海南岛地下水资源状况及其环境地质问题

【研究目的】海南既是中国最大的经济特区,又是“一带一路”倡议中的重要支点,揭示海南岛地下水资源禀赋,探究地下水资源分布特征及存在的环境地质问题,可以为海南生态保护和高质量发展提供重要支撑。【研究方法】本文以海南岛为研究区,划分评价单元,分析地下水流场特征,评价地下水资源量及水质情况,探究地下水开发利用状况,查明主要环境地质问题。【研究结果】海南岛多年平均地下水资源量约为132.05×10^(8)m^(3)/a,在行政区中,海口市的地下水资源量最大,多年均值为11.33×10^(8)m^(3)/a,昌江县的最小,多年均值为0.07×10^(8)m^(3)/a。海南岛地下水水质整体较差,水质较差区分布在滨海平原区和山前地带,超标因子主要为pH、Al、Mn。岛内存在一系列的环境地质问题,包括琼北盆地的区域性水位下降问题、三亚市海棠湾和榆林湾、东方市板桥镇等地区的海水入侵和土壤盐渍化问题、东方市、昌江县和乐东县等地区的土地沙漠化问题、矿山开采产生的地质环境问题。【结论】海南岛地下水资源量较为丰富,分布差异大,地下水水质较差,环境地质问题突出,应进一步加强水文地质与水资源调查监测工作,加快构建水资源节约集约利用新格局,推进地下水生态环境保护。

广西会仙岩溶湿地水体主要离子和溶解无机碳来源及控制因素

【研究目的】为查明会仙岩溶湿地水体主要离子和溶解无机碳(DIC)的来源及控制因素。【研究方法】于会仙岩溶湿地采集地下水和地表水样品,分析了水化学和溶解无机碳同位素(δ^(13)CDIC)参数特征。【研究结果】会仙岩溶湿地大部分的地下水和地表水水化学类型为Ca−HCO_(3)。湿地水体Ca^(2+)、Mg^(2+)与HCO_(3)^(−)主要来源于碳酸盐岩溶蚀;NO_(3)^(−)主要来源为农业化肥和土壤有机氮的硝化;K^(+)、Na^(+)和Cl^(−)主要来源为化肥、粪肥和污水等;SO_(4)^(2−)主要来源为酸雨和硫铁矿的氧化。湿地地下水中DIC主要来源于土壤CO_(2)和碳酸盐岩矿物的溶解,据同位素质量平衡,计算结果显示约46%来自于土壤CO_(2),约54%来源于矿物本身的贡献。会仙岩溶湿地不完全是CO_(2)参与下碳酸盐岩风化的结果,含硫矿物、酸雨和人类活动来源的H_(2)SO_(4)作为侵蚀介质也参与碳酸盐岩的风化,此外,农业输入还原态氮肥的硝化作用不容忽视。湿地地表水中DIC主要来源于地下水,湿地地表水中δ^(13)CDIC值受水生植物的光合作用和CO_(2)脱气的影响,组成较地下水相对富集偏正。【结论】水化学和δ^(13)CDIC可以帮助理解岩溶湿地的风化和生物地球化学过程,同时还应结合湿地水文地质和人为活动等条件才能提供更准确的信息。

大自然慷慨的馈赠:合理开发与保护重庆温泉

重庆地热资源丰富,其独特的地质构造和水文地质条件使温泉数量庞大、类型多样。同时,因不合理的开采活动导致温泉水温下降、断流、温泉水随意排放污染环境等一系列问题,需采取相应措施打好“温泉牌”,使“温泉之都”重新焕发光彩。

清江流域岩溶地下水金属元素来源解析及健康风险评价

岩溶地下水是清江流域居民生产生活的重要水资源,甚至是部分地区唯一水源,因此揭示岩溶地下水金属元素来源及人群暴露的健康风险尤为必要。文章以清江流域岩溶地下水为研究对象,分析了46组岩溶地下水样品中10种金属元素(Al、Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、Co、Cd、Mn和As)。利用多元统计分析和正定矩阵因子分解模型(PMF)对清江流域岩溶地下水金属元素分布特征、潜在来源及贡献份额进行分析,并利用健康风险评价模型评价金属元素通过不同摄入途径对成人和儿童暴露的潜在健康风险。结果表明,定性分析与PMF定量解析结果较为一致,定性结果表明,Co、Cu、Pb、Mn和Al主要受原生地质作用影响,Ni和Cd主要受工业活动影响,As主要受农业活动影响;PMF模型的定量结果显示,研究区主要有5大影响因子,因子1为矿业活动,平均贡献率为14.4%,因子2为轻工业生产活动,平均贡献率为26.3%,因子3为农业活动,平均贡献率为19.3%,因子4为道路交通作用,平均贡献率为17.8%,因子5为原生地质作用,平均贡献率为22.2%。居民通过饮用途径暴露的总健康风险高于皮肤渗入途径,成人通过饮用途径暴露的健康风险低于儿童,但成人通过皮肤渗入途径暴露的健康风险高于儿童。Cr是引起健康风险的主要致癌金属元素,在清江流域岩溶地下水资源开发利用时应重点关注。

广西横州市岩溶与非岩溶区耕层土壤Zn通量特征

以广西横州市岩溶区和非岩溶区为研究区,针对耕层土壤Zn的输送途径和年输送通量密度进行对比研究.结果表明,受成土母质影响,岩溶区表层土壤Zn含量明显高于非岩溶区,岩溶区和非岩溶区土壤Zn的输入量受人类活动影响较大,主要输入途径均为大气沉降,年输入通量密度均值分别为494.15和484.99g/(hm^(2)·a);主要输出途径为农作物收割,年输出通量密度分别为490.63和580.12g/(hm^(2)·a),受铁锰结核和灌溉水影响,非岩溶区年输出通量密度略高;研究区年净输入通量整体表现为Zn累积状态.

人工神经网络在我国西南地区岩溶地下水污染评价中的应用

岩溶地下水是人类生活的重要用水来源,预测岩溶地下水污染水平对可持续开发利用地下水资源和保护岩溶地区生态环境具有重要意义。为获取更可靠的岩溶地下水污染水平预测结果,利用我国西南部典型岩溶区105组地下水样品,在内梅罗综合污染指数评价量化结果基础上,分别采用BP(Back Propagation)神经网络、SVM(Support Vector Machine)和T-S(Takagi-Sugeno)模糊神经网络进行地下水污染等级预测,比较不同人工神经网络污染评价预测结果的可靠性。利用90组岩溶地下水样品进行人工神经网络训练,剩余15组岩溶地下水样品进行污染等级预测比拟。结果表明,BP神经网络模型预测结果与内梅罗综合污染指数评价结果相似性为80%,SVM相似性为73.3%,T-S模糊神经网络相似性为66.7%。BP神经网络预测的岩溶地下水污染等级结果与内梅罗综合污染指数评价量化结果最为相近,且优于SVM和T-S模糊神经网络预测结果。基于此,在我国西南部岩溶地下水污染评价研究中,建议优先选用BP人工神经网络进行岩溶地下水污染水平预测。

北京西南城近郊浅层地下水盐污染特征及机理分析

北京市西南城近郊是本市高硬度水主要分布区 ,也是北京平原区地下水主要补给区 ,浅层地下水水质恶化已成为影响本区经济发展的主要因素。本文通过对区内 14个长期观测孔 11a来水质资料的统计分析 ,从统计学和水化学角度分析了本区浅层地下水盐污染特征和机理。结果说明 ,盐污染主要是硬度升高和硝酸盐污染 ,而在时间和空间分布上的不均匀性 ,显示出污染源、污染途径及污染机理的复杂性。最主要的污染原因有 :独特的水文地质条件 ,污灌 ,砂石坑垃圾回填 。

岩溶地下水系统防污性能评价方法

岩溶水系统结构复杂,不同类型岩溶区具有不同的岩溶水文地质特征,其地下水系统防污性能评价必须采用不同指标体系的评价模型。本文在对不同类型岩溶区发育特征分析基础上,分别就现有评价模型在不同类型岩溶区的适应性进行了分析,认为:埋藏型岩溶区可采用专门用于承压含水层防污性能评价的PTHQET模型进行评价,而对于补给区局部裸露的浅埋藏性岩溶区建议采用COP模型进行评价;EPIK模型适用于南方裸露岩溶区;北方裸露型岩溶区因表层岩溶带发育程度弱,亦可采用COP模型进行评价。针对覆盖型岩溶的特殊性,在欧洲模型基础上提出了PLEIK评价模型,评价因子包括保护性盖层(P)、土地类型与利用程度(L)、表层岩溶带发育强度(E)、补给类型(I)和岩溶网络发育情况(K);突出了P(保护性盖层)和L(土地利用类型)两个因子的作用,并赋予各因子比欧洲模型更丰富的内涵,同时采用多种可替代参数确定各因子量值,最后给出了防污性能指数计算方法与分级标准。

西南岩溶区表层岩溶带水脆弱性评价指标体系的探讨

从地下水脆弱性的胁迫应变关系出发,通过对西南岩溶区表层岩溶带发育机理和脆弱性特征的分析,提出了以表层岩溶带发育强度、保护性盖层厚度、补给类型、岩溶网络系统发育程度、土壤类型、植被条件、土地利用程度以及地下水开采程度8个胁迫因子(EPIKSVLG)作为对表层岩溶带水脆弱性进行定量评价的指标,并对各指标进行了详细的分析与分类,初步建立了表层岩溶带水脆弱性评价的指标体系。

鄂西南岩溶地下河水金属元素污染来源与健康风险评价

鄂西南地下河水是恩施地区工农业生产和人类生活的重要岩溶水源,然而人类活动已明显改变了地下河水金属浓度,地下河水金属污染与健康风险研究变得尤为重要。该文测定鄂西南地区22组岩溶地下河水样品中10种金属元素(Fe、Al、Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、Cd、Mn和As)的浓度,应用多元统计分析方法和PMF模型对地下河水金属污染来源进行分析,结合PMF模型利用健康风险评价模型对暴露的人群健康风险进行评价。结果表明,Al在部分地下河水中超标,是引起污染的主要金属元素。Fe、Al、Pb和Mn在绿葱坡地区浓度较高,受酸性污染物和地质背景综合影响,Cu、Ni和Cr主要受地质背景和城镇污水排放双重影响,Zn、Cd和As主要受工农业生产等多种人类活动影响。PMF来源分析表明金属来源有城镇污水排放源、成土母质造成的自然源、酸性污染物和地质背景综合源、农业源和采矿工业源。鄂西南地下河中Cr通过饮用途径暴露的儿童可能致癌风险(6.06×10^(-5)a^(-1))已经超过最大可接受风险值5.0×10^(-5)a^(-1)。城镇污水排放源是成人(31.9%)和儿童(36.8%)非致癌风险的主要污染来源。农业源是成人(52.2%)致癌风险的主要污染来源,城镇污水排放源是儿童(44.5%)致癌风险的主要污染来源。优先控制这些来源是降低研究区健康风险的关键。

生态系统变化对岩溶水资源的影响——以湘西为例

岩溶水资源是支撑岩溶区社会经济发展最为重要的一个基本方面,明确生态系统变化是如何影响岩溶水资源的质与量这一重大问题,将有助于岩溶水循环机制的深入研究,为揭示岩溶水资源的形成、演化规律及控制机理,建立岩溶水资源评价、开发利用和保护的系统理论,探索岩溶水资源可持续利用模式提供科学的依据。在分析岩溶山区典型生态系统类型及其演化特征和岩溶水资源特点的基础上,通过湘西20年来的生态系统变化的对比,就其对岩溶水资源的影响进行了详细的论述。认为生态的恶化是引起岩溶石山区水资源短缺的一个重要因素,生态系统变化对岩溶水资源的影响主要是通过对岩溶水的补给、径流、排泄等的影响,使岩溶水资源产生水质和水量的变化。

塔河油田奥陶系岩溶储层垂向带发育特征及其识别标准

岩溶储层在垂向上的分带性是岩溶在垂向上发育不均匀的客观表现。根据现代岩溶理论,通过对大量测井资料的统计分析,按照岩溶缝洞系统发育强弱及地下水运动方式、岩溶作用方式,将岩溶储层垂向上划分为表层岩溶带、垂向渗滤溶蚀带、径流溶蚀带、潜流溶蚀带等四个岩溶发育带,并建立了塔河油田奥陶系岩溶储层垂向带划分的测井响应与岩溶成因组合指标体系。测井响应指标包括自然伽玛、电阻率、井径等;岩溶成因指标包括地下水径流方式、岩溶作用类型、充填特征和岩溶个体形态等。根据岩溶储层垂向带划分标准,对塔河油田奥陶系岩溶储层垂向带发育特征进行了统计分析,并对不同地貌区岩溶储层的垂向带发育特征进行分析。分析认为:表层岩溶带以大中型溶蚀孔洞为主,测井显示为高伽玛,低电阻;半充填(或未充填)时测井表现为低伽玛,低电阻;垂向渗滤溶蚀带以高角度溶缝和小型溶蚀孔洞为特征,测井显示为低伽玛,高电阻;径流溶蚀带多发育大型溶洞,测井显示为高伽玛,低电阻;潜流溶蚀带岩溶弱发育,测井显示为低伽玛,高电阻。

西南岩溶区水资源安全与对策

特殊的环境地质结构,导致西南岩溶区水资源安全长期受到威胁,包括季节性的水资源短缺、频繁交替的洪灾与旱灾以及水污染。本文在分析西南岩溶区水资源安全影响因素的基础上,提出了西南岩溶区水资源安全评价的四个方面的内容水量安全评价、水质安全评价、水资源利用安全评价以及水灾害防治安全评价,并阐明了西南岩溶区水资源安全的主要保障措施,包括建立水资源安全预警系统、经济转型、保护性开发地下水源、优化水资源分配、加快生态环境建设等。

西南峰丛山区分散供水模式及存在的问题

西南峰丛区居民主要采用溶井、水柜与水窖三种模式进行分散式供水,其水源分别来自地下河、岩溶泉及雨水。水柜供水适用于有使用价值的泉水出露的峰丛山区,溶井供水主要适用于有竖井的峰丛洼地底部及溶丘谷地边缘,水窖供水多用于地势较高、地表垂向岩溶极为发育、仅有雨水可供利用的峰丛山区。在大量调查与实际工程基础上,本文分别对三种供水模式的设计思路、设计参数与施工中的注意事项进行了详细论述,并给出了分散供水模式的设计示意图。分散供水目前存在的主要问题是选址布局不合理、设计与施工不科学以及水质安全得不到保障,对分散供水工程进行储水、供水与水处理一体化优化设计是保障水质安全的可靠手段。

湘西洛塔表层岩溶泉的生态环境类型及水文特征

岩溶石山区表层岩溶带的调蓄功能可有效控制石漠化的加剧并为严重缺水地区提供饮用水。文章以湖南洛塔为例,在大量的野外调查基础上,通过对洛塔岩溶区表层岩溶系统生态环境与表层岩溶泉水文特征的对比研究,按生态环境属性将表层岩溶泉分为三种主要类型:森林环境表层岩溶泉、石漠化环境表层岩溶泉及石漠化-森林过渡环境表层岩溶泉。详细论述上述三种表层岩溶泉的发育条件与水文特征:森林环境表层岩溶泉具有持续稳定的水文动态与流量;石漠化环境表层岩溶泉流量与降雨量相对应,动态极不稳定;石漠化与森林过渡环境表层岩溶泉流量排泄峰值具有随泉域植被覆盖率增加而缓和的趋势。按照环境类型对表层岩溶泉进行分类,可直观地显示其特殊的水文特征,有助于岩溶泉的合理开发和综合利用。

大连大魏家滨海岩溶区海水入侵化学过程

通过不同比例的海水与淡水的混合作用及其混合水对碳酸盐岩的混合溶蚀作用的室内模拟实验,对滨海岩溶区海水入侵过程中的化学过程和水 岩作用进行了研究。在海水入侵过程中,海水与淡水的混合作用是以机械混合为基础的复杂化学过程;过渡带混合水对围岩(碳酸盐岩)的混合溶蚀作用则是以分子扩散和表面反应为主的复杂化学过程;而混合水与岩溶空间内的松散沉积物间的各种离子交换作用主要是阳离子交换吸附。室内模拟试验和野外实测地下水化学组分剖面资料对应说明,淡水、海水界面之间的过渡带中部区的混合溶蚀作用最强,亦可能是岩溶最发育的部位。

表层岩溶带调蓄系数定量计算——以湘西洛塔赵家湾为例

本文以湖南洛塔赵家湾表层岩溶系统为例,综合利用水位、降雨量、蒸发量及泉流量等长观资料,分别对不同降雨特征下的表层岩溶带调蓄系数进行了定量计算,并对影响表层岩溶带调蓄能力的因素进行了分析。计算得到丰水期赵家湾表层岩溶带调蓄系数为0 14～0 2 8,明显小于枯水期调蓄系数0 44 ;但丰水期久旱后表层岩溶带的调蓄能力接近于枯水期;在丰水期,场雨和连续降雨时的调蓄能力比间歇降雨时的小近1倍。实例计算表明:赵家湾表层岩溶带具有一定的调蓄能力,其地下迳流滞后于降雨至少3d ,调蓄系数确实可以用来定量评价表层岩溶带的调蓄能力。

地下河系统水动态监测网络优化对比分析:以桂林海洋-寨底地下河系统为例

基于我国南方地区岩溶发育极不均匀、水位水质动态变化快的特点,通过对信息熵法和防污性能法所得结果的对比,分析在缺少系列监测资料条件下,利用岩溶水系统防污性能评价结果快速布设地下河系统水动态监测网的可行性及其布设原则。根据防污性能评价结果,结合水循环特征,桂林海洋-寨底地下河系统水动态监测网需由17个监测站组成;采用信息熵法对现有35个监测站进行优化后,认为只需要12个监测站就可组成最优监测网,但这12个监测站点与采用防污性能评价法得到的点位完全重合,且均位于防污性能差的地区。对比分析认为,以地下水系统防污性能评价结果布设地下水动态监测网是可行性的,因为岩溶发育区既是防污性能差的地区,也是地下水动态变化快的地区,能充分反映地下河系统水质水量变化。采用防污性能评价法布设地下水动态监测网时,需要充分认识和了解地下河系统水文地质条件和地下河管道结构特征,且需要遵循以下原则:(1)在岩溶发育相对较弱的系统中部(基本上不存在防污性能差的地区)不设置监测站点;(2)在距离地下河出口较近的岩溶发育区内(即防污性能差的地区)监测站点可由地下河出口替代;(3)对于多支管道系统,岩溶发育相对较弱且距离较短的小型支管道上可以不布设监测站,由支管道与主管道交汇处的监测站代替。

西南岩溶山区分散供水水污染特征

西南岩溶山区分散供水在一定程度上缓解了人畜饮水矛盾,但分散供水水质都存在不同程度的污染。通过对西南岩溶山区三种主要的分散供水模式供水水质的调查、监测与分析,认为分散供水水质的污染由两部分组成:水源水污染与供水水污染;水源水污染源属于面状污染,供水水污染属于点状污染。分散供水水污染类型主要有生物型污染(肉眼可见物以及不可见微生物)、物理型污染(色度、浊度)以及化学型污染(pH值呈碱性以及生活垃圾、粪便引起的离子浓度异常),并以生物污染为主。污染途径主要有降雨过程污染、径流过程污染(地表、地下径流以及引水过程)和储蓄利用过程污染。最后,针对岩溶山区分散供水特点,给出了相应的水处理方法。

科学保护“桂林之肾”:会仙岩溶湿地

会仙岩溶湿地是亚热带低海拔地区最大的岩溶湿地,在中国乃至全球都具有重要的生态价值和研究意义。近几十年来,在自然和人为双重因素的影响下,会仙湿地——“桂林之肾”呈现出退化趋势,保护与恢复会仙湿地已经成为时代的必然。本文从形成原因、演化趋势、退化成因等角度对会仙湿地进行了系统介绍,并从地质、水文地质等角度对湿地修复的可行性进行了探讨,在此基础上给出了会仙岩溶湿地保护与恢复建议,研究结果可以为会仙岩溶湿地的修复与保护提供参考。