桂林市毛村流域岩溶含水介质及碳汇效应研究

发布时间：2017-09-06 14:32

  本文关键词：桂林市毛村流域岩溶含水介质及碳汇效应研究

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【摘要】：我国岩溶区总面积3.46×10~6 km~2,约占国土面积1/3,其地下水资源储量约占我国地下水资源总储量的1/4。西南岩溶地区,大型地下河系统及岩溶泉较为发育,岩溶地下水资源在我国西南水资源中占有重要位置。但是岩溶含水介质的多重性和复杂性,地下河管道内部结构和污染物的各种运移参数目前分析不足。为此,本文选取了典型岩溶地区广西桂林市毛村地下河流域,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;通过流域出口暴雨监测,判别岩溶管道中影响水化学变化的主导因素,同时进一步观测毛村落水洞至毛村地下河出口水中溶解无机碳的时空变化;采用水化学法定量解释岩溶管道对碳汇的贡献。基于以上实验研究,得出以下几点认识:根据示踪试验研究,以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,说明管道相对单一,无较大岔道和溶潭发育。通过雨季和旱季水文地质参数对比,可知各段地下河水动力作用以对流作用为主,且水流为紊流流态为主;雨季流速快、流量较大,平均运移时间短。但旱季BTC曲线峰型变化比雨季敏感,对小的地下水分岔识别效果好。磨刀江-社更岩、小龙背-扁岩、大岩前落水洞-毛村出口三段管道雨季示踪剂回收率分别为58.8%、21.3%、68.3%,管道储水量分别为3021m~3、2710m~3、52338m~3;旱季回收率分别为26%、2.6%、33%,管道储水量分别为1294m~3、434m~3、17218m~3。说明雨季示踪剂回收效果比旱季理想,地下水含水层的储存能力随流量增加而增大。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。通过毛村地下河总出口的暴雨监测,发现暴雨时有两个重要的作用在控制着水化学的动态变化,一是雨水的稀释作用,另一个是碳酸盐岩-水-CO_2气相互作用。地下水从毛村落水洞进入地下河系统后,水中溶解无机碳含量显著增高,由水化学法计算出岩溶碳汇通量变化量为143kg/d,说明了岩溶管道强大的固碳增汇能力。
【关键词】：岩溶地下河 示踪试验 管道结构 水文地质参数 碳汇效应
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P641
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 研究背景及意义10-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.2.1 岩溶地下河系统12-13
• 1.2.2 岩溶含水介质探测13-14
• 1.2.3 岩溶水循环与碳汇14-15
• 1.2.4 存在问题15
• 1.3 主要研究内容和技术路线15-17
• 1.4 研究可行性分析17
• 1.5 论文创新点17-18
• 第2章 研究区概况18-22
• 2.1 自然地理背景18-20
• 2.1.1 地理位置18
• 2.1.2 地形地貌18-19
• 2.1.3 水文气象19
• 2.1.4 土地利用类型19-20
• 2.2 区域地质条件20-21
• 2.2.1 地层岩性20-21
• 2.2.2 地质构造21
• 2.2.3 水文地质条件21
• 2.3 流域内地下水的监测21-22
• 第3章 示踪探测理论与数学模型22-30
• 3.1 示踪试验理论研究22-26
• 3.1.1 示踪剂的分类22-23
• 3.1.2 示踪曲线类型与含水介质特征23-26
• 3.2 管道流场数学模型26-29
• 3.2.1 单管流场示踪模型26-27
• 3.2.2 多管并联流场示踪模型27
• 3.2.3 管道串联溶潭流场示踪模型27-28
• 3.2.4 管道与裂隙双重并联流场示踪模型28-29
• 3.3 渗流场数学模型29-30
• 第4章 示踪试验与含水介质刻画30-55
• 4.1 示踪试验30-35
• 4.1.1 试验目的30
• 4.1.2 示踪剂选择与投放方法30
• 4.1.3 野外自动荧光仪工作原理及特性30-31
• 4.1.4 投放点与接收点的布设31-32
• 4.1.5 QTRACER2估参方法32-35
• 4.2 直接探洞法与大功率充电法35-37
• 4.2.1 洞穴探测35
• 4.2.2 大功率充电法35-37
• 4.3 含水介质探测结果分析37-51
• 4.3.1 流域上游结果讨论37-43
• 4.3.2 流域中游结果讨论43-48
• 4.3.3 流域下游结果讨论48-51
• 4.4 示踪试验误差分析51-52
• 4.5 本章小结52-55
• 第5章 岩溶管道水循环及碳汇效应55-62
• 5.1 地下河出口暴雨监测55-57
• 5.1.1 暴雨监测方法55
• 5.1.2 水物理化学暴雨动态55-57
• 5.2 管道水循环碳汇效应57-60
• 5.2.1 碳汇通量估算方法57-59
• 5.2.2 管道流中DIC变化59-60
• 5.3 本章小结60-62
• 第6章 结论与建议62-65
• 6.1 结论62-63
• 6.2 建议63-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-71
• 附录71

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本文编号：803681