Karst Hydrological Processes and Grey System Model1

Hao, Yonghong, Jiaojuan Zhao, Huamin Li, Bibo Cao, Zhongtang Li, and Tian‐Chyi J. Yeh, 2012. Karst Hydrological Processes and Grey System Model. Journal of the American Water Resources Association (JAWRA) 48(4): 656‐666. DOI: 10.1111/j.1752‐1688.2012.00640.x Abstract: The karst hydrological processes are the response of karst groundwater system to precipitation. This study provided a concept model of karst hydrological processes. The hydraulic response time of spring discharge to precipitation includes the time that precipitation penetrates through the vadose zone, and the subsequent groundwater pressure wave propagates to a spring outlet. Due to heterogeneities in karst aquifers, the hydraulic response time is different in different areas. By using grey system theory, we proposed a karst hydrological model that offers a calculation of hydraulic response time, and a response model of spring discharge to precipitation. Then, we applied the models to the Liulin Springs Basin, China. In the south part of the Liulin Springs Basin, where large fields of carbonate rocks outcrop with intensive karstification, the hydraulic response time is one year. In the north, where the Ordovician karst aquifer is covered by Quaternary loess sediments, the response time is seven years. The grey system GM(1,3) response model of spring discharge to precipitation was applied in consideration of the hydraulic response time. The model calibration showed that the average error was 6.55%, and validation showed that the average error was 12.19%.     

喀斯特槽谷区土壤CO2浓度的短时变化及影响因素研究

龙潭喀斯特槽谷两侧顺、逆倾坡裸岩出露率、植被覆盖率存在较大差异,为探究龙潭槽谷两侧顺、逆倾坡土壤CO_2浓度的短时变化及其影响因素,于2017年6月～2018年5月用固态CO_2传感器法在槽谷两侧顺、逆倾坡土面上开展高分辨率土壤CO_2浓度动态监测,并同时对监测点进行土壤温度、土壤湿度连续自动化监测。结果表明:(1)强降雨事件中,除强降雨初期(1h内),土壤CO_2浓度出现短暂降低外,降雨事件整体上促进了土壤CO_2浓度的上升;(2)昼夜尺度上,白天土壤CO_2浓度大于夜晚,土壤CO_2浓度对气温的响应速度较土温快;一年四季中,土壤CO_2浓度波动幅度大小次序为夏季秋季春季冬季;(3)在短时天气变化下,裸岩出露率越高、植被覆盖率越低,土壤CO_2浓度与土温的相关性越强且在强降雨下的变化幅度越大。     

大射电望远镜在贵州喀斯特地区的选址方法

一平方公里阵大射电望远镜SKA是世界多国投资、我国争建的国际合作项目。500 m口径球面射电望远镜(简称FAST)是SKA在中国的一项先导工程。SKA可以利用贵州喀斯特洼地作为主反射面支撑条件及候选台址,并在贵州全省建造由40余个单元天线组成的射电望远镜阵。本文结合大射电望远镜SKA对候选台址的要求,在合理确定台址优选影响因素的基础上,系统阐述大射电望远镜在贵州喀斯特地区的选址方法,并对选址中的关键问题做简单说明。     

林地变为玉米地后土壤轻质部分有机碳的13C/12C比值的变化

为了观察森林生态系统转变为农业生态系统后土壤有机碳的变化，选择贵州喀斯特森林区为研究对象，采集了林地和邻近的玉米地土壤剖面样品，并按土壤密度把土壤样品分级成轻质部分和重质部分。林地和玉米地土壤均为石灰土。玉米地土壤风化相对较强，淋溶严重而贫瘠，并且所返还的植物残留物数量很少。实验结果表明，林地土壤轻质部分的(13C值明显低于重质部分，而玉米地土壤轻质部分的(13C值明显高于重质部分，说明植物残留物首先进入到轻质部分。然而，由于当地的耕作习惯，输入到玉米地土壤轻质部分的玉米残留物的数量很少，只有48%，这是初级生产力低下的主要原因。     

基于GIS技术的典型岩溶石山区土壤侵蚀危险性评价--以广西平果县果化示范区为例

针对岩溶石山区土壤侵蚀危险性评价问题,以广西平果县果化示范区为例,从分析土壤侵蚀的影响因子入手,建立了示范区的土壤侵蚀危险性评价模型.选取的评价因子为地形坡度、植被覆盖度和土层厚度等3个关键因子,并利用层次分析法确定了评价因子的相对权重,同时以ArcGIS 8 Desktop为平台,利用系统的空间分析工具,通过模型的空间关系识别和叠加分析,实现了示范区土壤侵蚀危险性评价.     

溶洞顶板受荷变形监测过程研究

以青溪大桥桥基岩溶洞穴围岩工程地质条件定性-半定量-定量分析为基础,在岩土自重和桩基的外附荷载作用下,对桥墩所在位置的溶洞顶板稳定性进行综合评价。利用自行研制的钻孔多点位移计对施工荷载施加过程中溶洞及项板岩体的变形进行现场监测,该仪器综合了传统多点位移计和收敛计对深部岩体和岩层表面分别进行监测的优势,利用同一组数据对施工影响下溶洞洞体和顶板的变形规律进行分析。结果表明,在重大施工荷载作用下保证8.0 m溶洞顶板厚度是安全稳定的,大大节约了溶洞处理费用,并为类似的岩溶洞穴稳定性施工提供了有力的技术支持。     

广州地铁岩溶地质条件

通过对广州地铁2、3、5、6号线经过地段的隐伏岩溶区地质条件的分析,提出地铁勘察、设计的方法和措施。     

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。     

岩溶多重介质环境与岩溶灾害

岩溶多重介质环境涉及到气候、土壤、植被、岩性及水-岩相互作用多项内容。在岩溶多重介质环境中,水-岩相互作用不断地改变岩溶多重介质环境的结构与功能。在岩溶化高度成熟地区,水-岩相互作用强烈,致使岩溶多重介质环境重建。岩溶灾害的时空演变是在岩溶多重介质环境中进行的,研究岩溶多重介质环境,可分析岩溶灾害发生和发展的规律,及其破坏性和预防与治理措施。     

徐州张集水源地裂隙岩溶水化学特征及影响因素

根据现场取样分析,对张集水源地裂隙岩溶水水化学特征进行了总结和分区,分析了其影响因素,提出了相应的环境保护措施.结果表明,裂隙岩溶水水化学类型一般为HCO3-Ca@Mg型及HCO3-Ca型,个别点出现HCO3@SO4-Ca型水,总体水质较好,存在局部污染现象;水源地裂隙岩溶水水质受含水层岩性和降水、地表水以及孔隙水越流等补给的影响,在制定水源地保护方案时应予考虑.