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典型岩溶石山包气带洞穴水流的水文过程浅析 总被引：1，自引：0，他引：1
为了研究岩溶包气带洞穴水流的水文过程,在2013年7月1日至2013年11月21日期间,选取桂林丫吉试验场硝盐洞XY5滴水点为研究对象,利用GreenSpanCTDP300多参数仪对其进行了每半小时一次的高频率水文指标监测,分析了包气带洞穴滴水对降雨响应过程及水化学指标的动态变化特征。研究表明：洞穴滴水量、电导率和水温有很好的对应关系;滴水量变化主要受到降雨量、降雨强度和硝盐洞单元体前期含水量的影响,监测期间滴水量变化范围为23.15-589.47 mL/s;水温对降雨响应速度最快且主要受当地气温的影响,流量和电导率基本上表现出同时上升态势,电导率具有季节变化规律,即雨季电导率值较大,波动小,旱季值较小,波动较大;从旱季和雨季的水文过程,并结合旱季滴水主要化学组分的动态变化来看,电导率和水温有3个峰值,不同的峰对应不同产流顺序的水,即裸岩面产生的坡面径流、土壤—基岩界面径流和裂隙水。因此,通过洞穴滴水的水文过程及水化学指标的动态变化特征,可以定性的反映出滴水水源、滴水点运移路径、时间和环境条件的变化。 相似文献
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选择桂林丫吉试验场溶洞—硝岩洞及其上方的汇水坡面作为研究区,通过在不同降雨条件下,对坡面径流和硝盐洞中流水水文动态进行监测并做对比分析研究。结果表明:（1）降雨强度、降雨持续时间和各含水系统前期含水情况决定了岩溶石山区坡面地表和包气带水文动态变化过程;（2）在不同降雨条件下,地表坡面流和经过上部包气带调蓄过的硝盐洞水文动态都表现为暴涨暴落,坡面径流表现的更为明显,一般坡面径流的整个水文过程持续几个小时到十几个小时,而硝盐洞中流水水文过程持续13d;（3）一般大到暴雨条件下,坡面流最大流量大于硝盐洞,但由于持续时间短,其一场降雨后所获得的水量远不如下渗到包气带—硝盐洞中滴水水量。 相似文献
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洞穴滴水对大气降水的滞留时间的研究是准确解译洞穴沉积物气候环境代用指标的重要内容。由于研究尺度和技术手段的差异,目前对滞留时间的研究重视程度仍不够。基于此引入水文地质领域成熟的示踪方法,对桂林丫吉硝盐洞滴水对大气降水响应时间进行了连续高分辨率的研究。利用野外自动化荧光仪和荧光示踪剂,实现了滴水的自动化示踪研究,节省了人力物力且提高了分辨率。通过两次示踪试验,确定了桂林丫吉硝盐洞滴水雨季对大气降水的响应时间小于48h,一些强降雨事件,滞留时间甚至小于4h。发现滴水的温度变化可以作为高分辨率监测时大气降水形成径流的示踪剂。对于桂林丫吉硝盐洞XY5常年性滴水点,雨季日降雨强度大于16.3mm就可以形成径流,并被监测到。XY5滴水点主要存在两个水源补给,常年的基流补给和大气降水的快速补给。这些认识对洞穴滴水监测和洞穴沉积物古气候环境重建有着很好的借鉴意义。 相似文献
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选择中国南方喀斯特森林石山地区的表层岩溶带中出露的泉水为研究对象,通过对泉水水位、pH、电导率、水温和降水的连续监测,发现表层岩溶带的降水补给的产流阈值为12mm。同时分析了不同降水补给引起的表层岩溶泉pH、温度、电导率的变化规律。雨季pH在降水后出现暂时的降低,电导率和水温出现暂时的升高。旱季pH、电导率等表现出比雨季更复杂的变化。按照水位、pH、电导率、水温对降水补给的反应的强弱不同,将表层岩溶带对降水的反应分成三个等级。第一等级为表层岩溶泉的流量等都不发生变化;第二等级是表层岩溶泉的4个指标有部分发生微小缓慢的变化;第三等级是表层岩溶泉的4个指标发生显著的变化。表层岩溶带的产流阈值是区别有效降雨和无效降水的标准,并对理解岩溶地下水的形成有帮助。 相似文献
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桂林硝盐洞滴水水文和水化学动态变化特征 总被引：4，自引：4，他引：0
为认识裸露型岩溶包气带洞穴水文水化学动态变化特征,以桂林硝盐洞滴水为例,选取桂林硝盐洞3处滴水,对滴速、电导率、pH值、Ca2+、Mg2+、Sr2+进行监测,结果显示:(1)岩溶洞穴滴水的离子浓度与温度降水关系密切,高温多雨时节岩溶作用加快,洞穴滴水中Ca2+、Mg2+含量升高,同时强降雨会导致离子浓度产生很大波动;(2)滴水化学性质受到土壤、基岩顶板厚度、滴水量等的影响,土壤层越厚,滴水中Ca2+含量越高;(3)受“慢速补给”的滴水点,其滴水量与离子浓度呈正相关性,而受“快速补给”的滴水点,其滴水量与离子浓度呈负相关性;同时接受两种方式补给的滴水点,其滴水量和离子浓度变化剧烈,且呈良好的正相关性。 相似文献
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岩溶地下水位对降雨响应具有时空变异性,甑皮岩遗址地下水动力系统结构的认识存在分歧。利用高分辨率降雨水位数据,将研究区分割为不同含水体,通过水位动态、相关分析、滑动窗口采样相关分析等方法,探讨岩溶地下水对降雨响应时空变异特征及成因。结果表明,岩溶强发育、扩散流导水的含水体水位对降雨的响应表现为缓升缓降,水位自相关性强;发育岩溶管道的含水体水位表现为陡升陡降,水位自相关系数衰减速率快,对降雨响应的滞后时间短,互相关函数图呈多峰型;岩溶发育的极不均匀性是造成空间响应差异的主要原因。雨季地下水位对降雨响应的滞后时间远小于枯季;雨季累积降雨量大、水位埋深浅、包气带长期处于饱和或者近饱和状态,降雨垂直入渗补给历时短;雨季暴雨频繁导致含水体地下水短期内形成较大水力梯度,径流补给速度加快。综合分析认为,甑皮岩遗址地下水动力系统由NE向岩溶管道、NS向管道-裂隙以及NE向强径流带3个子径流系统组成。 相似文献
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影响石笋δ13C的因素众多,且其中一些影响机制未知,从而导致利用石笋δ13C准确重建古环境仍存在一定的困难.作为形成石笋母液的洞穴滴水,其δ13CDIC变化必然会导致石笋δ13C的变化,因而只有对影响洞穴滴水δ13CDIC的各种因素进行细致的研究才能更好地利用石笋δ13C重建古气候环境.对贵州夜郎洞、天钟洞和普定岩溶模拟试验场的研究均表明,雨季上覆植被生物量的大小以及植被类型(C3和C4)是控制岩溶地下水δ13CDIC变化的主要因素.而对于夜郎洞的研究还得出旱季先期CO2脱气作用对岩溶地下水δ13CDIC的影响较大,如夜郎洞C3植被下雨季δ13CDIC值在-10.94‰～-12.15‰之间,旱季为-3.66‰～-5.50‰,夜郎洞C3植被下滴水点雨季旱季之间差异最大达到-8.49‰,这些不仅仅是由生物量的变化而引起的,先期CO2脱气对滴水碳同位素的影响也是不可忽略的.不同于夜郎洞旱季滴水δ13CDIC,先期CO2脱气作用对天钟洞滴水δ13CDIC的影响较小,天钟洞滴水δ13CDIC总体上能够反映上覆植被发育状况,因而先期CO2脱气作用等过程对滴水δ13CDIC影响因洞穴而异,可能反映了洞穴顶部包气带不同水文地质条件的影响. 相似文献
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地下河水人工补给洞穴滴水、碳酸盐(钙)沉积特征及景观恢复探讨 总被引：3，自引：3，他引：0
岩溶旅游洞穴碳酸盐岩沉积物景观容易受到污染、风化,为了探讨受污损洞穴碳酸盐沉积物的修复方法以确保岩溶旅游洞穴的可持续发展,对广西桂林七星岩No.15支洞距洞口约150 m长洞段的滴水物化指标、现代碳酸盐岩沉积物进行了为期4年的监测分析。结果表明:（1）该洞段的滴水主要源于抽取地下河水的水柜渗漏及降水补给,地下河水和滴水的电导率、[Ca2＋] 、[HCO3-]在4个水文年中的变化趋势基本相同,雨季洞穴滴水电导率、[Ca2＋] 、[HCO3-]等显著降低,降雨稀释效应明显;（2）现代洞穴碳酸盐岩沉积具有明显的季节性变化,雨季洞穴滴水量/速率、碳酸钙沉积速率加快,最大沉积量达0.8 g／半月,洞穴入口约150 m长洞段快速滴水碳酸盐最大沉积量达2～4 g／半月,旱季碳酸盐沉积速率减少,最大沉积量仅为0.4 g／半月;（3）抽取岩溶地下水经由地表补给洞穴滴水可提高滴水的电导率、[Ca2＋] 、[HCO3-]及CaCO3饱和度,促使大量碳酸盐(CaCO3)快速沉积,实现对洞穴受风化、污染景观的修复,新沉积的碳酸钙(CaCO3)还可以将基岩裂隙和洞穴内破损、破裂的钟乳石重新“粘结”起来,利于洞穴的稳定性。 相似文献
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通过降雨、水位监测等方法，研究湖南宁乡大成桥岩溶地下水位动态及对暴雨的响应过程，探讨地下水内在联系特征并建立回归预测模型。结果表明:雨季地下水位对降雨响应程度高，水位变幅大，而枯季则相反；在暴雨条件下，接受快速管道流补给的地下水位动态响应为陡升—陡降，水位变幅在13.6~42.8 m；接受裂隙、孔隙水补给的地下水位动态表现为缓升—缓降，年变幅为1.1 m；雨季地下水位对暴雨响应的滞后时间为1.2~4 h，较相同条件下的水位响应滞后时间缩短了1/2~2/3，水位变幅增大1.7~4.7倍；枯季地下水位对暴雨响应的滞后时间为4.2~13.2 h，水位响应滞后时间延长了3~8 h，水位变幅缩减了5~11倍；包气带厚度和含水饱和度对水位动态起着决定作用，包气带厚度与水位响应滞后时间负相关，含水饱和度与水位变幅正相关；通过相关性分析、拟合优度检验、显著性检验和残差分析等，确定最优回归预测模型，模型检验结果与实际水位动态过程吻合度较高。 相似文献
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岩溶泉域降雨径流水文过程的模拟——以重庆金佛山水房泉为例 总被引：1，自引：0，他引：1
通过地貌、水文地质、土壤、植被、地下洞穴管道等实地调查,以及示踪试验确定水房泉泉域范围和地下水文系统特征,并通过代表性点的土壤入渗试验、降雨和流量监测以及DEM数据等获得泉域水文模型所需的面积、结点高程、入渗率、糙率、管道长度、含水层孔隙度、出流系数等参数。选择SCS径流曲线模型估算地表产流,利用SWMM模型模拟泉域对场降雨的径流响应过程。通过运行模型,与实测流量比较,结果显示模拟曲线与观测流量曲线吻合较好,用于校正和验证的两场降雨产流的模拟误差分别为9.5%和12%,表明SWMM可应用于岩溶区以管道流为主要排水系统的含水介质的模拟。 相似文献
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通过对北京石花洞滴水地球化学一个水文年的观测,揭示了洞穴滴水水文地球化学季节变化与外界气候变化的关系,3个滴水点的滴率随降雨量的增加都有明显的变化,但不同滴水点滞后时间不同。滴水滴率、Mg2+和SO2-4含量的季节变化数据显示,雨季洞穴滴水主要来源于当季降水,但也存在岩层滞留水的混入。滴水中Mg/Ca比值存在明显季节变化,旱季较低而雨季较高,但在雨季初期出现较大的波动。分析洞穴上覆土壤和洞内裂隙土壤数据,认为雨季初期滴水中Mg/Ca比值的波动是由土壤中Mg2+的快速淋溶造成的,上覆土壤结构性质和组分变化均影响滴水地球化学特征。 相似文献
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岩溶表层带水生动物研究进展 总被引：2，自引：1，他引：1
本文旨在介绍岩溶表层带水生生态研究中微小甲壳类生物的最新研究进展,相关研究国内还少有涉及。岩溶表层带不仅仅是岩溶地下含水层的一个重要组成,而且是岩溶发育的活跃地带,同时也是大量地下生物生存的栖息地。目前,岩溶表层带内甲壳类主要采自洞穴滴水,残留的滴水水洼以及裂隙中的水体。这些甲壳类主要是桡足类,也有其他甲壳类,如端足目和介形虫,它们主要为暗层生物（stygobiont）,也包括一些陆生物种。以斯洛文尼亚为例,在所调查的洞穴中平均每个洞穴有近9个暗层桡足类物种,为了适应表层带特殊的地质环境,这些物种在形体上存在适当的进化。表层带的众多地质因子如顶板厚度、栖息地的连通性、及栖息地的大小等,以及水文因子包括水文动态特征、水化学特征等,都对这些物种的组成与分布有较大的影响。虽然岩溶表层带及其水生动物的独特性和重要性已逐步得到了许多地质学家和生物学家的认可,但还有很多问题有待进一步的解答,譬如邻近群落间差异性,以及桡足类对非饱和带水流指示作用等。 相似文献
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Processes controlling dripwater hydrochemistry variations in Xueyu Cave,SW China: implications for speleothem palaeoclimate signal interpretations 
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下载免费PDF全文 Junbing Pu Aoyu Wang Jianjun Yin Licheng Shen Yuchuan Sun Daoxian Yuan Heping Zhao 《Boreas: An International Journal of Quaternary Research》2015,44(3):603-617
Cave dripwater hydrochemistry responds to environmental changes, both within and outside of the cave, and thereby conveys this information to any stalagmite fed by the drips. As stalagmites are important archives of climate proxy information, understanding how dripwater hydrochemistry responds to environmental forcing is critical. However, despite the large number of speleothems in SW China, the response of dripwater to regional climate variability is not yet adequately understood. A 3‐year study of three drip sites in Xueyu Cave, Chongqing Municipality, SW China, revealed the most important mechanisms controlling dripwater chemical variability. The principal chemical indices (pH, specific conductivity, Ca2+, Mg2+, Sr2+ and ) in collected dripwaters and the local climate data were analysed in this study. The principal controls on the hydrochemistry were found to be the external climate and its changes, groundwater residence time, cave ventilation and prior calcite precipitation (PCP) processes. Dripwater hydrochemistry showed strongly coherent seasonal patterns despite the fact that all sites are Ca–HCO3 type waters and supersaturated with calcite. Seasonal changes in dripwater hydrochemistry were influenced by the soil and vadose zone CO2 content as well as groundwater residence time in the upper karst zone. Cave‐air CO2 seasonal variations were consistent with changes in dripwater PCO2 and cave ventilation. Trace element ratios (Mg/Ca and Sr/Ca) of dripwater were controlled by PCP processes. Seasonal variations in dripwater Mg/Ca and Sr/Ca ratios in Xueyu Cave showed inverse changes with the Asia Monsoon Index during the monitoring period, reflecting the seasonal climate changes that may have been recorded in the speleothems. Based on a linear regression of PCO2 and the Ca2+ data in the cold–dry winter season, a 130‐ppm shift in cave‐air PCO2 results in a 1‐ppm shift in dripwater Ca2+ concentration in Xueyu Cave. This study illustrates the importance of understanding factors controlling the changes in the composition of dripwater before it reaches the speleothem. 相似文献
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BINGGUI CAI JIAN ZHU FENGMEI BAN MING TAN 《Boreas: An International Journal of Quaternary Research》2011,40(3):525-535
Cai, B., Zhu, J., Ban, F. & Tan, M. 2011: Intra‐annual variation of the calcite deposition rate of drip water in Shihua Cave, Beijing, China and its implications for palaeoclimatic reconstructions. Boreas, Vol. 40, pp. 525–535. 10.1111/j.1502‐3885.2010.00201.x. ISSN 0300‐9483. Monthly in situ monitoring of the calcite deposition rate, drip‐water chemistry and surrounding cave environment was carried out at Shihua Cave, Beijing, China, through two hydrological years (from January 2006 to February 2008) to determine the seasonal variability and mechanisms of stalagmite growth in Shihua Cave. Calcite deposition rates exhibit significant intra‐annual variation, with the lowest values during the summer monsoonal rainy season (July–August) and peak values from autumn to spring. The temporal change in the calcite deposition rate is negatively correlated with the drip rate, cave‐air PCO2 (CO2 partial pressure) and Ca concentration, and positively correlated with the pH of the feeding drip water. The seasonal recharge regime of drip water is likely to be the primary control on the drip‐water quality and quantity, which, in turn, control the calcite deposition rate in Shihua Cave. During the summer rainy season, periodic and intense rainstorms increase the drip rate and cave‐air PCO2, leading to drip water with a lower pH and saturation index of calcite, thereby reducing the calcite precipitation. It seems that the high cave‐air PCO2 is the dominant control on the calcite deposition rate during the rainy season. Our previous study on the dissolved organic carbon of drip water concluded that the thin luminescent bands in stalagmite laminae from Shihua Cave form during the rainy season. The lower calcite deposition rate during the rainy season further supports this suggestion. The significant intra‐seasonal variability of the calcite deposition rate implies that the seasonal bias of δ18O of stalagmites should be considered when stalagmite δ18O is used as a high‐resolution palaeoclimatic archive. 相似文献
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为揭示岩溶洞穴滴水元素季节变化特征及其对外界气候环境变化的响应关系,对贵州绥阳双河洞系支洞麻黄洞内3处滴水的Mg、Ca、Sr元素进行了为期13个月的监测。结果显示:(1)3个滴水点M1、M2和M3的水化学类型主要为HCO3·Ca型,岩溶水对于方解石与白云石等矿物的溶解处于饱和状态;(2)上覆土壤和岩层厚度逐渐增加,导致水-土-岩作用时间也随之增加;(3)Ca^2+、Mg^2+、Sr^2+浓度变化总体上呈逐级递增的特点,各离子浓度在高温多雨季节波动幅度大,低温少雨季节变化平稳;(4)Mg/Ca、Sr/Ca均表现出雨季低、旱季高的特征,反映该地区外界干湿条件的变化;(5)由模型模拟显示,3个滴水点皆以PCP/ICD作用为主,M1对降雨响应不敏感,M2滴率与离子浓度呈雨季高、旱季低的变化规律,M3位于洞穴最深、顶板最厚处,滴率与离子浓度无显著季节变化特征。结合各滴水点洞穴环境变化规律,推断M2更能准确响应外界气候环境变化。 相似文献
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T. Clemens D. Hückinghaus R. Liedl M. Sauter 《International Journal of Earth Sciences》1999,88(1):157-162
The evolution of a karst aquifer is modelled taking into account the karst groundwater flow as well as the dissolution kinetics
of calcite. In particular, infiltration of water from the epikarst is simulated which controls the temporal and spatial distribution
of recharge to the phreatic zone. The results show that the evolution of karst conduits is initiated in the spring. The existence
of preferential flow paths leads to the evolution of highly conductive so-called dendritic cave systems, i.e., single passages
which concentrate the flow and drain the catchment. With time, the amount of undersaturated water flowing directly into the
conduit system is increased leading to an acceleration of the conduits enlargement. Three phases are identified for the evolution
of karst aquifers: (a) an initiation stage; (b) an enlargement stage; and (c) a stagnation phase.
Received: 4 August 1997 / Accepted: 19 January 1998 相似文献