Drying increases organic colloidal mobilization in the karst vadose zone: Evidence from a 15-year cave-monitoring study     

Jin Liao  Chaoyong Hu  Xiuli Li  Jiaoyang Ruan 《水文研究》2021,35(4):e14163

Understanding the hydrological processes of colloids within the karst vadose zone is vital to the security of karst groundwater and providing appropriate paleohydrological explanations of colloid-facilitated metals in speleothem. This study addresses the mobilization mechanisms driving colloidal organic matter (COM) transport in the karst vadose zone using a 15-year long monthly monitoring dataset from a cave drip point (HS4) in Heshang Cave, Qingjiang Valley, China. Variations in COM concentrations were reported as the fluorescence difference values of raw and filtered (<0.22 μm) samples at an excitation wavelength of 320 nm and emission wavelength of ~400 nm. A fluorescence humification index (HIX) lower than 0.8 and an autochthonous index (BIX) higher than 1.2 indicated that the origin of COM was mainly from the karst vadose zone, rather than the soil zone. The COM concentration varied from 0.001 to 0.038 Raman Unit (RU), with evident seasonal fluctuations. Rising limbs for COM values occurred prior to rising limbs within a dripwater hydrograph; moreover, the COM peak values corresponding to the beginning of the increasing hydrograph generally suggested that the mobilization of COM reflected the movement of the air–water interface (AWI) in the karst vadose zone rather than rainfall intensity or flow velocity. COM peak values were positively correlated with the antecedent drying duration and negatively correlated with HIX values. These phenomena may be explained by the increased amount of organic matter that was aggregated and absorbed on the surface of carbonate in the karst vadose zone during a longer drying duration. Moreover, the longer drying duration was also beneficial to autochthonous biological activity, which subsequently decreased the HIX value of the organic matter in the karst vadose zone. The movement of AWI and the drying duration are both controlled by the outside weather conditions. This study is therefore conducive to evaluating the security of karst groundwater in response to climate change, and challenges prevailing paleoclimate interpretations of colloid-facilitated metal abundance timeseries reported from speleothems.  相似文献   

开挖前降水引发基坑变形机制模型试验研究     

曾超峰  薛秀丽  宋伟炜  李淼坤  白宁 《岩土力学》2020,41(9):2963-2972

现有基坑相关研究主要关注土方开挖过程引起的变形，认为围护结构变形起点是土方第1次开挖。然而，一些工程实测表明，基坑开挖前降水阶段即可引起围护结构及周边地层发生厘米级的变形。显然，未考虑开挖前变形的基坑监测数据将低估基坑施工的环境效应。为了研究基坑开挖前降水引发基坑变形的机制，开展了室内模型试验，对基坑开挖前降水过程进行了缩尺精细化模拟。通过微型降水井的设置与调控，模型试验真实再现了实际基坑降水过程中井流效应对围护结构受力变形的影响。试验过程中发现，随着降水的进行，坑外降水漏斗不断扩展，围护结构悬臂式侧移及坑外拱肩式地面沉降也随之产生。另外，降水导致墙前水压力明显减小，并诱发墙前侧向总压力重分布（以减小为主），围护结构为此发生指向坑内的悬臂式运动以寻求新的受力平衡，并通过墙后土体损失诱发坑外地层变形。  相似文献   

岩溶水硝酸盐污染原位修复试验     

叶进霞  夏春英  卜鸿志 《中国岩溶》2020,39(2):173-179

岩溶含水层的极不均一性特征使岩溶水溶质运移受构造、裂隙空间及其发育方向控制；因环境条件复杂，开展岩溶水污染原位修复技术难度较大，截止目前，国内尚未系统地开展岩溶含水层水污染原位修复研究工作。文章选择鲁中南山区典型岩溶发育及硝酸盐污染地段，施工组合钻孔建设修复试验工程，采用“乙醇+葡萄糖”液态碳源和“聚乙烯醇+淀粉颗粒”固态反应器分别进行岩溶水硝酸盐污染原位修复试验。结果表明:浓度500 mg?L－1、1 000 mg?L－1的“乙醇+葡萄糖”反硝化溶液对硝酸盐浓度的降解率分别为6.45 %和21.52 %；单位长度组成材料“聚乙烯醇3 kg+淀粉颗粒3 kg”、“聚乙烯醇2 kg+淀粉颗粒4 kg”的两种反硝化固态反应器对硝酸盐浓度的降解率分为33.91%和34.96%。试验证明在裂隙型岩溶地区采用孔组方案进行地下水污染原位修复技术可行、且能取得较显著效果。修复工程布设方式和试验成果对类似地区开展岩溶地下水污染原位修复具一定借鉴意义。   相似文献   

Insights into agricultural influences and weathering processes from major ion patterns          下载免费PDF全文

Robert van Geldern  Peter Schulte  Michael Mader  Alfons Baier  Johannes A.C. Barth  Tobias R. Juhlke  Kern Lee 《水文研究》2018,32(7):891-903

Karst areas and their catchments pose a great challenge for protection because fast conduit flow results in low natural attenuation of anthropogenic contaminants. Studies of the hydrochemistry of karst sources and river solutes are an important tool for securing and managing water resources. A study of the geochemical downriver evolution of the Wiesent River and its tributaries, located in a typical karst terrain, revealed unexpected downstream decreases of nitrate with maximum mean values of 30 mg/L at the source to minimum values of 18 mg/L near the river mouth. This trend persisted over the length of the river even though increased agricultural activities are evident in the downstream section of the catchment. This pattern is caused by fertilizer inputs via diffusive and fast conduits flow from karst lithology in the upstream area that may have reached the river's source even from beyond the hydrological catchment boundaries. Further downstream, these influences became diluted by tributary inputs that drain subcatchments dominated by claystone and sandstone lithologies that increased potassium and sulphate concentrations. Our findings indicate that bedrock geology remains the dominant control on the major ion chemistry of the Wiesent River and that agricultural influences are strongest near the headwaters despite increased land use further downstream, due to long‐term storage and accumulation in karst aquifers. This feature may not be unique to the Wiesent River system, as carbonates cover significant portions of the Earth's surface and subsequent work in other river systems could establish whether such patterns are ubiquitous worldwide.  相似文献   

蒙自喀斯特断陷盆地边坡与盆缘的露石差异性     

蒋若涵  沈有信  赵志猛 《山地学报》2020,38(1):42-49

喀斯特露石常常占据一定比例的地表面积,且具有许多已知或未知的水文—生态功能,对于喀斯特地区的植被恢复和环境改善发挥着重要的作用。本实验运用样线法和拍照法识别喀斯特断陷盆地不同位置(盆缘和盆地边坡)露石的数量特征和外部形态特征,同时比较了两种方法测量样地岩石裸露率的精准度。结果发现:盆地边坡与盆缘的露石数量和外部特征存在显著差异,盆缘露石分布密度(0.54个·m-2)>盆地边坡(0.39个·m-2);但盆地边坡露石的长宽比大于盆缘,单体占地面积为盆缘露石的两倍,接近40%的盆地边坡露石与山体等高线平行。样线法和拍照法测量样地岩石裸露率的结果存有差异,但并不显著,且这种差异呈现出随着岩石裸露率的增加而逐渐增加的趋势,拍照测量结果具有较小的变异系数。这些结果说明了研究区露石具有较强的空间异质性,对解释地表水土运移规律和植物分布提供重要参考。拍照法能准确地测量岩石裸露率,并提供露石外部形态特征的精准数据,可以作为喀斯特样地露石调查的新方法加以推广。  相似文献   

流塑淤泥地层深基坑钢板桩围堰位移突变原因分析及处理          下载免费PDF全文

杨勇  詹元林 《探矿工程》2020,47(3):69-74

广东省珠海市洪鹤大桥主墩承台位于珠江西江流域的流塑状淤泥地层，采用钢板桩围堰进行基坑支护，基坑开挖过程中，钢板桩围堰发生较大的变形。经详细分析，发现导致事故的主要原因有地下水位持续升高导致土体力学性能显著下降、边跨侧钢板桩长度不足、基坑边缘集中荷载过大、施工控制不严、内支撑体系施工精度不足等。为了确保深基坑支护的安全，在全面分析总结了钢板桩围堰变形原因的基础上，结合实际情况，采取了增设穿透淤泥质土层的钢管桩围堰、加强内支撑体系等加固处理措施，并在实施过程中进行持续监测，最终安全地完成了基坑工程的施工。  相似文献   

泉水流量、电导率、pH值动态变化研究     

余保汶  肖敏杰  王旭  费璇 《地质与资源》2020,29(4):380-387

岩溶水是指赋存于岩溶孔隙中的地下水，是我国南方生产生活主要用水来源.随着社会对水资源需求的逐步扩大，岩溶水资源的开发利用越发重要.通过定期监测岳麓山泉水流量、电导率、pH值，结合岳麓山岩土层性质和长沙市降雨量，采用统计分析和Spearman秩相关系数法对泉水流量变化和泉水水质定性评价进行研究.研究结果表明，大气降雨对岩溶水进行补给从而使泉水流量增大，泉水流量的改变除与降雨量有关外，还受土壤入渗率和降雨时长的影响.采用Spearman秩相关系数法可定量计算电导率与时间的相关性，间接判断周围环境对泉水水质影响的难易程度，有利于识别电导率代表性位置泉眼，更好地监测和评价岩溶水.土壤酸沉降污染严重或酸雨频繁地区易导致岩溶水pH值呈酸性.对泉水流量和水质的研究有利于科学开发利用岩溶水资源.  相似文献   

基于修正SWAT模型的岩溶地区非点源污染模拟初探——以横港河流域为例   总被引：3，自引：0，他引：3  

赖格英  易姝琨  刘维  盛盈盈  彭小娟  熊家庆  潘思怡  吴青 《湖泊科学》2018,30(6):1560-1575

岩溶流域含水系统的主要特征之一是连通地表的落水洞等垂直管道将近水平的地下暗河联系起来，降水及其形成的地表径流可以通过这些管道迅速地灌入地下河系，从而改变了水及其所携带的非点源污染物质在垂直与水平方向的传输速度与数量，使岩溶流域内地表-地下之间的物质交换与传输过程变得比较复杂；应用广泛的SWAT模型在模拟岩溶地区的水文、水质时会存在一些不足与局限.为此，本文针对岩溶水系统特征，引入落水洞、伏流、暗河的水文过程以及主要营养盐的输移过程，修正SWAT模型原有的水文循环过程及相关算法，改变其只适用于松散均匀介质流域非点源污染模拟的单一特征，并研究建立适合于岩溶流域的非点源污染模型和相应的模拟方法.选取横港河流域岩溶地区作为非点源污染的对象，应用修正后的模型通过控制性的模拟方法和敏感性性分析，定量评估落水洞、伏流、暗河等岩溶特征对氮、磷等主要非点源污染物质输移的影响及其带来的时空效应，并进一步探讨落水洞、伏流、暗河等对地表-地下水文与营养盐的交互作用及转换机理.结果表明，岩溶特征对流域的氮、磷负荷有增加作用，其中总磷的增加明显大于总氮的增加，总磷和总氮的增量分别为0.86%和2.12%；植被岩溶指数的增加会导致流域可溶性磷、有机磷的产出量增加，有机氮、地表产流中硝酸氮和沉积磷的产出量则居其次，落水洞改变了降雨的产流方式，增加了落水洞所在流域的有机磷和有机氮的产出，其增量变化在0~0.7和0~0.3 kg/hm²之间.  相似文献   

无人机在露天矿山监测中的应用   总被引：3，自引：0，他引：3  

白洋  康会涛  张文超  贾玉娜  郑浩 《测绘通报》2020,(9):85-88

在露天矿山开采过程中，对矿山进行实时动态监测很有必要，它不仅能够实时掌握开采进度和开采方案实施的准确性，还有利于数字矿山建设。本文以河北省保定市涞源县某露天矿区为例，利用Pix4Dmapper软件对无人机航拍影像进行数据采集与处理，获取矿区的三维点云数据、数字正射影像和数字地表模型，并利用ArcGIS和Global Mapper软件对生产成果进行矿山开发占地分析，实现露天矿山三维可视化。本文为准确掌握矿山环境治理执行情况，把握矿山开发整体情况给予了有力的参考和借鉴作用。  相似文献   

相关和频谱分析法在岩溶系统中的应用研究综述     

李建鸿  蒲俊兵  张陶  王赛男 《中国岩溶》2020,39(3):335-344

岩溶含水层由多重含水介质组成，具有高度的非均质性，从系统角度出发，将岩溶系统看作是一个过滤器，将降雨作为输入信号，泉流量、水位、电导率、浊度等物理化学参数作为输出量进行相关和频谱分析是认识岩溶系统内部结构特征的有效方法。文章综述了相关和频谱分析法在岩溶系统研究中的应用，首先介绍了相关和频谱分析法基本理论的形成、发展过程和研究意义，然后总结了如何根据不同的研究目的选择相关和频谱分析法使用的时间序列的长度、周期和类型，最后阐述了该方法应用于岩溶系统分析的局限性。   相似文献