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_刘再华
中国典型表层岩溶系统的地球化学动态特征及其环境意义
中国典型表层岩溶系统的地球化学动态特征及其环境意义
刘再华;袁道先
【期刊名称】《地质论评》
【年(卷),期】2000(046)003
【摘要】以中国6个典型表层岩溶系统为例,总结了它们的地球化学动态特征,并对其所反映出的环境意义作了分析.中国典型表层岩溶系统的地球化学动态特征主要表现为土壤CO2含量的季节变化和逐年递增趋势,及地下水HCO-3含量的CO2
效应和稀释效应.前者可能反映了全球气温升高的影响,而后者则反映出表层岩溶系统对大气CO2具有良好的调节功能.
【总页数】4页(P324-327)
【作者】刘再华;袁道先
【作者单位】中国地质科学院岩溶地质研究所,桂林,541004;中国地质科学院岩溶地质研究所,桂林,541004
【正文语种】中文
【中图分类】P5
【相关文献】
1.典型表层岩溶泉锶、钡水文地球化学特征 [J], 祁晓凡;蒋忠诚;邓艳
2.南极普里兹湾表层沉积物有机地球化学特征及其生态环境意义 [J], 赵军;于培松;韩正兵;扈传昱;潘建明
3.岩溶石山区山坡表层径流水文动态特征对比分析——以桂林丫吉试验场为例 [J], 陈国富;姜光辉;周文亮;王开然
4.典型表层岩溶动力系统的环境敏感性研究--以广西马山县弄拉峰丛洼地为例 [J], 章程;袁道先;李强;汪进良
5.表层带岩溶作用:以土壤为媒介的地球表层生态系统过程——以桂林峰丛洼地岩溶系统为例 [J], 潘根兴;曹建华
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岩溶动力系统水化学动态变化规律分析
第18卷 第2期中 国 岩 溶V o l.18 N o.2 1999年6月CA R SOLO G I CA S I N I CA Jun.1999岩溶动力系统水化学动态变化规律分析Ξ刘再华 袁道先 何师意(国土资源部岩溶地质研究所,桂林541004)摘 要 岩溶动力系统,由于其水化学形成过程的三相不平衡控制,特别是气相CO2的积极参与和碳酸盐岩特殊的溶解 沉积机理,因而其水化学动态变化规律非常复杂。
本文通过对日本A k iyo sh i2dai高原和桂林岩溶试验场的分析,发现岩溶动力系统水化学动态变化规律主要受稀释效应、水动力效应(扩散边界层效应)和CO2效应控制。
关键词 岩溶动力系统 水化学动态 稀释效应 扩散边界层效应 CO2效应0 引 言岩溶动力系统,由于其化学形成过程的三相不平衡控制,特别是气相CO2的积极参与[1,2]和碳酸盐岩特殊的溶解 沉积机理[3,4],因而其水化学动态变化规律非常复杂。
本文试图以日本A k iyo sh i2dai高原[5]和桂林岩溶试验场岩溶动力系统[1,2]为例,对这一复杂规律进行剖析,以期引起岩溶研究工作者对这一问题的关注和进一步探索。
1 研究区地球化学背景1.1 日本Ak iyosh i-da i高原岩溶系统[5]A k iyo sh i2dai高原位于日本西南部,为日本最大的岩溶高原,其上由草被覆盖,用作牧场。
发育在该高原的A k iyo sh i2do洞穴总长约5km,流域面积占高原面积一半,约1815km2,其中灰岩面积1615km2。
该区年均降水量1969mm,年均径流量955mm。
1.2 桂林岩溶试验场岩溶动力系统该试验场位于桂林市东南郊约8km的丫吉村附近,处在峰丛洼地与峰林平原的交界地带,总面积约2km2。
ΞIGCP379、国家自然科学基金(编号49632100和49703047)和国土资源部(编号9501104和9806)联合资助项目第一作者简介:刘再华,男,1963年生,德国不来梅大学岩溶动力学专业博士后,1996、1997年毕业于德国不来梅大学和中国地质大学,并分别获得自然科学博士学位和工学博士学位。
碳酸盐风化碳汇与森林碳汇的对比——碳汇研究思路和方法变革的必要性
碳酸盐风化碳汇与森林碳汇的对比——碳汇研究思路和方法变革的必要性刘再华;Wolfgang Dreybrodt【摘要】目前,全球碳循环研究主要集中在海洋碳汇以及陆地土壤和植被碳汇,而对岩石风化碳汇仅考虑地质长时间尺度的硅酸盐风化作用,而认为碳酸盐风化在长时间尺度上对碳汇无贡献.然而,碳酸盐相对于硅酸盐有快得多的溶解速度,且对全球变化(特别是气候和CO,变化)的响应迅速,同时由于生物作用和人为活动的影响,使得碳酸盐风化碳汇的能力需要重新评价.最新的研究发现,由碳酸盐溶解、全球水循环及水生生物光合利用溶解无机碳共同作用,即水-岩-气-生相互作用形成的大气碳汇,远远大于之前只估计了河流输运的无机碳汇,其量级与森林碳汇量相当,因此有必要对传统的碳汇研究思路和方法进行某些变革,这有可能为解决所谓的全球“碳失汇”问题找到一条出路.%At present, researches on the modern global carbon cycle focuses mainly on carbon sinks caused by the oceans and the terrestrial soils and vegetations. In addition, chemical weathering of Ca-silicate rocks is considered to have the potential in controlling long-term climate change by providing feedback interactions with atmospheric CO2 drawdown by means of the precipitation of carbonate. In contrast, carbonate weathering itself has not been given equivalent attention although it is much more rapid than silicate weathering and more sensitive to global changes (especially climate and CO2 change). Further, biological and human activities also significantly influence carbonate weathering. Thus, the contribution of carbonate weathering to the atmospheric CO2 sink should be re-evaluated. Latest studies show that the carbon sinkthrough the combined action of carbonate dissolution, the global water cycle, and photosynthetic uptake of dissolved inorganic carbon by aquatic organisms (i. e. , by carbonate weathering via the water-rock-gas-organism interaction) is far greater than previous estimates that have only considered the transport of dissolved inorganic carbon by rivers , and have a similar magnitude to that of the terrestrial carbon sink in global forests. Therefore, changes in traditional ideas and methods of carbon sink study are necessary, and may provide a way to solve the so-called global "missing carbon sink" problem.【期刊名称】《中国岩溶》【年(卷),期】2012(031)004【总页数】4页(P345-348)【关键词】碳酸盐风化;森林;水-岩-土-气-生相互作用;碳汇评价【作者】刘再华;Wolfgang Dreybrodt【作者单位】中国科学院地球化学研究所、环境地球化学国家重点实验室,贵州贵阳550002;德国不来梅大学实验物理研究所,不来梅28359【正文语种】中文【中图分类】P642.25;Q945.110 引言自上世纪70年代提出全球碳循环问题以来，至今大气的碳收支仍然得不到平衡的估算，每年存在约数十亿吨的碳不知去向，即所谓的“碳失汇”（missing carbon sink）问题［1］，这也成为各国政府是否需要履行《京都议定书》的科学障碍。
桂林地区岩溶水中ba元素的水文地球化学特征
桂林地区岩溶水中ba元素的水文地球化学特征桂林地区位于中国西南植被茂盛的热带山区，是中国最著名的山水风景区之一，也是一个重要的水文地球化学对象。
因其地形多种多样，地形变化大，流域面积大，且水文地球化学特征复杂，研究桂林地区岩溶水中Ba元素的水文地球化学特征具有重要的现实意义。
桂林地区岩溶水中Ba元素的水文地球化学特征表明，Ba元素的含量极高，其来源于区域岩石风化、植物抽吸等过程。
在桂林地区，Ba含量主要是碳酸盐岩和火山岩中富集的结果，同时受降水、水文地表循环等因素的影响。
此外，Ba在桂林地区的分布受分馏作用的影响，当空气温度降低时，Ba的沉积速率会加快，岩溶水中的Ba含量也会受到影响。
桂林地区岩溶水中Ba含量的测定，采用同位素定量碳铵化学反应的方法。
通过对桂林地区的岩溶水中Ba含量进行测定，发现Ba含量多种多样，最高可达到40ppm，最低可达到0.05ppm。
桂林地区岩溶水中Ba元素的水文地球化学特征提示：Ba的侵入过程受到许多因素的影响，例如空气温度、岩石风化、水文地表循环、岩溶作用等；Ba的分布受分馏作用的影响，当空气温度降低时，Ba 的沉积速率会加快；Ba的来源主要是区域岩石风化、植物吸收等过程。
桂林地区岩溶水中Ba元素的水文地球化学特征是桂林地区岩溶水中重要的水文地球化学特征。
研究桂林地区岩溶水中Ba元素的水文地球化学特征，有助于更好地理解桂林地区岩溶水形成、空间分布
特征，也有助于估算桂林地区水文状况，进而为桂林地区清洁水资源的可持续利用奠定基础。
总之，桂林地区岩溶水中Ba元素的水文地球化学特征是独特的，其来源多样，影响因素复杂，对于桂林地区水资源的清洁利用有着重要的意义。
我国西南典型地区表层岩溶水自动化监测初步成果.
我国西南典型地区表层岩溶水自动化监测初步成果 蒋忠诚 刘再华 裴建国 章程 何师意 姜光辉 （中国地质科学院岩溶地质研究所，桂林 ５４１００４） 摘要: 西南地区的表层岩溶水为新一轮国土资源大调查的一个重要内容和新领域。
通过运用表层岩溶水水位、水温、电导率、pH值等参数的自动化监测新技术和方法，于西南岩溶区几个典型岩溶水系统进行动态监测，不但取得了定量刻画碳—水—钙循环活跃的表层岩溶水的水量、水质特征及其变化规律的系列动态数据，而且在表层岩溶水系统研究方面有新的发现和认识。
这些技术方法和认识可进一步推进西南岩溶地区表层岩溶水的地质勘查。
关键词：表层岩溶水自动监测技术西南岩溶区引言地表数米至十米内的表层岩溶水虽然水量不大，但对于我国西南地下水位深埋的岩溶山区来说具有重要的供水意义[1~4]，从而成为新一轮国土资源大调查的一个重要内容和新领域。
然而，表层岩溶带处于大气圈、岩石圈、生物圈、水圈四大圈层的交汇带，碳—水—钙循环活跃，溶蚀化学反应过程迅速[5~6]，岩溶水动态极不稳定[6~7]，用传统的水文地质调查方法，难以准确定量刻画表层岩溶水的水量、水质特征及其动态变化规律，这不但不利于研究表层岩溶水系统的结构和功能，也不利于有效开发利用表层岩溶水资源。
为此，我们引进探索了表层岩溶水自动化监测技术和方法，以推进西南干旱缺水地区表层岩溶水的地质勘查和表层岩溶水系统的深入研究。
1表层岩溶水系统自动化监测技术与方法所用仪器主要为多参数水质监测仪，产品包括美国In-Situ公司的Troll8000型号，德国的WTW型号, 澳大利亚PTY公司的CTDP300的型号。
前面两种型号主要监测参数为：pH值，电导率，水温、水位。
CTDP300仪器，除能测前面提到的几个参数外，还能监测雨量。
这些产品，对于野外工作来说的一个重要的优点是便携式仪器，携带和移动方便。
表层岩溶水的自动化监测工作主要在岩溶所承担的地质调查项目“西南岩溶石山地区地下水资源与生态环境地质调查评价综合研究”设立的点上进行。
桂林峰丛洼地岩溶动力系统CO2特征及变化规律
桂林峰丛洼地岩溶动力系统CO2特征及变化规律第26卷第5期2007年9月V o1.26No.5Sep.2007桂林峰丛洼地岩溶动力系统CO2特征及变化规律夏青,姜光辉,李科,申宏岗(1.中国地质科学院岩溶地质研究所,广西桂林541004;2.桂林工学院资源与环境工程系,广西桂林541004)摘要: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CO密切相关,土壤CO体积分数以及表层岩溶带土壤C0.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CO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CO.体积分数的变化规律.其变化特征表现为:①土壤CO体积分数的季节变化在泉水水化学上和土壤COz溶蚀量上均能反映出来;②土壤CO体积分数的变化具有季节?陛;~5ocm处的CO体积分数较2Ocm处大;④土壤层对泉水水化学起到重要调蓄作用.关键词:土壤CO体积分数;岩溶作用;峰丛洼地;表层岩溶动力系统中图分类号:P641文献标识码:A文章编号:1000.7849(2007)05—0079—04岩溶作用作为一种表层地质作用,其产生和运行离不开构成地球表层系统的岩石圈,大气圈,水圈和生物圈.从地球系统科学看,碳循环与CO一HO~CaCO.三相不平衡开放系统耦联,构成岩溶动力系统.岩溶作用是在岩溶动力系统中碳酸盐岩被溶蚀或沉积l[1].前人l[2.]在桂林岩溶动力系统野外监测站的研究成果中,论述了土壤,大气CO体积分数动态及其与岩溶作用的关系和岩溶水文地球化学动态等.早在2O世纪8O年代初,人们就已经注意到岩溶环境系统中土壤及其中CO的影响l[8].土壤空气中的CO为植物根系呼吸,微生物活动及大气扩散输入的混合].CO的体积分数受土壤的通气性,土壤生物化学过程的强度,气象条件及植被的影响.在不同的土壤结构,不同的植被条件下,土壤空气中的CO体积分数会有很大差别.近年来已有不少研究揭示土壤CO对岩溶作用起驱动作用川].1研究区概况研究区位于桂林市东南郊约8km的桂林岩溶水文地质试验场,观测站建于1986年.地貌上处于峰丛洼地和峰林平原的交界地带,面积约2km,属亚热带典型的岩溶石山地区,多年平均气温为18.8℃,年平均降雨量为1915mm,年平均蒸发量为1378.3mm,85以上的降雨集中在每年的4～8 月.峰林平原为地下水的排泄区,主要作为耕地.整个系统发育于上泥盆统融县组块状纯灰岩(D.r) 中,地层倾向东南,倾角5～1O..北北东向的主干断裂位于峰丛洼地西部边界,裂隙主要呈北东东向展布,它们控制了洼地的发育方向及岩溶地下水的流向.场区峰丛坡地有多处表生泉出露,并发育钙华.植被为灌丛,高度为12O～180cm,覆盖率为6O9/6～8O9/6L4].第四系主要是残坡积层,以灰褐,黄褐色砂质黏土为主,分布在西部峰林平原及峰丛洼地底部.土壤分布不均匀,厚度在O～5m间,土壤覆盖率约为3O.不同地貌部位的土壤类型及化学成分差别较大,靠近峰林平原一侧逐渐由褐色石灰土向砂质黏土过渡,而在峰丛洼地则主要分布褐色石灰土及腐殖层(图1).355305董255205一028*******II2OI400I680L/m囹1圃2圆3豳4图1试验场水文地质剖面Fig.1Hydrogeologicalsectionoftheexperimentalsite1.土壤覆盖层;2.表层岩溶泉;3.饱水带泉;4.石灰岩收稿日期:2007—01—16编辑:刘江霞基金项目:新一轮国土资源大调查项目(1212010634805)作者简介:夏青(1978一),女,现正攻读矿产普查与勘探专业硕士学位,主要从事水文地质学研究.nOamhy报情m技科耐a质eC地-cCS∞gOOeG80地质科技情报2研究方法土壤空气中CO体积分数的测量采用日本产的GASTEC8Ol抽气筒和GASTEC二氧化碳测管进行.测量前预先在土壤中的一定深度埋入CO集气管,测量时直接抽取集气管中的气体,在同一个洼地的垭口(指2个底部连接山峰之间的部位),山坡和洼地底部分别安装测量设备,且每个地点都测量2O cm和50cm两个深度的CO体积分数.在不同位置开挖土壤剖面,且在不同土壤深度(20cm和50cm)及距地面lm的空中安装石灰岩溶蚀试片,一段时间后挖出试片计算溶蚀量.使用德国产的GrensPan测量S3l泉水的水化学特征,并每月现场采用德国wTw公司生产的Multiline多参数自动监测仪测量泉水的电导,水温和pH值,用Ca抖和HCO;-试剂盒滴定水中Ca抖和HCOg的质量浓度,现场采集简分析样品.3土壤岩溶作用强度的变化研究区表层岩溶带溶蚀裂隙发育且较均匀,循环于该带的水一部分以表层岩溶泉的形式(如$25 泉,$54泉等)排泄于峰丛洼地中,并通过洼地中的落水洞进入下部包气带或饱水带(其中一部分通过蒸发返回大气);另一部分通过裂隙和管道直接与下部包气带或饱水带相连.最后,包气带或饱水带中的水主要通过峰林平原边界处的S3l泉等进行排泄(图2).图2桂林岩溶试验场水文地质平面图l_4Fig.2HydrogeologiealplanofGuilinkarstexperimentalsite[]1.洼地及其编号;2.山间小路;3.公路;4.峰丛洼地和峰林平原边界线;5.岩溶泉及其编号6.钻孔及其编号;7.断层;Q:第四系沉积物;D.r:上泥盆统融县组石灰岩3.1峰丛洼地不同部位土壤岩溶作用强度的变化碳酸盐岩溶蚀回收大气Co的关键是近地面CO的收集和水的动态监测口].据袁道先等]研究,岩溶洼地中不仅CO活动极为活跃,而且还能获得更多的降雨量.降雨强烈吸收大气COz,使岩溶水的pH值降低,进而溶蚀碳酸盐岩,活化岩石圈,回收CO.可是数据显示溶蚀量最大的为垭口5Ocm处,达到0.168rag/片,溶蚀量最小的为50cm处的洼地,为0.0044rag/片(图3).这可能是由于十几年的封山育林,使植被更加丰富,垭口地带更开阔,从而使垭口地带能获得更多的降雨量.土壤层下石灰岩试片的溶蚀量一般较空中的高,这与土壤层中生物呼吸作用产生大量COz气体(体积分数一般在3000×10一～n×10)有关,而大气中CO体积分数仅为350×10一.由此可见,由于土壤及其中大量CO的存在,极大地增强了岩溶作用的强度.不同深度溶蚀量的差异,主要与水流的溶蚀潜力和溶蚀过程有关.20cm处溶蚀量较50cm少,这是因为,虽然,在较深的部位,只有在降雨量较大时才有水流经过,发生溶蚀作用的机会相对较少;而且,大多数情况下,经过表层岩溶带的水流在渗入到下部包气带和饱水带之前往往已经接近饱和状态,溶蚀潜力较低,因此,深层溶蚀速度比表层岩溶带慢得多.但是,该研究20cm处CO浓度较50cm处低,这主要是因为表层土壤疏松,与大气连通性较好,虽然生物活动强烈,但土层密封性不佳,COz深度易向浓度低的大气扩散(图4).第5期夏青等:桂林峰丛洼地岩溶动力系统CO2特征及变化规律81 ,暑瑚】基建.r1.\目2005-11-06～2006-03-03;2oI5o2o15o2ol5o2ol5o垭口坡地洼地泉口空中土壤深度h/cm图3不同部位,不同深度,不同时间石灰岩溶蚀量变化图Fig.3Temporalchangeofthelimestonecorrosionrateindiffer entsiteanddepth—UB{掷酬萏刚苗枇i萏嚣22005.09I2005.10I2005.11I2005.12I2006.0112006.02I2006.o312~.04I2006.0sI2006. od2006—07I2006一O1日期图4不同部位,不同深度CO体积分数对比图Fig.4CO2concentrationindifferentsitesanddepths3.2峰丛洼地土壤岩溶作用强度的季节性变化已测得桂林岩溶试验场土壤COz的碳稳定同位素组成平均为(¨C)一一23%0,可见土壤C0z主要与生物作用有关.].生物作用包括植物的光合作用和呼吸作用,以及动物和微生物的分解作用等--,这些作用明显受光照,温度和湿度等的影响,其综合结果是冬季的生物作用明显弱于夏季,这便是冬季土壤CO体积分数远小于夏季的直接原因.在石灰岩试片溶蚀量最大的垭口,CO体积分数分别为4800×10以及4000×10～.土壤表层(一50cm及一2Ocm)的CO体积分数呈明显的季节性变化,7月出现体积分数高值,1月体积分数较小(图4).这主要是由于气温,湿度的季节性差异而导致生物活动性(包括植被生长)变化造成的.3.3土壤CO:体积分数与表层岩溶泉水化学特征的关系土壤CO体积分数的季节性变化明显,导致其溶蚀作用的季节性差异,这在与地表土壤密切相关的表层岩溶泉也得到反映.具体表现为溶蚀作用与COz呈明显的正相关.在$31号泉,虽然夏季有雨水的冲淡作用,但硬度仍明显高于冬季,在6～7月出现峰值,而水中pH值的变化趋势则是夏季偏低,冬季偏高,由于仪器的原因,仅在5月和12月出现异常(图5).9000}-//\\}.24ot/,75or\肆\—一一——一二二===.二图5$31泉水水化学变化Fig.5Hydrogeologicaltemporalchangeof$31随着土壤CO.体积分数的季节性变化,地下水中的Ca抖和HCo质量浓度也呈现出季节性变化.土壤CO.体积分数愈高,地下水中的Ca和HCo质量浓度也愈高.反之,土壤CO体积分数愈低,地下水中的Ca和HCO;质量浓度也愈低.这些均反映土壤中的CO对岩溶具有驱动作用.4结论(1)土壤CO体积分数的变化具有季节性,与土壤CO溶蚀量的变化具有一致性,是气候(气温, Hm∞%OL●●r卜L●rL●[rL●●[¨¨;号一巨)/(u一..f0呈\OOOOOOO∞"如加如82地质科技情报2007生降雨等)的季节性变化引起的.(2)表层岩溶动力系统受气候和土壤C0的影晌非常明显,系统的变化也具有季节性,系统运行强度的季节性变化表现为:春季,夏季活跃,秋季,冬季沉寂.系统碳转移能力的季节性变化表现为由冬季到夏季逐渐增强.(3)土壤表层(一50cm)C0体积分数呈明显的季节性变化,即6～1O月出现体积分数高值,11～12月和次年1～5月体积分数较低.这主要是因为气温,湿度的季节性差异导致生物活动性(包括植被生长)变化造成的.(4)观测结果显示C0.浓度峰值和泉水硬度峰值分别出现在8月和6月,泉水硬度峰值提前CO.浓度峰值近两个月.这一现象表明,土壤层对泉域系统的水化学理应起到调蓄作用,但是在该研究中没有得到体现,使其水化学特征不具有环境系统属陛.参考文献:?[1]袁道先.现代岩溶学和全球变化[J].地学前缘,1997,4(1-2): 17—24.[2]刘再华,袁道先.中国典型表层岩溶动力系统的地球化学动态特征及其环境意义[J].地质论评,2000,46(3):324—327.[3]曹建华,潘根兴,袁道先,等.桂林岩溶洼地生态系统中大气CO2动态及环境意义口].地质论评,1999,45(1):105—1】1. [4]袁道先,戴爱德,蔡五田,等.中国南方裸露型岩溶峰丛山区岩溶水系统及其数学模型的研究[M].南宁:广西师范大学出版社,1996.[5]何师意.徐胜友,张美良.岩溶土壤中COz体积分数,水化学观测及其与岩溶作用关系[J].中国岩溶,1997,16(4):319—323. [6]刘再华,何师意,袁道先,等.土壤中的CO2及其对岩溶作用的驱动[J].水文地质工程地质,1998,25(4):42—45.[7]刘再华,GrovesC,袁道先.水一岩一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[J].水文地质工程地质,2003,30(4):13—18.[8]袁道先.中国岩溶学[M].北京:地质出版社,1993.r9]FritzP.MozetoAA,ReardonEJ.Practicalconsiderationoncar—bonisotopestudiesonsoilcarbondio~de[J].ChemicalGeology: IsotopeGEOSCIENCESECTION,1985,58:89—95.[10]俞锦标,李春华,赵培道,等.贵州普定县岩溶地区土壤空气中C02含量分布及溶蚀作用的研究[J].中国岩溶.1985,4(4):325～331.[11]刘再华.桂林岩溶水文地质试验场岩溶水文地球化学的研究[J].中国岩溶,1992,11(3):209—217.[12]PanGenxing,TaoYuxiang,SunYuhua,eta1.Somefeature ofcarboncyclesinkarstsystemandtheimplicationforepikarstification[J].Chin.J.Geog.,1997,7(3):58—63.[13]李林立,高波,蒋勇军,不同土地覆被下岩溶表层系统CO2体积分数研究[J].生态环境,2004,13(3):338—341.[14]李林立,况明生,张远瞩.典型表层岩溶泉水短时间尺度动态变化规律[J].水科学进展.2006,17(2):222～226.[15]李林立,高波,蒋勇军,重庆金佛山岩溶区表层岩溶生态系统C02浓度分析[J].热带地理,2004,12(4):326—331.[】6]李林立,向颢,况明生,重庆金佛山表层岩溶生态系统土壤的CO2释放规律EJ3.地球,2006,27(4):329—334.FeaturesofCO2Epi—KarstDynamicSystemandSeasonalChangeinPeak-ClusterDepressionArea,GuilinXIAQing,JIANGGuang—hui,LIKe,SHENHong—gang(1.InstituteofKarstGeology,CAGS,GuilinGuangxi541004,China;2.DepartmentofReso urceandEnvironmentalEngineering,GuilinUniversityofTechnology,GuilinGuangxi541004,Chi na)Abstract:AfixedpositionobservationhasbeencarriedoutinGuilinexperimentalsite.Ithasb eenfoundthateDi—karstdynamicsystemisrelatedcloselywithCO2contentinsoilandthattemperatureandrainf alldominatetheseasonalchangeofCO2contentinsoil.TheobservationoftheCO2concentratio nandhydro—geologicaltemporalchangeindifferentsitesanddepthsindicates:①TheseasonalchangeinsoilCO2con—centrationcanbereflectedfromthehydrochemistryofspringandsoilwater;②TheintensityofcorrosionchangeswithsoilCO2concentration;③SoilCO2islargerin50cmthanin20cm;④Thekarstdynamicprocessesintheepi—karstzonearesensitivetoenvironmentalchanges,andhencecanprovideenvironmen—talinformationinashorttimescale.Keywords:soilCO2;karstprocess;peak—clusterdepression;epi—karstdynamicsystem。
水—岩相互作用的地球化学模拟研究
式 巾 ｎｂ， ｄ分别 为Ａ， Ｃ， ， ｃ和 Ｂ， Ｄ的摩尔数。按 质量作用定律 ， 上述 反应达到平衡状态时 ， ： 。
２０ 年 ０８
第 １ 卷 第 ２ 期 ８ ３
收 稿 日期 ：０ ８ ０ — ２ ２０ —６ １
水一 岩相互作用的地球化 学模拟研 究
陈 振， 刘金 辉
（ 华 理 丁大 学 ， 东 汀两 抚 州 ，４ ０ ０ ３ ４０ ） 摘 要： 水一 岩 相 互作 用 的研 究现 在 是 一 个 国 际性 的 课 题 ， 反 应 过 程 非 常 复 杂 ， 其 包含
巾也开始利． 化学动力学原理来解决一些非平衡水一 岩相互作＿ 问题 。 １ ＋ ｛ ｝ Ｈ Ｉ 热 力学参数 ＿ ｌ 在地球化学模拟巾常用 的热力学参数是 自由能（ 、 Ｈ） Ｇ）焓（ 。
１１１ 自由和溶液 巾Ａ （ ） 固 甘以 ｍＢ 。 ＋ －
法。在热力学平衡计算 巾， 各组分 的浓度均为热力学浓度（ ， 即 活度或速
未溶解的固体。按质量作用定律 ， 在一定的温度条件下 ． 难溶盐 的饱和溶 液中的离子活度 【 浓度 ） 是一个常数 ， 积 这个常数称 为溶度积 ， 用
示。
度） 。因此 ， 需要将实测 的摩尔浓度经离子活度 系数转换成离子 活度 。 绝 大多数地球化学模型是基于平 衡热 力学理论的 ， 但在有些地球化学模型
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文 章编 号 ：０ ５ ６３ （０ ８ ２ — １４ ０ １０ —０ ３２ ０ ）３ ０ ４ — ３
Ｓ Ｉ Ｅ Ｈ Ｉ Ｆ Ｒ Ａ Ｉ Ｎ Ｄ Ｖ Ｌ Ｐ Ｅ Ｔ＆Ｅ Ｏ Ｏ Ｙ Ｃ— Ｃ Ｏ Ｍ Ｏ Ｅ Ｅ Ｏ Ｍ Ｎ Ｔ Ｎ Ｆ Ｃ Ｎ Ｍ
典型岩溶地下河入、出口处强降雨过程中水动态变化
典型岩溶地下河入、出口处强降雨过程中水动态变化苟鹏飞;蒋勇军;林涛;扈志勇;杨平恒【摘要】在强降雨过程中,对典型岩溶地下河入口、出口处pH值、电导率、水温、水位进行监测,对比分析了强降雨过程中该地下河入口、出口处水动态变化特征,及入口处水动态变化对出口处的影响.结果表明:强降雨过程中,地下河系统水动态变化对降雨的响应速度快,降雨随岩溶裂隙进入地下河迅速,岩溶含水层对强降雨过程中水资源调蓄能力差.地下河入口、出口处水动态变化差异性较大,上游地下河入口处水化学特征变化速度快,幅度大,受环境影响因素大.地下河出口处水化学变化较上游有规律,主要受稀释作用影响.影响入口处水动态变化的环境因素对出口处水动态变化影响不明显.%The pH, conductivity, water temperature, water table of inlet and outlet of typical underground river were monitored during a large storm.The dynamic change characteristics of hydrologic regime between the inlet and outlet were analyzed.Results showed that the dynamic changes of hydrological regime of subterranean stream rapidly responded to rainfall during storm.Rainfall rapidly infiltrated into the underground river through karst fissure and the water storage capacity of karst aquifer was poor in larger storm.The dynamic changes of hydrologic regime atinlet and outlet had relatively large difference.At inlet the hydro-chemical characteristics changed rapidly, the magnitude of the variation was large and the change of hydrologic regime was controlled by environment factors.At outlet the hydro-chemical characteristics seemed steadily and were controlled by dilution effect.The environmental factors influencingthe dynamic changes of hydrologic regime at the inlet had no effect on the outlet.【期刊名称】《水资源保护》【年(卷),期】2011(027)001【总页数】6页(P6-10,14)【关键词】强降雨;水动态变化;地下河入出口;典型岩溶【作者】苟鹏飞;蒋勇军;林涛;扈志勇;杨平恒【作者单位】西南大学地理科学学院,重庆,400715;西南大学地理科学学院,重庆,400715;西南大学岩溶环境与石漠化治理研究所,重庆,400715;西南大学地理科学学院,重庆,400715;西南大学地理科学学院,重庆,400715;西南大学地理科学学院,重庆,400715【正文语种】中文【中图分类】P641.2在我国岩溶地区,碳酸盐岩的分布面积(含埋藏在非可溶岩之下者)为346.3万km2,碳酸盐岩地层出露面积为206万km2,碳酸盐岩出露面积为90.7万km2[1]。
采动影响下矿区地下水主要水-岩作用与水化学演化规律
采动影响下矿区地下水主要水-岩作用与水化学演化规律殷晓曦;陈陆望;谢文苹;许冬清;曾文;刘延娴【摘要】煤矿开采势必破坏天然水化学环境,然而矿区多类含水层地下水系统水化学研究尚未从时空角度分析采动影响下水化学演化的本质.以临涣矿区为研究示范,基于历年常规水化学数据开展主成分分析,揭示采动影响下水化学演化过程中的水-岩作用机制.其中,第1主成分代表碳酸盐、硫酸盐溶解及黄铁矿氧化作用,第2主成分代表阳离子交替吸附及脱硫酸作用.采动影响下矿区主要突水含水层地下水碳酸盐、硫酸盐溶解及黄铁矿氧化作用均逐渐减弱,减弱区域不尽相同;然而,阳离子交替吸附及脱硫酸作用的变化规律不明显.研究成果为矿井突水水源识别和水资源保护与利用提供理论依据.%Coal mining is bound to destroy the natural hydrochemical environment.However,hydrochemical studies of a groundwater system of multi-aquifer in the mining district rarely focus on the essence of hydrochemical evolution under the mining-induced disturbance in view of space and time.The Linhuan coalmining district is taken as an example to reveal the mechanism of water-rock interactions under the mininginduced disturbance by using the principal component analysis based on conventional ions over the years.The result shows that the first principal component represents the dissolution of carbonate and sulfate and oxidation of pyrite and the second principal component represents the exchange and adsorption of cation and desulphidation.Under the mining-induced disturbance,dissolution of carbonate and sulfate and oxidation of pyrite wear off in the main inrush-water aquifers in the mining district,but the change characteristics ofexchange and adsorption of cation and desulphidation are insignificant.The research will provide a theoretical support for the identification of water-inrush source and also for the protection and utilization of groundwater in mining districts.【期刊名称】《水文地质工程地质》【年(卷),期】2017(044)005【总页数】7页(P33-39)【关键词】煤矿区;水-岩作用;水化学演化;采动影响【作者】殷晓曦;陈陆望;谢文苹;许冬清;曾文;刘延娴【作者单位】合肥工业大学资源与环境工程学院,安徽合肥230009;合肥工业大学资源与环境工程学院,安徽合肥230009;合肥工业大学资源与环境工程学院,安徽合肥230009;合肥工业大学资源与环境工程学院,安徽合肥230009;合肥工业大学资源与环境工程学院,安徽合肥230009;合肥工业大学资源与环境工程学院,安徽合肥230009【正文语种】中文【中图分类】P641.4我国华北隐伏型煤田地下水系统一般是由多类含水层构成的，且含水层间普遍存在不同程度的水力联系[1]。
黄龙核心景区水环境动态特征及钙华沉积能力分析
黄龙核心景区水环境动态特征及钙华沉积能力分析刘馨泽 1，张清明 2，孙 东 1，唐 淑 2，田长宝 2，黄何平 2，周亚萍 1，熊雨霞 1，梁馨予 1，范家君 1，范 鸣 1，陈洪伟1（1. 四川省地质环境调查研究中心, 四川 成都 610081；2. 黄龙国家级风景名胜区管理局, 四川 松潘 623300）摘 要：为有效地评估四川黄龙核心景区水体水化学环境、钙华沉积能力，及时掌握景区水体水化学场的变化特征，采用野外实地调查、水质监测等方法，分析转花池泉群的水环境特征，黄龙核心景区的钙华沉积能力及其水环境状况。
研究结果表明：①转花池泉群是提供区内钙华沉积的主要钙源和碳源，与黄龙后沟地表水一同构成驱动区内钙华景观发育演化的水源；黄龙沟和转花池泉群的水量补给来源主体分别为降雨和冰雪融水。
②1999年以来，转花池泉群流量总体稳中有增，水质极为稳定，近30年来历史最大水量出现在2020年，1999—2017年转花池多年日平均水量为7 817 m 3·d −1，2018—2020年多年日平均流量为9 368 m 3·d −1。
③2018年转花池一带出现线状TOC 异常带，主要原因是黄龙沟上游三道坪至头道坪一带的放牧活动造成钙华沉积速率下降，因此，建议加强对钙华源泉涵养区的保护，减少放牧活动对其的影响。
④区内各水循环段的景观水仍具备一定的沉积能力，2019年SIc 值下降，与强降雨的稀释作用有关，从而降低了钙华沉积能力。
关键词：水环境特征；钙华沉积能力；黄龙景区；水质监测中图分类号：P931.5 文献标识码：A 文章编号: 1001 − 4810 （ 2023 ） 06 − 1149 − 12开放科学 （ 资源服务 ） 标识码 （ OSID ）：0 引 言黄龙景区位于四川省阿坝藏族羌族自治州松潘县东部，以钙华沉积地貌及附属的水体景观为主要特色，为典型的高原冷水钙华景观区，是著名的世界自然遗产地。
不同土地利用下岩溶水系统水化学日动态强度小波分析
不同土地利用下岩溶水系统水化学日动态强度小波分析曾成;赵敏;杨睿;刘再华;罗洪远【期刊名称】《水文地质工程地质》【年(卷),期】2011(38)1【摘要】土地利用/覆被变化会使岩溶水系统演化的化学驱动能--土壤CO2量发生变化,进而使得岩溶水系统的水化学日动态变化强度发生变化.小波分析方法可以有效识别岩溶水系统的水化学日动态变化强度,并给出定量化的指标.通过对亚热带季风气候区的贵州省陈旗、灯盏河与板寨岩溶水系统长达2年的水文水化学监测数据进行小波分析,发现有土壤覆盖但土地利用程度较高的岩溶水系统(陈旗和灯盏河),其排泄点水化学指标中CO2分压日动态强度要高于植被覆盖良好但岩石裸露的岩溶水系统(板寨)排泄点,说明岩溶水系统中土壤对水化学日动态强度的调控有着关键的作用.这一发现对于正确理解和评价不同土地利用下的岩溶作用及其碳汇强度差异有着重要的意义.%Land use and land cover change in a karst water system can change the driving force (soil CO2 ) for the chemical evolution of the karst water system, which thus changes the intensity of diurnal hydrochemical variation of the karst water system. The intensity of diurnal hydrochemical variation of a karst water system was identified with the wavelet analysis method based on the two -year hydrological and hydrochemical data in the Chenqi, Dengzhanhe and Banzhai karst water systems. It was found that the diurnal variation intensity of CO2 partial pressure of the karst water system with more soil cover but high degree of land use (for example,Chenqi and Dengzhanhe, Puding, Guizhou) washigher than that of the karst water system with virgin forest but little soil cover (for example, Banzhai and Maolan, Guizhou) . The results indicate that soil in the karst water system may be the most important to the adjustment of intensity of diurnal hydrochemical variation,which is important to correctly understand and evaluate the difference of karst process and related CO2 sink intensity under different land use conditions.【总页数】8页(P86-93)【作者】曾成;赵敏;杨睿;刘再华;罗洪远【作者单位】中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室,贵阳,550002;中国科学院地球化学研究所-贵州省科技厅普定喀斯特研究综合试验站,普定562100;中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室,贵阳,550002;中国科学院地球化学研究所-贵州省科技厅普定喀斯特研究综合试验站,普定562100;中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室,贵阳,550002;中国科学院地球化学研究所-贵州省科技厅普定喀斯特研究综合试验站,普定562100;中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室,贵阳,550002;中国科学院地球化学研究所-贵州省科技厅普定喀斯特研究综合试验站,普定562100;贵州省有色金属和核工业地质勘查局地质矿产勘察院,贵阳550005【正文语种】中文【中图分类】P641.134【相关文献】1.岩溶水水化学特征在水文地质条件分析中的应用——以娘子关泉群岩溶水系统寿阳区为例 [J], 蒋向明;吉淑华2.水化学特征在岩溶水系统分析中的应用——以山西晋城长河流域岩溶水系统为例[J], 陆求裕;杨涛;廖少波3.水生植物对岩溶水化学日变化的影响——以桂林岩溶水文地质试验场为例 [J], 吕保樱;刘再华;廖长君;孙海龙4.鲁中南典型岩溶区岩溶水水化学特征及成因分析——以双村岩溶水系统为例 [J], 赵庆令;李清彩;卜华;万淼5.不同土地利用情景下岩溶水文水资源的响应研究 [J], 蒙海花;王腊春;霍雨因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
一种致密岩体水岩动态反应教学实验装置及方法[发明专利]
![一种致密岩体水岩动态反应教学实验装置及方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/82d6d5911711cc7930b716ad.png)
专利名称：一种致密岩体水岩动态反应教学实验装置及方法专利类型：发明专利
发明人：高旭波,王焰新,胡艳芬,刘畅伶
申请号：CN201410342673.5
申请日：20140718
公开号：CN104077950A
公开日：
20141001
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提出一种致密岩体水岩动态反应教学实验装置及方法。
该教学实验装置包括实验水溶液储存箱和致密岩体反应池，所述实验水溶液箱通过进水管与致密岩体反应池相连通，致密岩体反应池内部中心位置安设致密岩体岩样，还安设有围岩加压装置，从而使水流定向的通过致密岩体内部然后流出，并收集与致密岩体内部动态反应过后的实验水溶液，最终实现动态条件下，地下水与贮存岩体之间的水岩相互作用的实验模拟。
本发明结构简单，操作便捷，成本低，可广泛适用于教学实验。
申请人：中国地质大学(武汉)
地址：430074 湖北省武汉市洪山区鲁磨路388号
国籍：CN
代理机构：湖北武汉永嘉专利代理有限公司
代理人：唐万荣
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花岗岩水岩反应中水化学变化实验研究
关 键 词 ：差 应 力 ；离 子 浓 度 ；地 震 前 兆 ；花 岗岩 ；水 岩 反 应
中 图 分 类 号 ：Ｐ３１５．７
文 献 标 识 码 ：Ａ
文 章 编 号 ：１０００ ３２７４（２０１８）０３ ０１１５一Ｏ８
引 言
水 岩反 应是 一 种基 本 的地 球化 学作 用 ，在地 表 和地 下都 可 能发 生 ，几 乎 遍布 于 各种 地 质 活动 中 。地下 水 与周 围介质 不断 地进 行着 各 种 物 理 、化 学 的作 用 ，导 致 化 学元 素 以及 同 位 素在 岩石 与水之 间重新分 配 ｌ ＿】 ］。地 震 观测 发 现 ，中强 地 震 发 生 前后 ，能 观 测 到 地 下 水 中水化 学组 分 的动态 异常 ，变 化较 明显 的离 子组 分 有 Ｋ。。、Ｃａ抖 、Ｎａ 、Ｍｇ” 、Ｆ一、Ｃ１ 、 Ｃ（） 、ＨＣＯ￣－等 Ｉ３ ］。这被认 为 是地震 孕 育 过 程 中压 力 作 用 下 导致 的岩 石 变形 、破 裂 ，同 时 引 起 了 含 水 层 应 力 和 化 学 变 化 ，是 水 化 地 震 前 兆 的 主 要 机 理 之 一 ］。
第 ３８卷 第 ３期 ２０１８年 ７月
地 震
ＥＡＲＴＨ ＱＵ ＡＫＥ
Ｖ ｏ１．３８， Ｎ ｏ．３ Ｊｕ１．，２Ｏ１８
花 岗岩 水 岩 反应 中水 化 学 变 化 实验 研 究
杨 思宇 ，易 丽 ，王双 杰
（中 国地 震 局 地 震 预 测 研 究 所 ，北 京 １０００３６）
前人 为解 释地 震水 化异 常机 理 开展 了一 系列 水岩 反应 实 验 。罗光 伟等 对 花 岗 岩进 行 了单轴 加压 实验 ，结 果表 明伴 随着 岩石 破裂 程 度 的增 加 ，氡 和 钍 射 气 连续 升 高 ，说 明破 裂 引起 的射气 增长相 当于地震 前 兆 现 象 。孟 淑 德 等口ｏ］通 过 对 福 建 省 汤 坑 地 热 区 的十 口注 水 井 和三个 观 测井 的水 压 致 裂 实 验 ，观测 到 ＣＨ 、Ｃａ抖 、Ｍｇ抖 、ＨＣＯ￣－呈 现 不 同程 度 的变 化 ，且 变 化 幅 度 与 观 测 井 构 造 位 置 有 关 ，把 这 种 水 化 学 异 常 现 象 归 因 于 注 水 压 力 增 大 并 在 岩 层 中传递 而导致 含 水层水 化 学成 分 的改变 。江岳 等口 通 过 饱水 砂岩 的三 轴加 压 实验 ，研
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_刘再华
3 结果和讨论
图 2 试验场水文地质剖面图 1223 Fig.2 Hydrogeological section of the Experimental Site 1 — 土壤覆被 ;2 — 表层岩溶泉 ;3 — 饱水带泉 ;4— 石灰岩图
收稿日期 :2003-03-11 ;修订日期 :2003-04-16 基金项目 :国家重 大基础 研究 前期 研究专 项(2002CCA05200);
国家自然 科学 基金(40073026);广西 自然 科学 基 金 (桂科回 0144010)资助 。 作者简介 :刘再华(1963-), 男 , 研究 员 , 博士 , 主要 从事 岩溶 作 用动力学与环境的研究和教学工 作 。 E-amil :zliu@karst .edu .cn
泉点 -
水温
取样日期 (℃) pH
S31 -3.26 19.2 7.08
K+
(mg l) 0.00
Na +
(mg l) 0.05
Ca2 +
(mg l) 90.5
Mg 2 +
(mg l) 0.29
Cl -
(mg l) 3.48
SO
24
(mg l)
13.84
HCO3-
(mg l) 259.95
导率 (μs cm , 25 ℃) SIc
1 试验场气候和水文地质背景
试验场位于桂林市区东南约 8km 的丫吉村附近 , 从地貌上看 , 处在峰丛洼地和峰林平原的交界地带(图 1)。 试验场 自成一 个岩溶 水文 地质系 统 , 总面 积约 2km2 , 它的补给区位于峰丛洼地区 , 有 13 个洼地 , 而它 的排泄区 , 位于桂林峰林平原东部边缘的一个常年流 水泉(S31 号泉)和 3 个季节性泉(S29 、S291 、S32 号泉) 组成(图 1)。平原面标高 150m , 而补给区内的最高峰 为 652m , 其内洼地底部标高介于 250 ～ 400m 之间 。 整 个系统发育的是上泥盆统融县组质纯块状灰岩 , 地层 约呈东南 5°～ 10°倾斜 。 在场区西部边界峰丛洼地区
云南白水台钙华景区水的物理化学动态变化研究
云南白水台钙华景区水的物理化学动态变化研究游省易;李强;刘再华【期刊名称】《中国岩溶》【年(卷),期】2003(022)002【摘要】本文采用水化学仪器自动记录、现场测定和取样室内分析等相结合的方法,对云南白水台钙华景区水的物理化学动态变化特征进行了综合研究,结果发现:随着CaCO3的沉积,水中的主要离子Ca2+和HCO-3浓度、电导逐渐降低;pH值升高.我们对1号泉进行昼夜观测发现:5月1号泉的水温呈周期性变化,周期约为28小时,而在9月水温保持恒定.对下游(12号观测点)的动态观测发现水的pH值与水温呈反相关关系,在对中游(6号观测点)的早、中、晚观测得到了同样的结果.最终我们得出结论:1号泉水温变化可能受补给水源水温动态变化、降雨和地热影响;中下游pH值和电导率的变化与碳酸钙的沉积速率、碳酸平衡和藻类作用有关.【总页数】8页(P110-117)【作者】游省易;李强;刘再华【作者单位】中国地质大学研究生院,湖北,武汉,430074;广西师范大学生物系,广西,桂林,541004;中国地质科学院岩溶地质研究所、国土资源部岩溶动力学开放研究实验室,广西,桂林,541004【正文语种】中文【中图分类】P641.12【相关文献】1.云南白水台钙华池出入口水化学和δ13CDIC昼夜变化的影响因素及水生光合作用影响比例的计算 [J], 曾振宇;晏浩;孙海龙;刘再华2.云南白水台钙华沉积成因及主要沉积类型研究 [J], 李强;戴亚南;游省易;刘再华3.云南白水台雨水线及钙华δ18O的季节和空间变化特征 [J], 孙海龙;刘再华;吕保樱;叶文炳;刘香玲;曾成;王海静4.云南白水台现代内生钙华微层的特征及其古气候重建意义 [J], 刘再华;李红春;游镇烽;万乃容;孙海龙;刘香玲5.云南白水台钙华景区的水化学和碳氧同位素特征及其在古环境重建研究中的意义[J], 刘再华;游省易;李强;张美良因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
岩溶动力学重点实验室工作总结
岩溶动力学重点实验室2005年工作总结一、项目申请情况重点实验室共撰写各种科研项目申请书13份：1、申请国家973项目1项(刘再华为主)2、申请国家杰出青年科学基金项目1项(刘再华)3、申请国家自然科学基金面上项目5项(刘再华、曹建华、张美良、李强、朱晓燕)，刘再华申请的国家自然科学基金项目“高分辨率钙华的古环境记录与全球变化研究”(40572107，40万，2006-2008)已获得批准4、申请国家社会公益研究项目1项(刘再华)5、申请国家重大基础研究项目前期预研究项目1项(曹建华)6、申请“国土资源部百名优秀青年科技人才计划”1项(章程)7、完成国际岩溶研究中心中、英文材料，由IGCP全国委员会上报教育部UNESCO全国委员会，并得到UNESCO中国常驻团的大力支持。
8、水利部“石漠化地区水土流失考察方案”1份(曹建华)9、申请桂林市科学研究项目2项二、正在执行的项目(名称、编号、执行时间、经费、执行者)1、国际地质对比计划“岩溶含水层与水资源(Karst Aquifers and Water Resources)”，(IGCP 513)，2005～2009，2005年经费25万，袁道先2、国家自然科学基金重点项目“我国典型地区地质作用与碳循环”(40231008)，2003～2006，145万，袁道先3、国家自然科学基金重大研究计划项目“多重胁迫下西南岩溶生态系统脆弱性和生态恢复能力研究”，( 90202016)， 2003～2005，总经费：85万，章程4、国家自然科学基金面上项目“外源水和土壤中碳酸盐岩侵蚀速率的高精度研究” (40372117)， 2004～2006，35万，刘再华5、国家自然科学基金项目“岩溶区土壤溶解有机碳对石灰岩对侵蚀作用及环境效益” (40372116)， 2004～2006，31万，曹建华6、国家科技部科技基础性工作专项资金项目“中国洞穴石笋样品保护库的建造”，(2003-DEB6J069)， 2003～2005，50万，张美良7、广西科技厅创新能力建设项目“广西岩溶生态系统运行规律及资源环境效应”(桂科能0322027－8)，2003～2005，30万，曹建华8、“西南岩溶地区地下水开发与石漠化治理区划”任务书编号为（水）〔2005〕011-01，(200310400043)，2003～2006，150万元，裴建国9、何师意，凤山地调10、姜光辉，融水石灰岩地区地下河典型流域的地质调查和水循环动态监测三、论文撰写发表情况1、袁道先，碳酸盐岩水文地质学，地下水手册(第十四章)，联合国教科文国际水文地质学家协会，2005年2月(English version)2、Zhang Cheng, Yuan Daoxian, Cao Jianhua. Analysis on the environmental sensitivities of typical dynamic epikarst system at the Nongla monitoring site, Guangxi, China. Environmental Geology. 2005,47(5): 615-6193、Jianming Qing et al,The Y.D. and climate abrupt events in the early and middle Holocene:Stalagmite oxygen isotope record from Maolan, Guizhou, China, Science in China Series D Earth Sciences, 2005,48(4):530-537;4、Liu Zaihua，Daoxian Yuan，Wolfgang Dreybrodt，2005. Comparative study of dissolution rate-determining mechanisms of limestone and dolomite. Environmental Geology (SCI期刊).49(2):274-279.5、袁道先，现代岩溶学在中国的发展，自然科学基金，2005，第三期，139-141;6．刘再华, K.Yoshimura, Y. Inokura,M. Noto, 曹云，四川黄龙沟天然水中的深源CO2与大规模的钙华沉积.地球与环境, 2005. 33(2):1-107、刘再华, W. Dreybrodt, 韩军,李华举. CaCO3－CO2－H2O岩溶系统的平衡化学及其分析. 中国岩溶，2005. 24(1):1-148、刘再华，李强，孙海龙，汪进良，吴孔运,云南白水台钙华水池中水化学日变化及其生物控制的发现. 水文地质工程地质, 2005. 32(4):9、曹建华潘根兴袁道先等，岩溶地区土壤溶解有机碳的季节动态及环境效应，生态环境，2005，14(2):224-22910、曹建华宋林华姜光辉等，路南石林地区土壤呼吸及稳定碳同位素日动态特征，中国岩溶，2005，24(1):11、张美良，覃嘉铭，张会领，程海等.云南寻甸中新世降温事件的石笋同位素记录.地球与环境，2005，33(2)：16-2212、章程, 袁道先等.典型表层岩溶动力系统的环境敏感性研究. 水文地质工程地质. 2005, 32(1):78-8013、章程, 袁道先. IGCP448：岩溶生态系统全球对比研究进展. 中国岩溶. 2005,24(1):83-8814、林玉石张美良覃嘉铭等，再论洞穴石笋沉积速率，地质论评，2005，51(4):435-442;15、郭芳，姜光辉，西南岩溶地区水窖水质状况及保护措施－以云南木美地下河流域为例，水资源保护，2005，21(1):18-20.16、姜光辉，郭芳，侯满福，木美地下和流域的石漠化特征与治理措施，广西科学院学报，2005，21(2):95-98.17、蒋勇军, 袁道先, 章程等. 典型岩溶农业区土地利用变化对土壤性质的影响――以云南小江流域为例. 地理学报. 2005, 60(5): 751-76018、赵珂，姜光辉，杨琰等.滇东主要断裂带温泉CO2成因浅析.地球与环境，2005，33(2)：11-1519、汪进良，姜光辉，侯满福，自动化监测电导率在盐示踪中的应用——以云南八宝水库为例，地球学报，2005，27(4):371-374已接受待发表1、 Liu Zaihua, Qiang Li, Hailong Sun, Jinliang Wang, Kongyun Wu, 2005. Diurnal Variations of Hydrochemistry in a Travertine-depositing Stream at Baishuitai, Yunnan, SW China. Aquatic Geochemistry (SCI期刊，待刊).2、刘再华,吴孔运，2005. 外源水中碳酸盐岩侵蚀速率的精确测定及其控制机理研究. 地球化学(待刊)3、刘再华，Wolfgang Dreybrodt, 2006. 灰岩和白云岩溶解速率控制机理的比较研究. 地球科学(待刊)4、张美良程海林玉石等, 贵州荔波地区2000年来石笋高分辨率的气候记录. 沉积学报. 2005(待刊)5、张美良林玉石朱晓燕等, 云南宁蒗地区中全新世晚期气候变化的石笋记录。
水-岩相互作用对库岸边坡稳定的影响研究
水-岩相互作用对库岸边坡稳定的影响研究
刘新荣;傅晏;王永新;黄林伟;秦晓英
【期刊名称】《岩土力学》
【年(卷),期】2009(30)3
【摘要】在三峡水库运营后,将按计划进行周期蓄、排水。
对于构成库岸边坡的岩体来说,将受到库水"饱水-风干"水-岩循环作用造成的岩性劣化,进而对坡体稳定性构成严重危害。
以砂岩为代表岩体,通过试验模拟了库岸边坡岩体在库水涨落情况下水-岩作用的过程,得出了砂岩受库水"饱水-风干"水-岩循环作用后抗剪强度的劣化规律。
结合试验结果,运用FLAC进行了水-岩循环作用下岸坡稳定性的数值模拟,为库岸边坡的稳定性分析提供了有益的依据。
【总页数】5页(P613-616)
【关键词】水-岩作用;岩性劣化;FLAC;库岸边坡
【作者】刘新荣;傅晏;王永新;黄林伟;秦晓英
【作者单位】重庆大学土木工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TU443;TB115
【相关文献】
1.水对某库岸边坡稳定性的影响分析 [J], 杨姗姗
2.水的作用力对铁路库岸边坡稳定性的影响 [J], 王跃敏;唐敬华
3.寒区库岸边坡岩体冻融劣化及稳定性研究 [J], 李亮
4.库岸边坡水-岩作用对节理砂岩力学特性影响研究 [J], 李超;齐豫;李涛;熊雨;邓华锋
5.库水对香丽金沙江大桥丽江岸边坡稳定性影响 [J], 严飞;文海;邓琴;秦玉樵;王东英
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四川黄龙沟源头黄龙泉泉水及其下游溪水的水化学变化研究
Ｏ 引 言
碳 酸钙 沉积 在许 多地 质过 程 中起 着 非常 重要 的 作用 。这 些 过程包 括 ：海洋 沉 积物 的早期 成岩 ；岩 溶 溪 流 的水化 学 演 化 【１ Ｉ３ ；钙 华和 洞 穴化 学 沉积 物 的 形成 【引。近年来 ，更 由于其 与全 球碳循 环 和古 环境 重 建 的关系 ，对 碳 酸钙沉 积 ，无 论是 室 内机理研 究 ［５１， 还是 野外 观测 实验 【６＿引，都 做 了大量 的工 作 ，取 得 了 一 定 的进 展 。然 而 ， 由于 自然 界环境 条 件变 化的复 杂性 ，至 今碳 酸钙 沉 积时地 球 化学指 标 的时 空演 化 特征 、过 程和 机理 仍不 十分 清楚 ，这 对于 利用岩 溶 化 学沉 积物 进行 古环 境 重建是 不 利 的。 目前 ，国 内外 利 用 碳 酸 钙 沉 积 物 进 行 古 环 境 和古 气候 重 建 的研 究 ，空 间上 主要涉 及 到地球 化 学指标 的区域分 布差 异 【１。。，时 间上则 将分 辨率 提 高到 了年 尺度 ，甚 至 季 节 尺度 ，但对 于地 球 化学指 标 在 同一 区域 的空间分 布 ，特别 是 日变化 特 征及其 原 因则 注意 不够 。本 文 拟 以 四川 黄龙 沟 为例 ，在 已有 水化学 变 化空 间分 析 的基 础 上 【９】，讨 论 钙 华沉 积 过程 中水 化学 的空 间 变 化和 日变 化特 征及 其 控制 机理 。
ｐ（ＣＯ￣）ａ ｎｄ ＥＣ ａｒｅ ｌｏｗｅｒ，ａｎｄ ｐＨ ａｎｄ Ｓｉｃ ａｌｅ ｈｉｇｈｅｒ ａｔ ｄａｙｔｉｍｅ ｔ ｈａ ｎ ａｔ ｎｉｇｈｔｔｉｍｅ．Ｔｈａｔ ｍｅａｎｓ ｔ ｈｅ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ
ｔｒａｖｅｒｔｉｎｅ ｉｓ ｑｕｉｃｋｅｒ ａｔ ｄａｙｔｉｍｅ ｔ｝ｌａｎ ａｔ ｎ ｉｇｈｔｔｉｍｅ．Ｉｔ ｗａｓ ｃｏｎｃｌｕｄｅｄ ｔ ｈａｔ ｔ ｈｉｓ ｗａｓ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｉｎｆ ｌｕｅｎｃｅ
水-岩反应与稀土元素行为
水-岩反应与稀土元素行为凌其聪;刘丛强【期刊名称】《矿物学报》【年(卷),期】2001(21)1【摘要】大量研究表明 ,水岩反应过程中REE表现为不同程度的活动性。
富含各种络合剂的流体与岩石反应时可活化REE ;水岩反应过程中既可出现HREE优先活化 ,亦可出现LREE优先活化 ,这取决于流体的化学成分、Eh、pH以及REE的寄主相及其赋存状态 ;水岩反应过程中的可出现Eu的正异常、负异常或无异常 ,其主要影响因素是流体的氧化还原状态 ;单矿物组合的REE行为受制于矿物的晶体化学性质 ,而多矿物组合则取决于体系的Eh、pH、水 /岩值和络合剂浓度等 ,目前亟待开展实验工作有:①流体的化学组成及其性质 ,尤其是各种络合剂的活度及其对REE的活动性的影响;②REE在热液矿物与流体相之间的分异机制及控制因素;③T、P、pH、Eh和水 /岩比如何影响REE的活动性和分异行为。
【总页数】8页(P107-114)【关键词】水-岩反应;稀土元素;活动性;地球化学;热液蚀变;分异行为【作者】凌其聪;刘丛强【作者单位】中国科学院地球化学研究所【正文语种】中文【中图分类】P595【相关文献】1.贵州岩溶区反倾边坡危岩体稳定性分析——以六盘水某一中学危岩为例 [J], 喻兴;刘林洁2.淮南潘三煤矿太原组水岩水稀土元素特征 [J], 刘满才;马济国;罗江发3.层控夕卡岩及有关矿床形成过程的稀土元素行为--以安徽冬瓜山矿床为例 [J], 凌其聪;刘丛强4.碱性岩的稀土元素地球化学行为─—以昌都盆地高吉岩体为例 [J], 彭勇民;潘桂棠;罗建宁5.深水油气固井水合物储层物性响应与高压气水反侵研究 [J], 郑明明;王晓宇;周珂锐;王凯;王治林;董刚;韦猛;刘天乐;贾东彦因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
桂林东区峰林平原岩溶水系统氮的运移机理研究的开题报告
桂林东区峰林平原岩溶水系统氮的运移机理研究的开题报告一、选题的背景和意义桂林东区地理环境独特，是中国多数重要岩溶地带之一。
在这一地区，岩溶水系统的环境质量问题受到了广泛关注。
其中，氮的污染状况较为严重，对水生态系统和人类生活都产生了很大的威胁。
因此，开展桂林东区的岩溶水系统氮的运移机理研究，对于保护水生态系统、维护人类健康、提高地区经济发展水平具有重要意义。
二、研究的目的和内容1. 研究目的（1）探究桂林东区岩溶水系统氮的来源特征。
（2）研究桂林东区岩溶水系统氮在不同环境因素下的运移和转化规律。
（3）揭示氮在岩溶水系统中的去除和稳定机理，以及环境风险评估。
2. 研究内容（1）采集岩溶水样品，分析其氮的含量、形态和生物学特征。
（2）通过野外调查和实验室模拟试验，系统研究氮在岩溶水系统中的运移和转化规律。
（3）研究氮在岩溶水系统中的去除和稳定机理，以及环境风险评估。
三、研究方案和方法1.研究方案（1）采集岩溶水样，进行氮含量分析、形态分析和生物学特征分析。
（2）选择桂林东区不同地质年代、不同生态环境的断面，进行现场观测和野外调查。
（3）建立室内模拟实验系统，开展岩溶水系统中氮的水文化学特性以及氮的吸附反应、吸附等渗迁移、耕层土壤钝化作用等的实验研究。
（4）建立GIS模型，分析岩溶水系统中氮的来源、分布及其影响因素，并进行环境风险评估。
2. 研究方法（1）水文化学分析法（2）野外调查与现场观测法（3）实验室大型岩溶光杯模型设施，模拟局部流域水循环，核算氮流失通量（4）数理统计方法、GIS空间分析技术四、预期结果和创新性1.预期结果（1）探究桂林东区岩溶水系统氮的来源特征，揭示不同环境因素下氮的运移和转化规律。
（2）揭示氮在岩溶水系统中的去除和稳定机理，并进行环境风险评估。
（3）深入探究桂林东区岩溶水系统氮的运动机制，为该区域环境治理提供科学依据。
2. 创新性（1）针对桂林东区岩溶水系统氮的研究一直不够深入，本研究将从多个角度入手，探究氮的来源、运移和去除机理。
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2 研究方法
图 1 桂林试验场水文地质平面图 Fig.1 Sketch hydrogeological map of the Guilin
1 试验场气候和水文地质背景
试验场位于桂林市区东南约 8km 的丫吉村附近 , 从地貌上看 , 处在峰丛洼地和峰林平原的交界地带(图 1)。 试验场 自成一 个岩溶 水文 地质系 统 , 总面 积约 2km2 , 它的补给区位于峰丛洼地区 , 有 13 个洼地 , 而它 的排泄区 , 位于桂林峰林平原东部边缘的一个常年流 水泉(S31 号泉)和 3 个季节性泉(S29 、S291 、S32 号泉) 组成(图 1)。平原面标高 150m , 而补给区内的最高峰 为 652m , 其内洼地底部标高介于 250 ～ 400m 之间 。 整 个系统发育的是上泥盆统融县组质纯块状灰岩 , 地层 约呈东南 5°～ 10°倾斜 。 在场区西部边界峰丛洼地区
包气 带 厚 度 介 于 110m (由 低 洼 地 底 部 起 算) -400m(由洼地顶部算)。 系统结构的不 均一性表现 在表层岩溶带的存在及岩溶管道和裂隙并存 。 例如 , 补给区 4 个钻孔中的 2 个(CF6 和 CF9)揭露了管道 。
3.1 试验场地下水水化学特征
表 1 显示了桂林试验场地下水的水化学特征 , 从 表中可看出试验场地下水的 Ca2 + 和 HCO3- 浓度分别
Karst Experimental Site 1 — 洼地及编号 ;2 — 山间小路 ;3 — 公路;4 — 峰丛洼地和峰林平原
边界线 ;5 —岩溶泉及编号 ;6 — 钻孔及编号 ;7 — 断层
试验场岩溶水文系统的主要特点是 :包气带巨厚 , 内部结构和输入输出极不均一(图 2)。
如上所述 , 岩溶系统的含水介质包括管道和裂隙 。 为了了解在这些介质中水化学详细的变化情况 , 在 1 号钻孔(图 1 中的 CF1)安置了 CTDP300 多参数自动记 录仪(由澳大利亚 Greenspan 公司生产)。 根据钻孔揭 露 , 它代表了裂隙介质中的情况 。PC208 多参数自动 记录仪(美国 Campbell 科 学仪器公司生产)被安装于 S31 号泉中 。 S31 代表管道介质中的情况 。 利用这些 自动记录仪 , 对系统的 5 个参数(降雨量 、水位 、水温 、 pH 和电导率)进行了监测 。其中 CTDP300 仪数据采集 间隔设定为 15min , 而 PC208 仪则可根据参数的变化程 度 , 其数据采集间隔自动设定 , 从 2 ～ 60min 不等 。
University , Bowling Green , KY 42101 , USA)
摘要 :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 HCO3-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 -气相互作用的概念必须引入 岩溶水化学的研究中 。 关键词 :岩溶水文地质系统 ;自动化监测 ;水化学动态 ;水 -岩 -气相互作用 ;桂林岩溶试验场 中图分类号 :P642.25;P641.134;P641.3 文献标识码 :A 文章编号 :1000-3665(2003)04-0013-06
桂林岩溶试验场于 1986 年由中国地质科学院岩 溶地质研究所和法国蒙比利埃大学水文地质实验室合 作建造 , 其目的是考察岩溶峰丛地区岩溶水文地质系 统的运行规律 。 峰丛作为塔状岩溶的一种类型 , 其特 征为在具同一基座的一群石峰间有着许多洼地 。 在我 国西南地区有约 50 ×104 km2 的峰丛岩溶地区 。
DO I :10.16030/j .cnki .issn.1000 -3665.2003.04.003 2003 年第 4 期
水文地质工程地质
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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
刘再华1 , Chris G ROVES2 , 袁道先1 , Joe MEIMAN2 , 姜光辉1 , 何师意1 (1.中国地质科学院岩溶地质研究所 岩溶动力学开放研究实验室 , 桂林 541004 ; 2 .Hoffman Environmental Research Institute , Department of Geography and Geology , Western Kentucky
为了弄清系统中其它主要离子的特征 , 每隔两周 在试验场取水样 , 拿回实验室分析 。由这些分析结果 , 用 WATSPEC 计算机软件(Wigley , 1977)计算了水的方 解饱和指数(SIc)和 CO 2 分压(Pco2 )。
3 结果和讨论
图 2 试验场水文地质剖面图 1223 Fig.2 Hydrogeological section of the Experimental Site 1 — 土壤覆被 ;2 — 表层岩溶泉 ;3 — 饱水带泉 ;4— 石灰岩图
该试验场运行过程中 , 通过多种工作 , 如航片卫片 解译 、地质填图 、钻孔揭露 、气象观测 、地下水探测 、示 踪试验 、岩溶地球化学[ 1 ～ 4] 和同位素分析 、暴雨效应观 测等 , 已经取得许多新的数据和认识 , 这些工作为流量 和降雨量关系 、入渗速率 、系统内部结构和岩溶峰丛系 统 , 特别是它的表层岩溶带的水文调蓄功能的认识提
此外 ,S31 号 泉周围 的 5 个 钻孔显 示了同 样的 特点 。 降水是系统的主要补给来源 , 桂林附近多年平均降水 量是 1914.3mm , 然而 75.42 %的降水集中于 4 ～ 8 月的 雨季 , 并且 , 分析自动记录仪器在系统不同部位记录的 多场降雨数据可知 , 从平原到洼地 , 从较低洼地到较高 洼地 , 月降雨量和一场暴雨事件两者都具有明显差别 。 位于系统排泄区的 4 个泉(图 1 中 S29 号 、S291 号 、S31 号 、S32 号泉)的流量变化明显[ 5] , 这不仅是补给不均 匀 , 而且也是系统结构不均一的反映 。
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水文地质工程地质
2003 年第 4 期
有一主干断层 , 北北东走向 , 根据地表调查和航片解译 结果 , 主要的节理和断层呈北西西 、北东东 、北北东向 , 它们对洼地的形成和岩溶水运移有重要影响(图 1), 例如 , 1 号洼地 、3 号洼地和 4 号洼地沿着一主干断裂 带分布 , 这个断裂带发育有一条呈北东东向的方解石 脉(形成阻水带)。岩溶小形态如溶沟 、溶痕 、溶盘在洼 地周围斜坡上发育良好 , 但是它们仅集中分布于表层 岩溶带 3 ～ 10m 深 度内 。 区 内发现的 最大溶洞 位于 S291 号泉东部山坡上 , 洞口标高为 197.5m , 可进入部 分长 100m , 宽 1 ～ 20m , 高 5 ～ 20m 。
占阴阳离子的 90 %以上 , 所有水的类型为 HCO3 -Ca
型 , 它反映了试验场泥盆系质纯灰岩对水化学特征的
Hale Waihona Puke 控制作用 。3.2 试验场洪水期间地下水水化学的变化
(1)方解石饱和指数和 Pco2 的计算 运用 WATSPEC 计算机软件[ 6] 计算方解石饱和指数(SIc)和 CO2 分压
(PCO2), 至少需要 9 个参数 , 它们是水温 、pH 、7 种主要
泉点 -
水温
取样日期 (℃) pH
S31 -3.26 19.2 7.08
K+
(mg l) 0.00
Na +
(mg l) 0.05
Ca2 +
(mg l) 90.5
Mg 2 +
(mg l) 0.29
Cl -
(mg l) 3.48
SO
24
(mg l)
13.84
HCO3-
(mg l) 259.95
导率 (μs cm , 25 ℃) SIc
S31 -5.9
19.2 7.28
0.05
0.25
93.87 0.58
3.48
10.4
271.86
434
0.15 1288.2
S31 -5.21 19.3 7.32
0.04
0.07
89.53 1.17
5.21
10.38