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《巖溶水文地質系統(tǒng)的自動化監(jiān)測研究是巖溶水文地質學創(chuàng)新和發(fā)展的需要》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在教育資源-天天文庫。
1、巖溶水文地質系統(tǒng)的自動化監(jiān)測研究是巖溶水文地質學創(chuàng)新和發(fā)展的需要*－桂林巖溶試驗場研究的體會1**21211劉再華，ChrisGROVES，袁道先，JoeMEIMAN，姜光輝，何師意1.中國地質科學院巖溶地質研究所,巖溶動力學開放研究實驗室，桂林541004.2HoffmanEnvironmentalResearchInstitute,DepartmentofGeographyandGeology,WesternKentuckyUniversity,BowlingGreen,KY42101USA摘要:利用多參數自動記錄儀對桂林巖溶試驗場的
2、降水量、水位、水溫、pH值和電導率進行了監(jiān)測，數據采集間隔根據參數變化的程度由2分鐘到1小時不等。結果發(fā)現，巖溶裂隙水在洪水期間pH值呈降低趨勢，而電導率呈升高的不尋常變化。與此相反，對于巖溶管道水，同樣是在洪水期間，它的pH值是升高2+-的，而電導率呈正常的降低?？紤]到Ca和HCO3分別為地下水中主要的陰陽離子(>90%)，及它們與電導率的線性關系，計算得到了洪水期間方解石的飽和指數(SIc)和水的CO2分壓(Pco2)的變化情況。發(fā)現洪水時裂隙水的Pco2高于正常情況的Pco2，而它的SIc值比正常情況低。與此相對，對于管道水，盡管同
3、一洪水期間其SIc降低，但Pco2也降低。從這些結果，可以推斷，至少有兩個關鍵的過程控制著洪水期間的水化學變化。一個是雨水的稀釋作用，另一個是水—巖—氣的相互作用。然而，對于裂隙水來說，后者的作用可能更重要，即在洪水期間，高濃度的土壤CO2溶解于水中，則更具侵蝕性的水能溶解更多的石灰?guī)r，從而增強水的電導率。而對于管道水，雨水的稀釋作用更重要，因為研究區(qū)較高的pH和低電導率的雨水能更快地通過管道流出，所以，要了解巖溶系統(tǒng)水化學的變化，僅考慮水—巖相互作用是不夠的，我們還必須重視CO2氣體對巖溶系統(tǒng)中水化學變化的影響。總之，水—巖—氣相互作用
4、的概念必須引入巖溶水化學的研究中。該項研究也給了我們一個重要啟示，那就是，我們必須重視巖溶水文地質系統(tǒng)的自動化監(jiān)測－這是由巖溶水文地質系統(tǒng)對環(huán)境變化具有的特殊敏感性決定的，否則，難以取得巖溶水文地質學的創(chuàng)新和發(fā)展。關鍵詞：巖溶水文地質系統(tǒng)；自動化監(jiān)測；水—巖—氣相互作用；稀釋作用；桂林巖溶試驗場桂林巖溶試驗場于1986年由中國地質科學院巖溶地質研究所和法國蒙比利埃大學水文地質實驗室合作建造，其目的是考察巖溶峰叢地區(qū)巖溶水文地質系統(tǒng)的運行規(guī)律。峰叢作為塔狀巖溶的一種類型，其特征為在具同一基座的一群石峰間有著許多洼地。在我國西南地區(qū)有約50萬
5、平方公里的峰叢巖溶地區(qū)。該試驗場運行過程中，通過多種工作，如航片衛(wèi)片解譯、地質填圖、鉆孔揭露、氣象觀[1-4]測、地下水探測、示蹤試驗、巖溶地球化學和同位素分析、暴雨效應觀測等，已經取得許多新的數據和認識，這些工作為流量和降雨量關系、入滲速率、系統(tǒng)內部結構和巖溶峰叢系統(tǒng)，特別是它的表層巖溶帶的水文調蓄功能的認識提供了新線索。一個新的巖溶水文系統(tǒng)[5]數學模型已經建立。_____________________________*本研究得到了國家自然科學基金項目(40073026)、國家重大基礎研究前期研究專項(2002CCA05200)、國
6、土資源部“百人計劃”項目(9806)、廣西自然科學基金項目(桂科回0144010)的資助。**第一作者簡介：劉再華，男，1963年6月生，博士，研究員，水文地質和地球化學專業(yè)。zliu@karst.edu.cn然而，由于過去缺乏水化學自動監(jiān)測儀，因而無法把握系統(tǒng)中的水化學變化，特別是在洪水期間的水化學動態(tài)變化的詳細情況，而洪水期是了解系統(tǒng)對降雨反映和水化學變化主要過程的至關重要時段。最近，我們使用功能強大的多參數自動記錄儀，來試圖解決這一問題。1試驗場氣候和水文地質背景試驗場位于桂林市區(qū)東南約8km的丫吉村附近，從地貌上看，處在峰叢洼地和
7、峰林平2原的交界地帶(圖1)。試驗場自成一個巖溶水文地質系統(tǒng)，總面積約2km，它的補給區(qū)位于峰叢洼地區(qū)，有13個洼地，而它的排泄區(qū)，由位于桂林峰林平原東部邊緣的一個常年流水泉（s31號泉）和三個季節(jié)性泉（s29、s291、s32號泉）組成（圖1）。平原面標高150m，而補給區(qū)內的最高峰為652m，其內洼地底部標高介于250—400m之間。整個系統(tǒng)發(fā)育的是o上泥盆統(tǒng)融縣組質純塊狀灰?guī)r，地層約呈東南5-10傾斜。在場區(qū)西部邊界峰叢洼地區(qū)有一主干斷層，北北東走向，根據地表調查和航片解譯結果，主要的節(jié)理和斷層呈北西西、北東東、北北東向，它們對洼地
8、的形成和巖溶水運移有重要影響(圖1)，例如，1號洼地、3號洼地和4號洼地沿著一主干斷裂帶分布，這個斷裂帶發(fā)育有一條呈北東東向的方解石脈(形成阻水帶)。巖溶小形態(tài)如溶溝、溶痕、溶盤在洼地周圍斜坡
