西南喀斯特流域岩溶水氢氧同位素时空分布特征及水文意义--以后寨河流域为例

受多重导水介质影响,喀斯特流域水循环过程复杂,只以水分为研究对象的水文学方法难以刻画其时空变化特征及其受喀斯特水文地质条件的控制作用。稳定氢氧同位素赋予岩溶水指纹信息,为解译喀斯特流域水循环时空演变与水文功能提供了重要研究手段。论文选取贵州普定后寨河流域为研究对象,基于月尺度的高空间分辨率的水样采集,结合聚类分析和.克里金插值方法,分析流域岩溶地下水氢氧同位素和反映蒸发分馆程度的Lc指数时空分布特征及其影响因素。以此为基础,研究喀斯特流域降雨混合、水文连通性及水流路径等水文作用。结果表明,研究区雨季岩溶地下水δ^(18)O与Lc偏负,枯季岩溶水整体δ^(18)O与Lc相对偏正,表明雨季湿热条件下,岩溶地下水受“新”、“老”水混合作用与流域蒸发过程的共同影响,枯季地下水混合作用较弱,蒸发作用弱;相较于中下游覆盖型涪溶区,流域上游峰丛区岩溶水δ^(18)O偏负,Lc偏正,表明流域上游土壤/表层岩溶带浅薄山区,降雨入渗迅速,岩溶水中土壤水成分较低,下游土壤较厚,入渗较慢且蒸发强烈,地下水蓄存时间长,岩溶水中土壤水成分较高。干湿交替期,岩溶水Lc快速变负,表明随水文连通性增强,土壤水补充岩溶含水层地下水能力增强。

西南喀斯特峰丛-洼地水力联系特征分析

西南喀斯特流域具有独特的峰丛-洼地水流特征及水力联系,本文针对陈旗小流域,根据山坡岩溶泉、洼地观测井水位、水温、水化学以及气象实测数据,利用统计分析方法,分析不同水源动态变化特征;结合电阻率层析成像（ERT）探测结果,解析山坡与洼地之间的水力联系。结果表明：反映山坡表层岩溶带作用的山坡泉对降雨响应迅速,土层覆盖厚的洼地含水层相对较慢。洼地含水层与山坡表层岩溶带水力联系呈现分段规律,反映枯期和雨季山坡侧向流、洼地降水垂向补给对洼地地下水影响程度存在差异,该研究为揭示喀斯特山区峰丛-洼地水文循环过程提供科学依据。

西南喀斯特流域枯季地下水电导率特征及水-岩作用分析

受特殊水文地质条件影响,西南喀斯特流域水动力过程与物质循环过程复杂,利用单一水文信息分析该地区水动力过程具有较大难度.地下水电导率受喀斯特水文地质条件影响显著,可以综合反映区域水动力条件与岩性特征.论文选取贵州普定县后寨河流域为研究区,通过野外调查及地下水电导率原位测定,结合流域地形、岩性及落水洞、岩溶泉等岩溶地貌空间分布规律,分析了喀斯特流域枯季地下水电导率空间分布及其受水-岩特征的影响.结果表明,山丘区地下水电导率较低,主要由于喀斯特山区是岩溶裂隙/管道网络发育的强径流区,水-岩接触时间较短.随高程降低,地下水电导率呈现增加趋势,表明地下水流速度减缓,水-岩接触时间变长.地下水电导率受岩性特征影响显著,石灰岩区水-岩作用强烈,易形成较高电导率地下水,平均电导率650μS/cm,白云岩区水-岩作用减弱,地下水电导率降低,平均值523μS/cm.

喀斯特坡地浅层岩溶裂隙土壤团聚体稳定性与养分垂向变化特征

浅层岩溶裂隙(SKF)为植物提供生长空间、水分和养分,是石漠化地区的重要生境类型。以矩形和漏斗形SKF剖面为研究对象,采用干、湿筛分法和Le Bissonnais法,分析了不同土层土壤团聚体稳定性特征和破坏机理,测定了团聚体中土壤有机质(SOM)、碱解氮(AHN)和有效磷(AP)的含量。结果表明:SKF剖面粒径>0.25 mm的团聚体均超过90%,PAD值范围为0.01%~4.75%。干、湿筛作用下,MWD值变化范围分别为4.63~7.69 mm和1.33~4.24 mm,团聚体分形维数D范围分别为1.57~2.18和1.55~2.15。SKF土壤团聚体的稳定性随剖面深度加深而降低,矩形SKF土壤团聚体的稳定性要强于漏斗形SKF,快速湿润产生的消散作用是造成团聚体破碎的主要机制。团聚体破坏率(PAD)、团聚体分形维数(D)和平均重量直径(MWD)这三类指标均表明,SKF土壤团聚体水稳定性、通透性均较好。SKF剖面30 cm以下土层,团聚体SOM、AHN和AP含量相较0~20 cm土层大幅下降,含量范围分别为(13.27±0.94)~(37.53±3.47)g·kg^(-1)、(71.58±3.27)~(198.54±22.63)mg·kg^(-1)和(0.15±0.03)~(0.38±0.10)mg·kg^(-1),土壤AP十分贫乏。SKF形态会影响SOM含量随土层深度的变化,矩形SKF 30 cm以下土层含量随深度加深而降低,而漏斗形SKF则没有显著性差异。随土层深度加深,矩形和漏斗形SKF剖面AP含量的变化趋势一致,AHN含量的变化趋势则与SKF形态之间没有明显关联。SOM、AHN和AP含量越高,SKF剖面团聚体水稳定性越强。

典型岩溶地区岩溶泉溶解性碳浓度变化及其通量估算

溶解性无机碳(DIC)和溶解性有机碳(DOC)是岩溶作用、碳汇与碳循环研究的重要指标.为增进对小流域岩溶泉DIC和DOC运移特征的认识,提升离散、有限的水质监测数据条件下碳通量的估算精度,研究了贵州普定陈旗岩溶泉DIC和DOC浓度的变化特征,采用LOADEST模型建立了估算DIC和DOC日通量的回归方程,并估算了陈旗岩溶泉的岩溶碳汇强度.结果表明,陈旗岩溶泉DIC和DOC的浓度分别为16. 47～42. 31 mg·L^(-1)和0. 87～6. 89 mg·L^(-1),它们分别随瞬时径流量的增加呈指数减小和增加.从LOADEST模型构建的回归方程可知,DIC日通量主要受径流量的影响,DOC日通量受径流量和时间的影响;陈旗岩溶泉DIC和DOC的估算通量分别为9 490. 01 kg·a^(-1)和1 704. 87 kg·a^(-1),陈旗岩溶泉的岩溶碳汇强度为3. 40 g·(m^2·a)^(-1). LOADEST模型是低频率水质监测条件下估算岩溶泉DIC和DOC通量的有效工具.