种类的受胁等级数据缺乏或未被评估。对鳞片、眼睛和体表色素的统计分析显示,这3种形态特征的退化情况并不同步,推测它们在洞穴鱼类的演化过程中可能是相互独立的。
毕节鸡鸣三省•贵州地质公园地质遗迹特征及价值研究
罗书文, 杨桃, 邓亚东, 覃星铭
2019, 38(6): 946-956.
摘要:
为了探讨毕节鸡鸣三省?贵州地质公园地质遗迹发育特征及旅游开发价值,本文在实地调查基础上,系统分析了公园内地质遗迹的类型与发育特征,根据地质遗迹景观的评价体系和方法对地质遗迹景观进行定性和定量研究。结果表明:(1)公园地处云贵高原向四川盆地过渡的斜坡地带,是斜坡带岩溶地貌的典型代表;(2)从分水岭到赤水河谷,岩溶地貌表现为由峰丛洼地→溶丘洼地→岩溶峡谷的系列变化,具有显著的地带分异性,展现了岩溶地貌在水文单元系统中的发育规律;(3)资源景观类型互补性强,具有极高的科研、观赏和旅游开发价值;(4)园区地质遗迹类型共分为6大类10类10亚类,以岩溶峡谷、洞穴、天生桥、天坑、峰丛、溶丘、石林、象形山等岩溶地貌为主,以水体景观、地质剖面、古生物、环境地质遗迹和地质构造遗迹为辅。园区内有国家级地质遗迹3处,省级地质遗迹11处。
基于网络文本分析的洞穴景区游客感知形象研究——以贵州织金洞为例
何小芊, 谢珈, 张艳蓉
2019, 38(6): 957-966.
摘要:
洞穴旅游是最具特色的旅游活动之一,游客对洞穴景区旅游形象的认知直接影响游客满意度和忠诚度,对景区的营销和发展起到重要作用。以旅游网站上的点评、游记等网络文本为基础,采用ROST CM内容挖掘软件及内容分析法,对贵州织金洞旅游形象进行了分析,主要研究结论如下:①40篇游记样本与2591条点评样本中提取出232条高频词汇,频次排在前60位的词汇表明游客的主要关注点集中于织金洞自然景观;高频词汇的语义网络矩阵以“织金洞”、“溶洞”为核心,其他特征词向周围发散状,关联词汇的关系强度表明织金洞中规模宏伟、造型奇特的岩溶景观给游客留下了深刻的印象。②旅游形象属性主类目中涉及旅游景观的高频特征词最多,其次是旅游服务与管理、旅游设施;形态各异、独具特色的岩溶景观是织金洞最大的特点,洞穴内灯光效果对游客游览有最为直接的影响。③游客积极情绪的词汇出现的频次所占比例达81.85%,消极情绪的词汇出现的频次不到10%。
贵州九洞天洞穴系统空间分布特征及地貌演化过程探讨
安丹, 周忠发, 薛冰清, 杨恩林, 范宝祥, 朱粲粲
2019, 38(6): 967-976.
摘要:
洞穴分布特征及地貌演化研究是洞穴科普活动及洞穴旅游开发与管理的重要支撑。为进一步了解九洞天景区洞穴系统大型串珠式天窗群的分布特征及规律,对溶洞的规模、形态、发育方向及分布高程进行实地考察。将地理学“将今论古”的思想与地理信息系统工具相结合,探讨九洞天洞穴系统的空间展布特征及其地貌演化过程。结果表明:九洞天洞穴系统发育地层以二叠系茅口组地层为主,发育受断层节理和水文条件控制,溶洞发育方向多为北北东、北西和东南方向,与区域构造线基本一致;受第四纪间歇性抬升运动和侵蚀基准面控制的影响,洞穴系统垂向分布大致集中在1 150~1 220 m、 1 220~1 270 m、1 270~1 340 m三个海拔范围内,与区内古河道垂向分布具有相似性;九洞天洞穴系统和地貌演化经历油菜河伏流及底纳寨干谷形成期、梯子崖伏流及张家寨干谷形成期、九洞天伏流和大天桥干谷形成期三次大的发育阶段,形成九洞天景区天窗溶洞、明暗流和古河道并存的典型喀斯特格局。
桂林旧石器时代晚期以来古人类生存环境研究
殷建军, 林玉石, 唐伟, 阮骄杨
2019, 38(6): 977-982.
摘要:
桂林是我国国家级历史文化名城,有着丰富的历史文化遗迹,其重要的文化特色就是遗存着大量的史前文化。目前,桂林发现最早的史前文化遗迹距今约为3.5万年。在研究桂林史前文化遗存的过程中,发现其有着独特的发展规律,如在重要气候转型期,桂林古人类的生活方式随之发生改变,这可能是受到当地环境和全球气候变化影响的结果。

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《中国岩溶》编辑部
2022年4月20日