外源水对碳酸盐侵蚀速率研究--以桂林毛村地下河为例

本文对桂林毛村地下河流域,进行了野外监测与室内分析研究,详细研究了外源水与岩溶水对碳酸盐岩侵蚀速率差异。研究结果表明,碳酸盐岩在岩溶水与外源水中的侵蚀速率存在较大差异,雨季碳酸盐岩侵蚀速率:外源水>外源水补给的岩溶水>岩溶水>空气;旱季碳酸盐岩溶蚀速率:外源水>外源水补给的岩溶水>空气>岩溶水;外源水中的灰岩侵蚀速率>白云岩侵蚀速率;碳酸盐岩试块的侵蚀速率具有明显的季节变化,主要受控于方解石饱和指数、pH值与水动力条件。

桂林毛村地下河流域岩溶关键带碳循环研究

本文系统总结了桂林毛村地下河观测站在岩溶关键带垂向上碳循环的监测工作,为基地进入岩溶关键带监测网络奠定基础。对岩溶植被层-土壤层-岩石层-地下水无缝连续体的碳循环监测,包括不同地质背景下典型植被的光合速率、自然植被下凋落物的分解(植被层)、不同土地利用方式下土壤碳库的组成及转化、土壤微生物及有机酸对碳酸盐岩的溶蚀(土壤层)、洞穴CO2浓度及同位素的变化(气体-岩石作用层)、流域水体无机碳特征、外源水对岩溶碳汇过程的促进(地下水层)等方面。经过长期的科研积累,形成一套包括岩溶生物地球化学、岩溶水文过程、同位素示踪技术等在内的野外及室内研究方法,为流域尺度岩溶关键带碳循环的研究提供了技术支持和理论基础。但岩溶关键带碳循环过程中的生物作用及现代CO2在岩溶关键带中的周转时间研究较少,亟待加强。桂林毛村地下河流域岩溶关键带碳循环的研究具有地域优势和学术优势,适合成为我国岩溶关键带监测站。

桂林毛村地下河流域雨季与旱季定量示踪分析

以典型岩溶地区广西桂林市毛村地下河流域为例,基于在线高分辨率监测进行雨季与旱季定量示踪试验,精细刻画流域内含水介质特征。根据示踪试验研究及毛村地下河系统内地下水的径流和分布特征,可将毛村地下河系统划分为社更岩、扁岩地下河系统,大冲里-背地坪系统和大岩前落水洞-毛村出口系统。这三个子系统分布于毛村流域的上游和下游,其示踪剂浓度历时曲线为陡升陡降的尖峰,地下管道相对单一,无较大岔道和溶潭发育。各段地下河水动力作用以对流作用为主,且水流一般呈现为紊流流态。雨季流速快、流量较大,平均运移时间短,示踪剂回收率比旱季高。流域中游含水介质相对均匀,无管道发育,地下水主要赋存于溶蚀裂隙。

桂林毛村地下河水质评价

为确定桂林毛村地下河的氮磷水平及其来源,在毛村地下河出口设置水质自动监测仪,并根据地下河水系分布在流域内布点同时采样监测。结果表明:采用GB/T14848—93《地下水质量标准》Ⅱ类评价,毛村河地下水出口的NH_4^+-N超标率为63.4%,TP达到GB 3838—2002《地表水环境质量标准》的Ⅱ类,氮磷浓度变化与枯雨季无直接联系。毛村地下河流域TN和NO-3-N的浓度呈现出从上游至下游逐渐升高趋势,经过洼地的大岩前采样点和毛村出口的TN浓度超过地表水水质Ⅴ类标准,其他指标均达Ⅱ类标准。对比不同降雨量条件下毛村地下河出水口NH_4^+-N和TP质量浓度实时动态变化发现,在小雨和中雨期间氮磷浓度变化无明显改变,说明农业施肥和生活污水对地下河水质影响除了集中降雨之外,还存在着通过岩溶地下管道直接流入的途径。在大雨期间,集中降雨对土壤冲刷,TP质量浓度出现了瞬间最高值(23.5μg/L),NH_4^+-N质量浓度则在降雨的携带和稀释下产生剧烈波动。