Substances Transport in an Underground River of Typical Karst Watershed During Storm Events

Hydrologic process,turbidity,suspended particles matters(SPM),major cations and TOC concentrations during two storm events in late April 2008 were monitored at Jiangjia Spring which is the outlet of Qingmuguan underground river system.Scanning electron microscopy(SEM) and energy disperse spectroscopy(EDS) analyses of SPM were

重庆市青木关地下河水化学及其δ^(13)C_(DIC)变化特征

为了确定地下水中溶解无机碳和地下水中物质的来源,于2010年4月至2011年1月对重庆市青木关地下河流域系统进行了连续监测,分析其常规水化学组成、溶解无机碳含量及其同位素(δ13CDIC)组成变化特征及影响因素,2010年农耕期间(5-6月)又对部分观测点进行了加密取样分析。分析结果表明:(1)地下河水为HCO3-Ca型,其变化受水岩作用和降水作用的影响;(2)地下水中(Ca2++Mg2+)/HCO3-的摩尔比值为0.6～0.72,平均为0.67,表明碳酸盐岩溶解受C3植被下土壤CO2、HNO3和H2SO4的共同作用的影响;(3)地下河水中由碳酸溶解碳酸盐岩产生的[HCO3-]的贡献率为56.16%～81.25%,平均为66.96%,硝酸和硫酸溶解碳酸盐岩产生的[HCO3-]的贡献率为18.75%～43.84%,平均为33.04%;(4)青木关地下河出口地下水的δ13 CDIC变化范围为-8.17‰～-13.68‰,平均值为-10.53‰。农耕期和枯水期地下河水的δ13 CDIC平均值分别为-9.25‰和-12.29‰,农耕期较枯水期偏正,偏正幅度达3‰,表明人类农业活动物质输入对地下河水δ13 CDIC有较大的影响。

基于在线示踪技术的岩溶地下河流场反演与水文地质参数估算

以青木关岩溶地下河为例,利用在线高分辨率示踪技术获取基础数据来探寻岩溶地下河形态特征,估算水文地质参数。试验中示踪剂回收率高达99%,示踪剂历时浓度曲线有两个孤峰,前后峰值浓度分别为37.63μg/L和1.21μg/L,两个孤峰的偏度和峰度均大于0,据此推测青木关岩溶地下河并无较大溶潭发育,且地下河流态为紊流流态。根据试验所得数据结合地下河地理空间信息,以经验公式估算得到地下河平均流速、摩擦系数、雷诺数、舍伍德数、施密特数等水文地质参数,分别为204m/d、0.26、127 980、4 165、1 140,表明青木关地下河管道内部结构复杂,地下水环境比较脆弱,且估算得到的雷诺数所表征的地下河水流态与示踪剂历时浓度曲线得到的结果一致。

典型岩溶槽谷区地下河水质变化对农业活动的响应——以重庆市青木关地下河为例

为探明人类农业生产活动对岩溶区地下河水质的影响,于2008年5月期间在重庆市青木关地下河上游入口、下游出口以及地下河上游入口附近水田共采集102个水样进行分析。根据监测期间上、下游岩溶地下河与监测水田的阴阳离子变化以及地下河中钠离子、硫酸根离子和硝酸根离子对氯离子的离子摩尔比率关系研究结果,监测期间青木关地下河水质变化与地下河上游的人类农业生产活动密切相关,地下河水中的硫酸根、硝酸根和氯离子对地下河上游的农业施肥活动表现出良好的响应关系。该时期的水质变化研究对以青木关地下河下游泉水为主要生活、生产用水来源的居民用水安全有一定的指导作用。

不同土地利用方式对岩溶含水介质各向异性的影响研究--以重庆青木关岩溶槽谷区为例

以重庆青木关岩溶农业槽谷为例,采用对比分析的方法研究地下岩溶含水系统各向异性,分析本区槽谷内南北两条相对独立的地下河管道各向异性结构对物质运移影响的差异.对比南北两段地下水化学变化特征,结果表明:受土地利用类型的影响,不同离子沿管道运移质量浓度变化各不相同:pH值、电导率及各离子质量浓度总体呈南段大于北段的趋势;地下河水中的δ15 N比值南段在-21.432‰～+37.825‰之间,北段在-5.573‰～+5.851‰之间,表明南段地下河受到水田化肥和粪便的污染,而北段地下河主要受土壤有机氮和化肥等人类农业活动综合影响;Ca2+在两段含水介质中运移从上游到下游增加;K+在各测点的质量浓度变化很大,水田附近的K+质量浓度较高,地下河出口质量浓度变化最大;SO24-和Cl-质量浓度在两段地下河中同升同降,PO34-,NO3-受人类活动影响显著.

重庆市青木关地下河流域岩溶水脆弱性评价的COPK模型

岩溶地下水脆弱性评价对于保护岩溶地下水水质具有至关重要的作用,目前很多的地下水脆弱性评价模型是以现有的水文地质为基础,然而气候变化对岩溶地下水的脆弱性也产生一定的影响。本文利用COPK模型评价2008～2012年降水变化条件下重庆青木关流域岩溶地下水的脆弱性及变化。结果表明,流域地下水脆弱性高的地区主要分布在洼地槽谷地区;流域降水变化对其脆弱性产生明显影响,降水量和极端降雨事件的增加使得岩溶地下水脆弱性高的面积增大。

青木关地下河中溶解态甾醇来源及迁移、转化特征

为阐述溶解态甾醇在地下河中的来源及迁移、转化过程和对水质状况评价,2013年7~11月在青木关地下河入口处、出露处和出口处进行定期采样,并利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)对样品中溶解态甾醇的组分进行定量分析.结果表明,7~11月溶解态甾醇的平均含量变化为415~629 ng·L-1,随月份的增加地下河中溶解态甾醇的含量呈下降的趋势;从地下河入口至地下河出口溶解态甾醇的平均含量变化为724~374 ng·L-1;豆甾醇/胆固醇的平均比值变化为0.29~0.12,随地下河运移距离的增加二者的值均呈下降的趋势.成分组成上以胆固醇含量占优势,约占总含量的37.30%~94.85%,但各月组成变化较大.粪醇/胆固醇、粪醇/甾醇总量的比值均小于0.2,表明没有受到生活污水的污染,但随月份的增加二者比值大致呈增加的趋势.

重庆青木关地下河流域水中多环芳烃的污染和迁移特征

为探究典型岩溶槽谷区重庆青木关地下河流域水中多环芳烃（PAHs）的含量、组成、来源及污染特征,于2014年对青木关地下河流域中3种不同类型水体进行了连续7个月的采样监测,并利用气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）测定了水中16种优控多环芳烃含量.结果表明,地下河水、表层岩溶泉水和地表水中∑PAHs含量变化范围分别为73.9-339.0、76.2-212.0和81.9-272.0 ng·L^-1,平均值分别为134、138和173ng·L^-1;PAHs组成以2-3环为主,平均占总含量的82%.通过对PAHs的组成对比分析表明,PAHs在迁移过程中地下环境介质对PAHs存在吸附作用.燃烧源是流域内水中PAHs的主要来源,PAHs污染水平较低,个别中低环PAHs含量超过水质标准,高环PAHs超标仅出现在2014年11月的地表水和地下河出口水样中.

西南典型岩溶地下河系统水文地球化学特征对比：以重庆市青木关、老龙洞为例

为探究不同土地利用类型和人类活动方式下西南典型岩溶地下河的水文地球化学特征,以地质背景相似的重庆青木关和老龙洞地下河为例,从月动态、单场降雨动态两个尺度,利用独立样本t检验、主成分分析(PCA)等方法对两岩溶地下河出口姜家泉、老龙洞的水文地球化学特征及其影响因素进行对比研究.结果表明,姜家泉与老龙洞的Ca^(2+)、HCO_3^-、Mg^(2+)、K^+、NO_3^-、Na^+、SO_4^(2-)、Cl^-、电导率等差异显著,姜家泉K+、NO-3的月动态变化幅度和浓度均值大于老龙洞,Na^+、SO_4^(2-)、Cl^-的月动态变化幅度和浓度均值则小于老龙洞.由PCA分析可知,水-岩作用对两岩溶地下河水的水化学特征及变化都起重要作用,但青木关主要受农业活动影响,老龙洞则主要受城镇活动、工业活动影响.由于人类活动影响方式和程度的差异,两岩溶地下河对单场降雨的响应也不同,姜家泉各指标变化与流量变化高度一致,老龙洞各指标的变化相对无序.青木关水化学特征的动态变化受水土流失、农业活动影响较大,水-岩作用次之.老龙洞则主要受到水-岩作用的影响,受城镇活动、工业活动、水土流失作用的影响也较明显.