香溪河岩溶流域水文地球化学特征分析

湖北宜昌香溪河流域碳酸盐岩分布广泛,岩溶地下水是当地居民的重要供水来源,研究地下水水化学组成的形成及内在规律,对当地地下水合理开发利用具有重要意义。以岩溶水为重点研究对象,并结合与岩溶水联系密切的降水、相邻非碳酸盐岩地下水、地表水,分析了香溪河流域水文地球化学特征。结果表明:研究区降水属于矿化度和硬度均低的弱酸性水,具有较强的侵蚀作用;研究区地表水化学组成是地层岩性比例的反映,干流受农业影响大而受工业活动影响小;受山区地形控制,研究区地下水矿化度较低,矿化度主要集中在150~300mg/L,并受地层岩性影响,碳酸盐岩裂隙水、岩浆岩裂隙水与碎屑岩裂隙水化学组成有所差异,总体来说水化学类型以HCO3-Ca型、HCO3-Ca+Mg型和HCO3-Mg+Ca型为主,同时受降水和温度影响,不同季节矿物溶解特点不一,地下水水质受农业药物影响程度较低。     

岩溶地下河表层沉积物多环芳烃的污染及生态风险研究

为了解重庆南山老龙洞岩溶地下河表层沉积物中多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)的污染特征及生态风险,分析了地下河上游及出口表层沉积物样品中16种优先控制PAHs的含量和组成.结果表明,沉积物中PAHs总量在58.2~3 598 ng·g-1之间,大部分在100~5 000 ng·g-1之间,处于中等到高污染水平;从组成来看,老龙洞组成以2~4环为主,占到75.1%,仙女洞以4~6环相对富集,其比例为56.6%;老龙洞沉积物中PAHs主要来源于上游水体传输及地表土壤的输入,PAHs在地下河管道中的迁移表现为2~3环PAHs迁移距离远,4~6环的PAHs被强烈地吸附于沉积物中,迁移能力不足,从而富集于地下河管道中;生态风险评价结果表明,老龙洞沉积物PAHs很少产生负面生态效应,而仙女洞沉积物产生负面生态效应概率较大,一旦PAHs逐渐往下游迁移,将对下游的生态构成威胁.     

降雨期间岩溶地下河溶解态多环芳烃变化特征及来源解析

2014年6月降雨期间在重庆南山老龙洞地下河出口处进行连续采样监测,利用GC-MS定量分析地下河溶解态中16种优控多环芳烃(PAHs)的含量,研究了降雨期间地下河溶解态PAHs变化特征及来源.结果表明,地下河溶解态PAHs对降雨反应迅速,ΣPAHs出现4个峰值,有2个出现在流量上升阶段,另外两个分别出现在流量最大值处和流量下降阶段.ΣPAHs范围为101~3 624 ng·L-1,平均值578 ng·L-1,7种致癌性PAHs变化较大,含量变化为ND~336 ng·L-1,平均值31.1 ng·L-1,PAHs的组成以低环(2、3环)为主,占水体ΣPAHs的86.17%;降雨对ΣPAHs影响较大,主要表现为雨水对大气污染物的清除及地表径流对地表污染物的冲刷.降雨期间水体中PAHs主要来源于石油类产品、煤炭等化石燃料的不完全燃烧、天然成岩过程,降雨期间老龙洞地下河水体中PAHs污染大部分为中等到重污染水平.     

喀斯特坡地土壤稳渗率空间分布变化特征研究

为查明高异质性背景条件下喀斯特坡地土壤稳渗率空间分布变化特征,在6类典型人为活动方式石灰岩坡地针对4类主要生境类型(土面、土石面、石沟、石缝)开展生境空间分布调查和土壤理化性质分析,并利用Guelph入渗仪进行稳渗率实验。通过对比分析各生境土壤性质和土壤稳渗率关系,结合人为作用方式探讨各生境土壤性质和稳渗率空间变化特征及其演化规律。结果表明:1)喀斯特坡地土壤稳渗率普遍高于非喀斯特地区,喀斯特坡地土壤稳渗率受土壤孔隙和岩石裂隙耦合作用影响。2)各生境条件下土壤稳渗率具有高度的空间异质性,呈现"斑块状"空间分布特征。3)坡地人为作用方式变化将改变原有生境的土壤性质,进而导致各生境土壤稳渗率随人为活动进程发生相应变化。人为踩踏作用影响较小的原生林、次生林和乔灌林坡地土面和土石面生境土壤稳渗率普遍高于石沟和石缝生境,但转变为人为踩踏作用强烈的放牧灌草地或火烧人为干扰地后,土面和土石面生境土壤退化严重,土壤容重和粘粒含量增大,稳渗率显著降低。而石沟和石缝生境土壤性质和稳渗率受影响程度明显小于土面和土石面生境,土壤稳渗率仍可维持较高水平。     

贵州普定陈旗喀斯特泉的降雨-径流响应特征分析

本文以贵州省普定县陈旗喀斯特泉流量为研究对象,采用相关分析和谱分析方法,分析降雨-出口泉流量的响应特征,统计结果表明,该喀斯特流域出口处泉流量对降雨表现出三种响应滞时,分别为短时段、中等时段和长时段响应。对应的响应滞时长度分别为2~4 h、47~49 h和176~290 h。对比流域山坡上部和坡脚两处降雨-泉流量响应特征,结合野外水文地质调查与实验,分析了表层岩溶带发育厚度、多重裂隙渗透性等水文地质条件对降雨-泉流量响应特征的影响机制。山坡上部表层岩溶带厚度较薄,且表层裂隙更为发育,导致山坡上部泉对降雨的响应更迅速,各时段滞时均小于全流域对应时段滞时。     

基于网格数据空间分析方法的罗甸县生态环境敏感性评价

喀斯特山区是生态环境相对脆弱的地带,其生态功能受地质环境的影响。以国家重点生态功能区罗甸县为研究区,选取水土流失、石漠化、生境以及气象要素四个评价指标,利用栅格数据GIS空间分析方法对各评价因子进行量化提取,采用层次分析法和综合指标法,对各评价指标进行空间叠加分析,划分出研究区域生态环境敏感性等级,评价和分析了罗甸县域生态环境敏感性程度及其空间分布状况。结果表明:罗甸县生态环境敏感评价以中度以下敏感为主,中度以下敏感区域占县域总面积的98.12%,高度以上敏感区域极少。地质背景、地形地貌以及气候是导致罗甸县生态环境敏感的主导因素。     

普定水电站观测孔水文水化学特征及其潜在风险评估

在喀斯特地区建设和管理水电站难度较大,不但要考虑水库蓄水、岩溶的发育、以及大坝的安全稳定等因素,还需要考虑水文水化学对大坝和机组安全运行的影响。通过对贵州普定水电站大坝的坝底廊道和左右坝肩廊道水的监测和取样,对水温、水位、电导率、Ca2+、Mg2+和HCO-3进行了对比初步分析。得出以下认识:从水温和水位上看,其对大坝安全运行产生风险的可能性不大;根据对Ca2+、Mg2+和HCO-3的分析结果,发现三个廊道内水对大坝都具有不同程度的侵蚀作用,对帷幕灌浆的砼结构有不同程度的破坏,对冲沙闸附近的混凝土的侵蚀程度比其他位置要大;同时发现所有水的Ca2+浓度都较高,很可能对发动机安全运行造成影响,需要定期维护消除。     

MODIS NDVI与MODIS EVI对气候因子响应差异

以喀斯特地区植被为研究载体,利用2001-2010 年MODIS NDVI、MODIS EVI 序列和气候资料,分析两种植被指数与同期及前1-9 期水汽压、降水量、相对湿度、最高气温、最低气温、平均气温、露点温度、气压、风速、日照时数多个气候因子的相关性及响应差异,为合理选择植被指数序列对植被进行监测研究提供参考。结果表明:①喀斯特地区植被EVI和NDVI与多数气候因子显著相关,但二者对气候因子的响应有明显差异。除日照外,EVI 与其他各气候因子相关性明显高于NDVI。与NDVI相关性较高的气候因子为日照、最高气温、平均气温,其对应的相关系数平均为0.616、0.535、0.474;而与EVI相关性较高的气候因子为水汽压、平均气温、露点温度,其对应的相关系数平均为0.857、0.844、0.839。②喀斯特地区植被EVI和NDVI对多数气候因子的响应存在明显的滞后性,较之于EVI,NDVI对气候因子的响应更为滞后。EVI与气候因子的相关系数最高时期多出现在前1 期,NDVI与气候因子的相关系数最高时期多出现在前2 期。两种植被指数对日照、风速的响应无滞后性。除相对湿度、日照、风速外,各站点两种植被指数与其他各气候因子在0-9期的响应趋势均较一致。     

岩溶区地下水补给型水库表层无机碳时空变化特征及影响因素

为更深入地认识岩溶区地下水补给型水库表层无机碳的循环过程,于2014-07-12~2014-07-20期间,以广西上林县大龙洞岩溶水库表层水体为研究体系,对无机碳循环研究的重要指标进行定点观测和高密度的昼夜监测.结果发现:1从上游到下游DIC含量和水体p CO2值逐渐增加[DIC(平均):122.88 mg·L-1增至172.02 mg·L-1,p CO2(平均):637.91×10-6增至1 399.97×10-6],δ13CDIC值逐渐偏负[δ13CDIC(平均):-4.34‰降至-6.97‰].2库区均为大气CO2的源,CO2交换通量在7.11~335.54 mg·(m2·h)-1之间,平均125.03 mg·(m2·h)-1,上游和下游地区CO2交换通量较大[平均131.73 mg·(m2·h)-1、170.25 mg·(m2·h)-1],中游狭窄地区CO2交换通量较小[平均116.05 mg·(m2·h)-1].3表层水体p CO2值和水-气界面CO2交换通量存在晚上升高,白天降低的昼夜变化规律,且与叶绿素a(Chla)呈负相关关系.分析认为:1大龙洞水库表层水体DIC含量、δ13CDIC值和水体p CO2的空间分布主要受浮游植物浓度、浊度、电导率、水深、透明度等的影响,而水-气界面CO2交换通量除了受浮游植物浓度空间变化的影响外还受风速的影响.2浮游植物昼夜垂向运动及光合作用和呼吸作用昼夜变化控制着水库表层水体溶解性无机碳的昼夜循环过程.     

贵州施秉白云岩喀斯特区水化学和溶解无机碳稳定同位素特征

对贵州施秉白云岩喀斯特世界自然遗产地49个水点进行采样,分析地表水和地下水水化学特征及控制因素,并探讨溶解无机碳(DIC)稳定同位素的分布特征和来源.结果发现,研究区地表水和地下水p H值呈中性到碱性,溶解质较低,水中阳离子以Ca2+、Mg2+为主,阴离子以HCO-3为主,水化学类型为重碳酸-钙镁型(HCO3-Ca·Mg).北部上游页岩分布区外源水水中Cl-、NO-3、SO2-4的比重相对白云岩区喀斯特水水点的高,Si的含量也明显高于白云岩地区喀斯特水;外源水的SIc和SId值为负,而流经白云岩区后均大于0.水化学数据表明研究区水化学受降水和人为活动影响很小,Gibbs图显示水中离子组成主要受岩性的控制.研究区喀斯特地表水中δ13CDIC值变化范围为-8.27‰~-11.55‰,平均为-9.45‰,地下水的δ13CDIC值范围为-10.57‰~-15.59‰,平均为-12.04‰,地表水δ13CDIC值比地下水偏重.DIC的δ13CDIC值在杉木河支流上整体表现为河流上游相对于下游偏轻,而杉木河干流上河水DIC的δ13CDIC值的变化则比较复杂.根据同位素质量平衡,利用DIC的δ13CDIC实测值,计算了喀斯特区地下水DIC来自土壤CO2和白云岩矿物溶解的比例,计算结果为51.2%来自于土壤CO2,矿物本身的贡献约为48.8%.