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水-岩-气相互作用引起的水化学动态变化研究--以桂林岩溶试验场为例 总被引：45，自引：2，他引：45
利用多参数自动记录仪对桂林岩溶试验场的降水量、水位、水温、pH值和电导率进行了监测,数据采集间隔根据参数变化的程度由2min到1h不等。结果发现,岩溶裂隙水在洪水期间pH值呈降低趋势,而电导率呈升高的不寻常变化。与此相反,对于岩溶管道水,同样是在洪水期间,它的pH值是升高的,而电导率呈正常的降低。考虑到Ca2 和HCO-3分别为地下水中主要的阴阳离子(>90%),及它们与电导率的线性关系,计算得到了洪水期间方解石的饱和指数(SIc)和水的CO2分压(Pco2)的变化情况。发现洪水时裂隙水的Pco2高于正常情况的Pco2,而它的SIc值比正常情况低。与此相对,对于管道水,尽管同一洪水期间其SIc降低,但Pco2也降低。从这些结果,可以推断,至少有两个关键的过程控制着洪水期间的水化学变化。一个是雨水的稀释作用,另一个是水-岩-气的相互作用。然而,对于裂隙水来说,后者的作用可能更重要,即在洪水期间,高浓度的土壤CO2溶解于水中,则更具侵蚀性的水能溶解更多的石灰岩,从而增强水的电导率。而对于管道水,雨水的稀释作用更重要,因为研究区较高的pH和低电导率的雨水能更快地通过管道流出,所以,要了解岩溶系统水化学的变化,仅考虑水-岩相互作用是不够的,我们还必须重视CO2气体对岩溶系统中水化学变化的影响。总之,水-岩-气相互作 相似文献
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川东槽谷区岩溶泉水物理化学动态特征及其环境效应研究——以重庆青木关岩溶槽谷姜家泉为例 总被引：2，自引：0，他引：2
以重庆青木关岩溶槽谷姜家泉野外观测试验基地为例,利用CTDP300多参数水质自动记录仪、NITRATAX plussc在线硝氮分析仪及HOBO小型气象站,分别对岩溶泉在不同降雨条件下水化学的动态变化特征进行了监测研究。结果表明:岩溶泉水pH值受偏酸性雨水的影响而降低;水温变化取决于降雨量、持续时间及气温等因素影响。分析认为,电导率的变化随环境的不同而不同,一般降雨环境下雨水的稀释作用仅表现在降雨的开始阶段,之后裂隙含水介质起主要作用;暴雨环境下雨水的稀释作用贯穿整个降雨过程,地下河水质主要受岩溶管道裂隙控制,水动力作用占主要地位。NO3-含量与电导率变化呈正相关,都与降雨量密切相关,从而说明降雨是导致岩溶区土壤元素流失的主要原因,也是造成岩溶山区地下水污染的重要原因。岩溶泉水化学动态变化的监测研究对于解决岩溶石山区居民的饮水、水土保持及石漠化治理具有重要意义。 相似文献
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桂林岩溶水文地质试验场岩溶水文地球化学的研究 总被引：42，自引：19，他引：23
作者从岩溶水文地球化学为一开放的三相系统出发,重点对桂林岩溶水文地质试验场大气和土壤空气中的CO2及水的pH值、暂时硬度等进行了现场测试和室内分析;同时将水化学变化规律与土壤CO2的变化联系起来,对岩溶发育机理作了新的探索。此外,作者还通过岩溶水文地球化学异常对试验场岩溶含水介质的特征及其非均质性进行了分析研究。 相似文献
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岩溶水系统的水化学曲线及其在水文地质研究中的应用 总被引：5，自引：0，他引：5
为了认识水文地质条件与岩溶泉水化学之间的关系,以西南地区的6个典型岩溶水系统丫吉试验场S31号泉、毛村地下河、官村地下河、陈旗岩溶泉、青木关地下河以及金佛山水房泉为例进行研究。通过对比发现,在这些强烈非均质的山区裸露型岩溶水系统中,仪器能够实现自动化监测的电导率、温度和pH值等指标的水化学曲线存在差异。分析可知控制水化学变化的主要因素如下:首先是降雨补给引起系统的水量与碳酸盐岩溶解过程的变化;其次是CO2气体随降雨进入含水层,促进碳酸盐岩的溶解;最后是地表污染物的淋滤。当电导率、水温、pH曲线出现降低和碳酸盐岩矿物饱和指数下降时,反映的是岩溶水的稀释作用;当电导率曲线出现高峰时,反映的是岩溶水补给的CO2效应,此时水中二氧化碳分压(pCO2)升高;当场雨中水化学曲线的变化滞后于水文动态曲线时,反映的是岩溶管道的活塞流效应;与人类活动有关的NO3-等污染物质量浓度在降雨后出现高峰,反映土壤的降雨淋滤作用,并可能影响电导率的变化趋势。某个系统的水化学曲线趋向于经常出现某几种效应,并且彼此的类型不同,表明了降雨补给的面状渗流方式和集中灌入方式对岩溶水影响的强弱不同,以及系统在径流方式和调蓄机制上的差异。一般而言:以面状补给方式为主的系统,水化学曲线多表现为CO2效应,较少出现稀释作用;而岩溶发育强烈的系统,降雨补给受控于溶蚀裂隙和管道,其水化学曲线较多出现稀释作用,较少出现CO2效应;以管道为主要径流方式的系统易出现活塞流效应,而包气带厚度大和含水层储水能力强的系统水化学变化被减弱。 相似文献
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碳酸盐岩岩溶作用对大气CO2 沉降的贡献 总被引：28，自引：10，他引：18
精确预测大气CO2 的未来变化对于预测全球气候变化是至关重要的。为此,需要确定大气CO2 的源和汇及其随时间的变化。本文作者利用已发表和未发表的资料对一些实例进行了分析: 首先讨论了碳酸盐岩岩溶作用(包括碳酸盐溶解及再沉积的共同影响)对土壤CO2和径流变化的敏感性;接着利用水化学- 流量方法和碳酸盐岩石片试验方法得出了我国和世界碳酸盐岩地区因碳酸盐岩岩溶作用从大气中吸收的净CO2 总量,即碳酸盐岩岩溶作用对大气CO2 沉降的贡献。它们分别是: 中国每年1800万tC,整个世界岩溶地区1. 1亿tC;最后,文章据DBL理论模型计算得出世界碳酸盐岩地区碳酸盐岩溶解吸收CO2 一项产生的大气CO2 沉降量为每年4. 1亿tC,继而得出全世界碳酸盐岩地区因碳酸盐再沉积而释放CO2 产生的大气CO2 源项为每年3亿tC。 相似文献
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桂林峰丛洼地岩溶动力系统CO2特征及变化规律 总被引：1，自引：0，他引：1
桂林岩溶水文地质试验场属于典型的峰丛洼地地区.峰丛洼地表层岩溶动力系统与土壤CO2密切相关,土壤CO2体积分数以及表层岩溶带土壤CO2溶蚀量的变化受气温和降雨影响.对不同部位不同深度的土壤CO2体积分数进行了野外监测,并利用多参数自动记录仪监测了泉水的水化学,揭示了CO2体积分数的变化规律.其变化特征表现为:①土壤CO2体积分数的季节变化在泉水水化学上和土壤CO2溶蚀量上均能反映出来;②土壤CO2体积分数的变化具有季节性;③50 cm处的CO2体积分数较20 cm处大;④土壤层对泉水水化学起到重要调蓄作用. 相似文献
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岩溶地区石生蓝藻与岩溶发育关系研究展望 总被引：1，自引：0，他引：1
探讨了国内外石生蓝藻研究的进展,以及石生蓝藻与生物岩溶的可能联系。引入水- 岩- 气- 生物相互作用的整体概念,运用“ CO2 - 水- 碳酸盐”三相耦联开放岩溶动力系统观点,分析了光合原核生物的生命过程及其代谢产物对岩溶系统的可能驱动作用,指出以蓝藻对H2O和CO2 的利用为中心环节,通过研究其在不同小生境、不同类群、不同生态因子下的HCO3- 水平差异,可以为了解藻类的生理机能与生物岩溶强度之间关系提供重要信息。建议在地球生物学的研究尺度下,针对碳酸盐岩表面殖居藻类如何影响其周遍微环境CO2、水文动态进而影响岩溶的效应、蓝藻分泌的胞外有机酸的种类和强度、石生蓝藻碳酸酐酶( CA)活性与生物岩溶关系等问题展开探索。 相似文献
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城市屋顶雨水回灌裂隙岩溶含水层的国内外案例介绍——兼对济南市屋顶雨水回灌裂隙岩溶含水层问题的思考 总被引：2，自引：2，他引：0
通过监测和分析济南市市区降水、屋面雨水水质和水量过程,屋顶雨水属微污染类水,经前期雨水弃流和预处理达到一定质量标准,通过管井回灌到裂隙岩溶含水层,可用于饮用水供水和保护地下水环境。已做的示踪试验表明,北方岩溶含水介质多属多重裂隙岩溶通道,因此在人工开采条件下,回灌应关注快、慢速流带来的不同水质变化问题,包括屋面雨水与裂隙岩溶介质的水岩作用。澳大利亚的案例说明,裂隙岩溶含水层对不同污染物有着不同的衰变效果。100多年来Mount Gambier市城区雨洪水经非承压石灰岩含水层径流一直排放到作为城市供水的蓝湖,到目前它对蓝湖水质没有表现出任何可量度的损害。但对于济南市的屋顶雨水回灌裂隙岩溶含水层,仍有许多问题需要研究。 相似文献
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岩溶介质具有较强的非均质性,其地表及地下的岩溶结构形态多样。通过对钻孔结构描述、钻孔水物化性质分析,不仅能够掌握区域上岩溶含水层的结构特征,而且对于岩溶地下水演化过程的揭示亦有重要作用。文章以桂林岩溶水文地质试验场西南部峰丛山区与峰林平原交界处的钻孔为例,通过野外便携式多参数仪原位测试钻孔垂向水物化指标（pH值、水温T、电导率EC）,探索浅部（地面以下约50 m内）地下岩溶较为发育条件下钻孔水物化指标的垂向变化特征,揭示岩溶介质非均质性对钻孔垂向水物化指标的影响。结果表明:岩溶地区小范围内不同钻孔间的水物化性质有所差异,且岩溶发育相似的钻孔（如ZK4/ZK5、ZK7/ZK8）,其水物化指标垂向变化具有一定的相似性,但不同指标（T、pH、EC）的变化幅度存在差异;钻孔水物化性质受到试验场区岩溶介质结构非均质性的控制,即岩溶介质结构影响了地下水的赋存条件和水力联系而导致水物化性质的差异;在对岩溶地区地下水物化性质进行研究时应充分考虑岩溶介质的非均质性特征,根据实际的水文地质条件选取具有代表性的钻孔含水段进行取样和监测。 相似文献
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通过对流域河网二维水流模拟问题的分析,提出了一个通用化的河网二维模拟概化模式,该模式将河网二维概化为"树状"河道计算单元、"环状"河道计算单元、"十字型"河道计算单元等河网二维基本单元,对这些河道计算单元的求解,构建流域型河网一二维耦合模式的求解模型,并由此建立了通用化的河网二维水流数学模型软件系统。通过"树状"河道二维计算单元求解模型的推导与实现,验证了概化模式的可行性,表明该思路可以应用于大型流域河网一、二维水流模拟,具有很好的应用推广价值。 相似文献
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雅砻江河谷下切三维数值模拟分析--解放沟模型应力场分析 总被引：2，自引：1，他引：2
拟建的锦屏水电站所在地区工程地质条件复杂，重力作用下的高陡边坡应力场变化问题是主要的工程地质问题之一。采用三维有限无数值模拟的方法对雅砻江七级河谷阶地形成过程中应力场的变化和现今河谷阶段的三维应力场进行研究，为近坝库岸稳定性研究提供依据。通过计算得出：随着河谷下切，地应力逐步释放，且每一阶段的河谷底部始终是σx应力集中区；主应力的分布具有分带性；拉应力的位置受断层、地形等因素的影响；岩体最大主应力值较高。 相似文献
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R.M. Lark S.J. MathersA. Marchant A. Hulbert 《Proceedings of the Geologists' Association. Geologists' Association》2014
A Confidence Index is proposed that expresses the confidence of experts in the quality of a 3-D model as a representation of the subsurface at particular locations. The Confidence Index is based on the notion that the variation of the height of a particular geological surface represents general geological variability and local variability. The general variability comprises simple trends which allow the modeller to project surface structure at locations remote from direct observations. The local variability limits the extent to which borehole observations constrain inferences which the modeller can make concerning local fluctuations around the broad trends. The general and local geological variability of particular contacts are modelled in terms of simple trend surfaces and variogram models. These are then used to extend measures of confidence that reflect expert opinion so as to assign a confidence value to any location where a particular contact is represented in a model. The index is illustrated with an example from the East Midlands region of the United Kingdom. 相似文献
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We highlighted the flexibility of using unstructured mesh together with the local refinement by a resistivity model with complicated topography. The effect of topography is emphasized. Based on this, we calculated a specific class of layered models and found that the accuracy is not always satisfactory by utilizing the standard approach. As an improvement, we employed the layered earth as the reference model to calculate the wavenumbers. The comparison demonstrates that the accuracy is considerably improved... 相似文献
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上海城市地质工作服务经济社会发展机制与模式探索 总被引：5，自引：3，他引：2
上海作为一个临江滨海的特大型城市,地质工作承担着服务城市发展、保障城市安全的双重责任。形成地质工作更加积极主动地参与、融入经济社会建设的制度与机制,是国土资源部与上海市政府合作开展＂上海市三维城市地质调查＂项目的初衷。上海城市地质调查中,注重了城市规划、建设和管理对地质工作需求的把握,围绕社会需求主线,在开展三维地质结构调查、地面沉降控制、地球化学环境评价等工作同时,重点推进了海量地质资料信息化和社会共享,促进了地质资料汇交制度的建立和落实,研发了三维可视化的上海城市地质信息管理与综合服务系统。工作中探索建立了中央与地方联动,国家战略部署和地方公益性地质工作合理分工、有机衔接的城市地质调查新机制;探索并实践了一个紧紧依托行政管理平台、充分发挥多学科、多专业、多区域融合优势及现代化信息技术深入应用的工作新方法。 相似文献
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空间三维滑坡敏感性分区工具及其应用 总被引：1，自引：0，他引：1
对于滑坡敏感性分区目前有三种方法:定性法、统计法和基于岩土定量模型的确定性方法。定性法基于对滑坡敏感性或灾害评估的人为判断;统计法用一个来源于结合了权重因子的预测函数或指标;而确定性法,或者说是物理定量模型法以质量、能量和动量守恒定律为基础。二维确定性模型广泛用于土木工程设计,而无限边坡模型(一维)也用于滑坡灾害分区的确定性模型。文中提出了一个新的基于GIS(地理信息系统)的滑坡敏感性分区系统,这个系统可用于从复杂地形中确认可能的危险三维(3-D)滑坡体。所有与滑坡相关的空间数据(矢量或栅格数据)都被集成到这个系统中。通过把研究区域划分为边坡单元并假定初始滑动面是椭球的下半部分,并使用Monte Carlo随机搜索法,三维滑坡稳定性分析中的三维最危险滑面是三维安全系数最小的地方。使用近似方法假定有效凝聚力、有效摩擦角和三维安全系数服从正态分布,可以计算出滑坡失稳概率。3DSlopeGIS是一个计算机程序,它内嵌了GIS Developer kit(ArcObjects of ESRI)来实现GIS空间分析功能和有效的数据管理。应用此工具可以解决所有的三维边坡空间数据解问题。通过使用空间分析、数据管理和GIS的可视化功能来处理复杂的边坡数据,三维边坡稳定性问题很容易用一个友好的可视化图形界面来解决。将3DSlopeGIS系统应用到3个滑坡敏感性分区的实例中:第一个是一个城市规划项目,第二个是预测以往滑坡灾害对临近区域可能的影响,第三个则是沿着国家主干道的滑坡分区。基于足够次数的Monte Carlo模拟法,可以确认可能的最危险滑坡体。这在以往的传统边坡稳定性分析中是不可能的。 相似文献
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R.M. Lark S.J. Mathers S. Thorpe S.L.B. Arkley D.J. Morgan D.J.D. Lawrence 《Proceedings of the Geologists' Association. Geologists' Association》2013
Three-dimensional framework models are the state of the art to present geologists’ understanding of a region in a form that can be used to support planning and decision making. However, there is little information on the uncertainty of such framework models. This paper reports an experiment in which five geologists each produced a framework model of a single region in the east of England. Each modeller was provided with a unique set of borehole observations from which to make their model. Each set was made by withholding five unique validation boreholes from the set of all available boreholes. The models could then be compared with the validation observations. There was no significant between-modeller source of variation in framework model error. There was no evidence of systematic bias in the modelled depth for any unit, and a statistically significant but small tendency for the mean error to increase with depth below the surface. The confidence interval for the predicted height of a surface at a point ranged from ±5.6 m to ±6.4 m. There was some evidence that the variance of the model error increased with depth, but no evidence that it differed between modellers or varied with the number of close-neighbouring boreholes or distance to the outcrop. These results are specific to the area that has been modelled, with relatively simple geology, and reflect the relatively dense set of boreholes available for modelling. The method should be applied under a range of conditions to derive more general conclusions. 相似文献