鹤壁市岩溶地下水发育特征研究

鹤壁市岩溶属于中国北方型。西部碳酸盐岩裸露,东部为埋藏型碳酸盐岩。含水层岩性以奥陶系中统灰岩、白云质灰岩为主。区内岩溶地层发育,地质构造复杂,地下水循环交替强烈,为岩溶的发育、岩溶地下水的富集提供了良好的条件。在大量勘查研究成果的基础上,查明岩溶发育特征及分布规律,可为地下水资源合理开发与地质环境保护提供科学依据。     

鲁中南岩溶塌陷区岩溶水污染途径研究

在鲁中南岩溶发育区,由于过量开采岩溶地下水,岩溶塌陷频繁发生,岩溶地下水也受到不同程度的污染。在岩溶塌陷区,岩溶地下水污染与岩溶塌陷有着密切联系。岩溶塌陷的条件、规模、频度、塌陷的时空阶段性等都直接影响岩溶地下水的污染程度。根据岩溶水的补给途径,岩溶水污染途径主要有四种:面状垂直渗透污染、带状侧向渗漏污染、点状塌陷坑灌入污染和超采岩溶水激发越流污染,不同的污染途径其污染源也不相同。要防止岩溶水污染,必须从根本上解决岩溶塌陷问题,切断污染途径,加强岩溶塌陷的防治和监测,从而保证岩溶水资源可持续发展。     

贵阳市岩溶地下水可持续开发利用与对策

随着贵阳市城市化建设的推进，贵阳市岩溶地下水资源开发利用和地下水污染问题越来越受人们的关注。文章主要从贵阳市地下水发育特征、资源分布和开发利用现状出发，结合该市城市功能划分对其岩溶地下水的开发利用提出可持续发展的对策。     

贵阳市岩溶地下水可持续开发利用与对策

随着贵阳市城市化建设的推进,贵阳市岩溶地下水资源开发利用和地下水污染问题越来越受人们的关注。文章主要从贵阳市地下水发育特征、资源分布和开发利用现状出发,结合该市城市功能划分对其岩溶地下水的开发利用提出可持续发展的对策。     

江西景德镇城区岩溶塌陷地质特征及防治建议

通过1∶5万区域水文地质和环境地质调查,利用物探、钻探等手段研究江西景德镇城区岩溶塌陷地质特征及其发育规律。景德镇城区覆盖型碳酸盐岩基岩面起伏大,浅部岩溶发育,土洞较多,第四系岩性结构复杂,覆盖层厚度一般<20m,地下水埋藏浅。通过分析该区岩溶塌陷分布特征、形成条件和诱发控制因素,确定抽排地下水是该区岩溶塌陷的主要诱发因素。在预测岩溶塌陷发展趋势的基础上,对可能发生岩溶塌陷的区域进行初步预测,并针对性提出相应的保护和防治措施,为城市工程建设和环境保护提供参考。     

裂隙对雾龙洞岩溶发育及地下径流的影响分析

尝试利用裂隙测量结果探究区域岩溶发育规律。采用统计窗口法对湖北鄂西地区雾龙洞岩溶流域的碳酸盐岩地层进行了大量的裂隙测量,分析了流域内裂隙发育的情况,研究了裂隙的几何参数——倾向、倾角、隙宽、线密度、面裂隙率等在不同层位、不同裂隙分组内的变化情况;结合构造、岩溶洼地发育方向、洞穴野外探测结果,综合分析了裂隙发育对本区岩溶发育的影响;运用渗透张量理论对岩溶流域裂隙的各向异性和非均质性进行了研究,并分析了雾龙洞岩溶流域地下水的主要渗流方向形成的原因,对查明雾龙洞岩溶流域岩溶发育规律以及地下水的运移、赋存规律具有一定的指导作用。     

岩溶地层的三维地质构模研究

如何研究岩溶发育极不规律的岩溶地层一直是困扰水文地质和工程地质一大难题,笔者将最新的三维可视化技术和地质统计学方法应用到岩溶地层的构建模型上,以期从不同角度揭露特定研究区域的岩溶发育规律,从而为岩溶地区的生产实践提供一种有效的分析途径.通过研究表明:该方法是行之有效的,能够方便、快捷地分析岩溶地区不同角度和剖面的岩溶发育规律.     

三姑泉域岩溶地下水分布特征及子系统识别

通过地质学、岩溶动力学、构造学、地球物理勘探、流体动力学、水文地质试验、水文地球化学及同位素分析等方法,分析了三姑泉域岩溶地下水赋存与富集规律,阐明了可溶岩与构造对岩溶地下水分布的控制;采用多种手段联合方法对三姑泉域的地下水子系统进行了识别。共划分了东丹河、丹河、高平-晋城、赵庄四个地下水子系统。每个子系统内都发育强径流带,径流带内物探结果显示低电阻率,水化学显示低TDS,同位素显示高δ~(18)O、δD值,子系统边界上则呈现了高电阻率,高TDS及低δ~(18)O、δD值的特征。多种研究方法相互印证结论一致,提高了地下水子系统识别的准确度。     

不同岩溶环境条件下岩溶地下水中δ~(13)C_(DIC)特征

岩溶地下水的δ13 CDIC值主要是受土壤碳库和碳酸盐岩碳库的δ13 C所制约。本研究选取两个气候条件完全不同的南方广西桂林、北方山西汾阳为对比研究对象,通过取样测试分析两个地区岩溶地下水的δ13 CDIC值,发现北方汾阳岩溶地下水的δ13 CDIC范围为-7.53‰～-12.25‰,平均为-9.84‰;南方桂林岩溶泉水的δ13 CDIC范围为-9.22‰～-15.99‰,平均为-13.06‰;北方岩溶水比南方偏重3.22‰。结合两个地区所处的气候环境条件分析,北方暖温带干旱半干旱大陆性季风区,C4植被发育,C3/C4比例低,土壤碳库的δ13 C重;南方亚热带湿润季风区C3植被发育,C3/C4比例高,土壤碳库的δ13 C轻。因此气候条件不同引起生态条件的差异而造成南北方地下水δ13 CDIC的不同。这为利用同位素方法研究地下水对气候条件变化的响应提供了理论依据。     

2019年湖南攸县7·15大型岩溶地面塌陷的发育分布规律及形成机理

2019年7月15日,湖南株洲市攸县樟井村发生大规模岩溶地面塌陷,严重威胁当地人民群众的生命和财产安全。为查明7·15大型岩溶地面塌陷的形成机理,通过地球物理勘探、水文地质工程地质钻探、地下水监测、水化学分析等多种手段对岩溶地面塌陷区开展了详细的调查研究,分析了该岩溶地面塌陷的发育规律及致灾因素。结果表明：7·15大型岩溶地面塌陷是由降雨主导,在地表覆盖层软化减强、岩溶气爆和渗流潜蚀效应等多种不良因素共同作用诱发的自然塌陷;地面塌陷位于断层、褶皱等构造密集发育的可溶性碳酸盐岩区域,区内岩溶强烈,广泛发育的溶洞、落水洞、泉、地下暗河等岩溶形迹为地面塌陷的形成提供了条件;7·15大型岩溶地面塌陷的形成演化可分为降雨诱发的地表覆盖层土体软化减强和封盖增荷、降雨导致地下水水位上升引发的岩溶气爆、地下水渗流潜蚀加速顶板垮塌形成土洞、土洞扩大及顶板失稳4个阶段。该研究结果可为类似地质条件地区的岩溶地面塌陷预测预报与防治提供科学依据。     

土地利用对埋藏型岩溶区岩溶水质的影响——以涪陵丛林岩溶槽谷区为例

岩溶水文系统的开放性和脆弱性,使其很容易受到人类不合理活动的深刻影响,造成水质的持续恶化。对比研究埋藏型岩溶垄脊槽谷区岩溶水质变化与土地利用的关系可以看出,研究区水质20年来的变化以及水质的空间变异与土地利用有很大的相关性;其中集约化的农业耕作、炸石填土增加土地面积、利用落水洞排放污水和独特的微型稻田水位控制设施对岩溶地下水水质产生显著影响;这也表明人类活动已经对该区水文地球化学产生了区域性的重大影响。面对区域岩溶水质恶化的趋势,通过土地整理,保护岩溶水质是迫切需要关注的工作。     

AMD对岩溶区旱地土壤理化性质及土壤酶活性的影响

煤矿开采产生的酸性矿山废水（ AMD ）已导致周边土壤受到了严重的污染。以贵州典型的喀斯特地区旱地土壤为研究对象,通过添加不同污染浓度的AMD,模拟AMD持续污染下,岩溶区旱地土壤pH、Eh、EC、Fe、Mn、Cu、Zn、SO2-4以及脲酶、微生物量的变化情况,进而评价AMD持续污染对岩溶区旱地土壤的影响。结果表明：随着AMD污染程度的持续增加,土壤Mn、Zn及脲酶活性在较低污染程度下急剧升高,在较高污染程度下则又显著降低,其中土壤Zn、脲酶活性随AMD浓度增加达到极显著水平（ p﹤0.01）;土壤pH有明显下降趋势（ p﹤0.01）,总体维持在6.5以上的较高水平;土壤Eh、EC、Fe、Cu、SO2-4随AMD污染程度的增加呈显著、极显著的增大趋势（ p均﹤0.05）;土壤微生物量则随AMD污染程度的增加呈显著的降低趋势（ p﹤0.05）。综上表明,AMD的持续污染将对岩溶区煤矿周边的旱地土壤造成严重的影响。     

喀斯特地区供水水库营养演化历史重建

利用²¹⁰Pb-¹³⁷Cs年代学方法，结合洪水事件沉积层，综合建立了红枫湖沉积岩芯准确的年代学模型.在此基础上，通过测定沉积物多种地球化学指标（LOI、TOC、TN、C/N比、δ¹³C_org、BSi），结合历史文献记录和已有的水质监测数据，重建了1960~2016年红枫湖营养状态变化历史.结果表明，建库以来红枫湖水体经历了多次营养状态的显著转换.其中，1991年开始水体逐渐从中营养转向富营养化状态，主要是人类活动引起的内、外源营养物质输入显著增加所致，特别是网箱养鱼活动可能起到重要作用；2000年开始，水体逐渐转向中营养化，主要是一系列保护和治理措施的实施；2004年开始，水体再次逐渐恶化，转向富营养化状态，主要是外源污染物输入增加，加上内源底泥营养物质的重新释放；2009年以来，水质逐渐改善，处于中营养化状态，主要是外源污染得到有效控制，但表层营养物质含量较高，现阶段在减少外源污染物输入的同时，应重点加强底泥污染物的治理工作.     

喀斯特地区供水水库营养演化历史重建

利用²¹⁰Pb-¹³⁷Cs年代学方法,结合洪水事件沉积层,综合建立了红枫湖沉积岩芯准确的年代学模型.在此基础上,通过测定沉积物多种地球化学指标（LOI、TOC、TN、C/N比、δ¹³C_org、BSi）,结合历史文献记录和已有的水质监测数据,重建了1960~2016年红枫湖营养状态变化历史.结果表明,建库以来红枫湖水体经历了多次营养状态的显著转换.其中,1991年开始水体逐渐从中营养转向富营养化状态,主要是人类活动引起的内、外源营养物质输入显著增加所致,特别是网箱养鱼活动可能起到重要作用;2000年开始,水体逐渐转向中营养化,主要是一系列保护和治理措施的实施;2004年开始,水体再次逐渐恶化,转向富营养化状态,主要是外源污染物输入增加,加上内源底泥营养物质的重新释放;2009年以来,水质逐渐改善,处于中营养化状态,主要是外源污染得到有效控制,但表层营养物质含量较高,现阶段在减少外源污染物输入的同时,应重点加强底泥污染物的治理工作.     

岩溶槽谷区耕地涨落时空特征与驱动机制

研究岩溶槽谷区耕地的涨落时空演变规律,对揭示岩溶山地乡村人地关系演变具有重要意义。以印江县为例,基于地貌特征把全县划分为槽谷区、低山河谷区、梵净中山区、丘陵谷地区,利用多源数据对印江县1958-2016年的耕地数量变化及其在不同高程、坡度上的分布演变进行了探讨。研究表明：（1）全县及各分区耕地都表现为先增加后减少、林灌地先减少后增加的变化趋势。1990年之前林灌地向耕地转移,之后耕地向林灌地转移,但各分区转移程度有所不同。（2）耕地的涨落高程界限为700 m,低于700 m时,1990年之前扩张,之后萎缩;涨落幅度随着高程增加而递减;高于700 m时,涨落不明显。（3）以1990年为界,各坡度范围耕地1990年之前扩张,1990年之后萎缩;在小于25°的坡度范围内,随坡度增加,耕地涨落幅度递增;在大于25°的坡度范围内,随坡度增加,耕地涨落幅度递减。（4）研究区耕地的涨落变化与当地农户对土地依赖程度相关,依赖程度高,耕地扩张;依赖程度低,耕地萎缩。研究结果可以为优化岩溶区人地关系发展提供参考依据。     

城市岩溶塌陷灾害风险评估方法--以贵州六盘水市为例

岩溶塌陷是我国岩溶区主要地质灾害,它和崩塌、滑坡、泥石流以及地面沉降、地裂缝等构成我国六大地质灾害类型.随着我国"地质灾害防治管理办法"颁布和实施,不同灾种的风险评估已成为地质灾害防治管理的重要内容.针对城市岩溶塌陷风险评估问题,中国地质科学院岩溶地质研究所塌陷项目组结合多年岩溶塌陷研究的经验,研制开发了基于GIS技术的岩溶塌陷灾害管理与风险评估系统(GMRS).本文以水城盆地为例,全面介绍运用GMRS进行岩溶塌陷风险评估的内容、方法和步骤,最后,对风险评估的结果作了详细讨论.     

岩溶地下河反硝化作用的有限性——一个碳酸盐岩管道的实验研究

反硝化作用是公认的去除水体中硝酸盐的路径,但相比于多孔介质,岩溶地下河中反硝化效果具有不确定性.为更好地认识岩溶地下河中反硝化效果,本研究利用天然碳酸盐岩管道几何模型,以乙醇为可利用电子供体(碳源),示踪了控制流速条件下管道流中反硝化作用,并辅以多孔介质流实验进行对比.反应示踪、地球化学印迹和微生物检测结果表明:当碳源缺乏时,反硝化作用没有明显启动的迹象;一旦补充了碳源,溶解氧、硝酸盐浓度和质量都出现了明显衰减,并且有中间产物亚硝酸盐产生,水体碱度增加.然而,即使在碳源充足情况下,管道流中反硝化强度却明显比多孔介质流中强度低,两者硝酸盐生物去除率分别为39.4%和大于99%,生物降解速率分别为0.113和10.8 mg·L~(-1)·h~(-1).推测其原因,一是碳酸盐岩管道内固体表面积与水体积比值低,固体吸着条件不利于微生物生长与发育,降低了硝酸盐去除率;二是管道富含的溶解氧可能延迟了反硝化作用启动,溶解氧降至3.0 mg·L~(-1)左右时硝酸盐浓度才有明显衰减.相比之下,其它环境因素如p H值和温度没有出现明显变化.该研究意义在于:岩溶管道流反硝化去除硝酸盐的潜能是存在的,但即使可利用碳源充足仍具有明显的局限性,这可能意味着岩溶地下河一旦遭受硝酸盐污染,其作为饮用水源的安全风险更大.     

岩溶含水系统抗污染性能评价方法研究

为评价岩溶含水系统抗污染性能,依据影响济南裂隙岩溶水系统抗污染性能众多因子的对比计算,提出在潜水区以地下水位埋深、富水性、土壤类型、地形、包气带介质、补给量为因子建立评价潜水区含水系统抗污染能力的DWSTIR指标体系,对于承压区以承压含水层埋深、隔水顶板岩性、隔水层厚度和水力传导系数为因子建立评价承压含水层系统抗污染能力的DCAT指标体系.依据各因子评分及权重值,根据计算所得抗污染能力评分值大小,分别将潜水区、承压水区相应划分为抗污染能力很好、抗污染能力好、抗污染能力中等、抗污染能力差和抗污染能力很差5个分级.济南应用实例的评价结果与济南岩溶地下水质量现状、水文地质条件基本相吻合.     

岩溶裂隙含水层中石油类污染物的迁移与水力截获

对淄博市岩溶地下水遭受石油类污染的研究结果表明，在石灰岩含水层中，岩溶裂隙的发育对石油类污染物侵入地下水的运移过程具有控制作用，石油类污染物沿岩溶裂隙通道运移，在通道延伸的深部可以有高于浅层的检出，水力截获方法去除地下水中石油类污染物是有效的，但水力截获孔的位置应就近污染物集中检出带布置，尽量远离水源地，并正常运行。     

Comparing carbon fluxes between different stages of secondary succession of a karst grassland

Abandonment of marginal agricultural areas with subsequent secondary succession is a widespread type of land use change in Mediterranean and mountain areas of Europe, leading to important environmental consequences such as change in the water balance, carbon cycling, and regional climate. Paired eddy flux measurement design with grassland site and tree/shrub encroached site has been set-up in the Slovenian Karst (submediterranean climate region) to investigate the effects of secondary succession on ecosystem carbon cycling. The invasion of woody plant species was found to significantly change carbon balance shifting annual NEE from source to an evident sink. According to one year of data succession site stored ?126 ± 14 g C m^?2 y^?1 while grassland site emitted 353 ± 72 g C m^?2 y^?1. In addition, the seasonal course of CO₂ exchange differed between both succession stages, which can be related to differences in phenology, i.e. activity of prevailing plant species, and modified environmental conditions within forest fragments of the invaded site. Negligible effect of instrument heating was observed which proves the Burba correction in our ecosystems unnecessary. Unexpectedly high CO₂ emissions and large disagreement with soil respiration especially on the grassland site in late autumn indicate additional sources of carbon which cannot be biologically processes, such as degassing of soil pores and caves after rain events.