收藏本站
《西南大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

岩溶森林区地下水水文地球化学特征及碳汇效应研究

李清艳  
【摘要】:我国生态环境非常脆弱,森林覆盖率只有18.21%,不到世界平均水平的2/3;全国沙化土地174万平方公里,90%以上的天然草原退化,全国26%的地表水国家重点监控断面劣于水环境V类标准,62%的断面达不到III类标准,而茂兰喀斯特森林是亚热带地区幸存下来的一片面积最大,分布最集中,原生性最强的喀斯特森林,茂兰喀斯特森林水文地质特有的现象——地下水赋存的二元结构,即枯枝落叶垫积层及其土壤层、植根充填的上层岩溶裂隙水和下层岩溶水同时并存,在岩溶透水性极强,地表水强烈渗漏,水文地质条件复杂的岩溶区内,森林的水文效应研究具有重要的意义。同时,岩溶森林环境类型也是对岩溶动力系统结构、功能、运行机制的研究,是探索科学合理地解决岩溶地区资源环境问题,以及研究岩溶作用碳汇效应的重要对比研究的参照。 本研究以茂兰自然保护区原始森林区板寨地下河流域为例,研究内容主要包括三个方面: 1、探讨在原始森林区水化学变化情况,在有森林条件和无森林条件下水化学的时空变化规律; 2、通过对大气降雨、穿透雨、树干流、土壤水、表层岩溶泉水一个系列来进行研究,探讨水中元素的迁移,特别是碳酸组分的迁移特征; 3、用两种不同的方法对原始森林区的碳汇进行对比分析。 依据水文地质条件、环境条件将板寨地下河流域划分为三个不同的岩溶水子系统,分别为地下河岩溶水子系统(I子系统)、板王溪岩溶水子系统(II子系统)和不纯碳酸盐岩溶隙水子系统(III子系统)。 2009年8月-2010年12月,对整个流域的岩溶水、土壤和岩石进行了定期取样和分析,在流域输出端进行了在线监测;在不同的植被类型条件下埋放了碳酸盐岩标准溶蚀试片,根据溶蚀速率,估算了研究区岩溶碳汇及其动态;收集了林冠降雨、林中降雨、树干径流、土壤水样品,并对其水化学进行了分析;调查了流域水文地质条件和边界等; 研究得到以下结论和认识: 1、岩溶水化学类型方面。流域内岩溶水水化学类型主要为HCO3-Ca·Mg型和HCO3-Ca型。水化学类型主要受区域碳酸岩成分、水文地质条件的控制,只有板寨泉在部分时段为HCO3·SO4-Ca型;板寨地下河I子系统在原始森林核心区,该区植被覆盖率较高,居民较少,但是土壤覆盖面积较小。水中各离子浓度在时空上变化幅度较小,水中二氧化碳分压与区外相比较大。阳离子动态变化规律与降水的稀释效应有关,而阴离子动态变化则与研究区地表森林植被的生物活性有较强的关联;岩溶水中TOC浓度也呈现出明显的季节性变化特征;研究区稳定同位素水文地球化学特征季节性动态变化较为明显。 2、岩溶水循环与水化学动态方面。观测结果显示,同地的非森林降雨区是原始森林区的降雨的60%。通过流域降水-流量过程曲线分析,衰减系数较大,说明该区水循环速率较快、含水层调蓄能力较弱。森林植被对流域水循环的迟延作用并不明显。即使在降雨过后,树冠层能截留大部分水资源,但其主要用于森林自身的生态需水的消耗,或向大气蒸散发而形成小范围内的二次水循环。整体上,氢氧碳稳定同位素随着雨季的持续,均表现出变轻趋势,至9月份开始有所回升;在特殊干旱情况下地下水水化学发生了很大的变化,由于降雨极少,蒸发强烈,树木蒸腾作用增强,地下水水化学原始含量较高,不同降雨状况下,水化学响应强度不一样。 3、地表径流的水化学指标变化特征。大气降雨→树干径流雨和穿透雨→土壤水→表层岩溶泉水的运移过程中各个层次水的HCO3-、K+、Na+、Ca2+和Mg2+、TOC的含量都增加,说明土壤层能汇集各类雨水中及枯枝落叶分解产生的各种营养元素,供给岩溶生态系统中植被的生长发育,且森林区溶蚀试片的量大于林区外围,向着有利于岩溶发育的方向进行。 4、森林对水土流失具有缓冲作用。板寨地下河出口处样品A13+、全Fe、全Mn、Si含量较低或在检测线以下。在核心区林下降雨量为林冠降雨量的85%,大大降低了大气降水对地表的冲刷能力,说明森林能有效的防止水土流失。 5、碳酸盐岩溶蚀试片溶蚀率存在空间上的垂向和时间上的季节性变化。通过比较不同土地利用类型土壤的年溶蚀速率,相同土地利用类型不同深度土壤溶蚀速率不同,相同样地不同的季节土壤溶蚀速率也不同。林地土壤的年溶蚀速率都较大。林地较大的土壤溶蚀速率,可以促进碳酸盐岩溶蚀的成土速率,有利于岩溶区土层积累,同时,林地具有较好的涵养水源的功能,因此,在岩溶区提高森林植被覆盖率对缓解或者防止岩溶缓解退化具有重要意义。 6、岩溶碳汇估算方法和结果。利用溶蚀试片的方法和水化学-方法,分别计算了碳酸盐岩溶蚀引起的二氧化碳的汇,两者相差并不大,用溶蚀试片方法计算得出的碳酸盐岩风化产生的二氧化碳的汇为328tC/a,用水化学-流量方法计算得出的为397tC/a。说明本次研究中,用溶蚀试片法计算岩溶碳汇是可靠的,所确定的流域边界基本正确。土下20cm的石灰试片溶蚀率与土下50cm的试片溶蚀量相当。
【学位授予单位】:西南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:P641.3

手机知网App
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈淑娥,黄春长,李虎侯,付淑清,丁仨平;黄土释光测年中石英的分离[J];地球科学与环境学报;2004年02期
2 孙瑜;覃秀玲;;某水库库区侏罗系钙质砾岩对水库渗漏的影响[J];四川地质学报;2009年01期
3 林锦荣;;论贵东岩体东西部花岗岩岩石学特征和铀成矿条件差异性[J];铀矿地质;1992年02期
4 吴勇,覃建雄,王旺章;川中磨溪气田L_1~1储层古岩溶分析[J];中国海上油气(地质);1997年01期
5 王恕一,陈强路,马红强;塔里木盆地塔河油田下奥陶统碳酸盐岩的深埋溶蚀作用及其对储集体的影响[J];石油实验地质;2003年S1期
6 杨文明;;高密度电法在高速公路勘察中的若干应用[J];福建地质;2011年02期
7 高燮亮;凤台组中的“管柱石”及其地质意义[J];合肥工业大学学报(自然科学版);1990年03期
8 潘杰;浅析含钙芒硝岩体的工程地质特性[J];四川水力发电;2000年04期
9 杨振法;李日运;;断层泥中石英碎砾溶蚀形貌的测年研究[J];地震研究;2006年02期
10 卢书强;许模;张强;于贺艳;;金沙江某电站钙质砂(砾)岩溶蚀对岩体质量的控制作用[J];中国地质灾害与防治学报;2007年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 沈立成;伍坤宇;肖琼;王鹏;;亚高山岩溶区表层带岩溶水化学特征对降水变化的响应——以金佛山自然保护区为例[A];地理学核心问题与主线——中国地理学会2011年学术年会暨中国科学院新疆生态与地理研究所建所五十年庆典论文摘要集[C];2011年
2 常中华;伍法权;刘海燕;梁宁;;三峡库区溶蚀泥灰岩边坡变形破坏机理分析[A];2010年全国工程地质学术年会暨“工程地质与海西建设”学术大会论文集[C];2010年
3 刘琦;卢耀如;张凤娥;齐继祥;张胜;;温度与动水压力作用下灰岩微观溶蚀的定性分析[A];岩石力学与工程的创新和实践:第十一次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2010年
4 王鹏;;重庆金佛山自然保护区内外岩溶水化学特征研究[A];地理学核心问题与主线——中国地理学会2011年学术年会暨中国科学院新疆生态与地理研究所建所五十年庆典论文摘要集[C];2011年
5 卢耀如;刘福灿;;岩溶研究的发展及基本内容和理论问题的概略探讨[A];喀斯特与环境地学——卢耀如院士80华诞祝寿论文选集[C];2011年
6 陈万煜;赵彦兵;杨亚江;;离子键交联聚两性电解质凝胶在电场作用下的溶蚀现象[A];2005年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2005年
7 卢耀如;;中国岩溶地区水文环境与水资源模式[A];喀斯特与环境地学——卢耀如院士80华诞祝寿论文选集[C];2011年
8 杨德福;马锋玲;;面板混凝土抗溶蚀耐久性研究[A];第五届全国混凝土耐久性学术交流会论文集[C];2000年
9 陈锦海;;湖北马鞍煤系含煤特征和控制因素[A];中国地质科学院宜昌地质矿产研究所文集(5)[C];1982年
10 阮燕;方坤河;;混凝土抗溶出性侵蚀试验方法研究[A];中国碾压混凝土筑坝技术(2010)[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 苏橹萱;我国西南岩溶地下河有污染趋势[N];中国国土资源报;2011年
2 王林香;龙门石窟:给我一把绿色的伞[N];中国气象报;2001年
3 陆汉魁;广西凤山岩溶“天窗”树叶钓鱼成奇观[N];新华每日电讯;2008年
4 陆汉魁;广西发现串珠式岩溶地下河天窗群[N];中国国土资源报;2008年
5 记者 褚晓亮;丰满大坝拟移址重建[N];新华每日电讯;2010年
6 本报记者 翟亚男;丰田召回小开关撬动大市场[N];华夏时报;2009年
7 夏宁 郑杰青;元坝勘探再获超百万立方米高产井[N];中国石化报;2010年
8 本报记者 周萱;千佛崖 生命中承载多少风雨多少痛[N];广元日报;2010年
9 江枫;天坑,别样的世界[N];中国矿业报;2010年
10 本报记者 符王润;假翡翠“变身”记[N];广东科技报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张强;金沙江观音岩电站红层钙质砂岩类岩溶发育特征及渗透稳定性研究[D];成都理工大学;2010年
2 熊生春;碱溶液在地层多孔介质中的输运规律研究[D];中国科学院研究生院(渗流流体力学研究所);2009年
3 陈结;含夹层盐穴建腔期围岩损伤灾变诱发机理及减灾原理研究[D];重庆大学;2012年
4 刘洪泽;药物洗脱支架聚合物涂层的设计、制备与评价[D];大连理工大学;2009年
5 乔伟;矿井深部裂隙岩溶富水规律及底板突水危险性评价研究[D];中国矿业大学;2011年
6 于跃;基于三维地质分析模型的水电工程复杂坝基处理分析研究[D];天津大学;2010年
7 程远;含碳气溶胶采样与分析方法研究[D];清华大学;2011年
8 徐素国;层状盐岩矿床油气储库建造及稳定性基础研究[D];太原理工大学;2010年
9 牛永斌;塔河油田二区奥陶系碳酸盐岩储集体研究[D];中国石油大学;2010年
10 赵伟;东营凹陷古近系沙四上亚段滩坝砂体固体—流体相互作用与有效储层预测[D];中国地质大学(北京);2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李清艳;岩溶森林区地下水水文地球化学特征及碳汇效应研究[D];西南大学;2011年
2 王洪涛;强碱三元体系对油层矿物的溶蚀特征研究[D];吉林大学;2012年
3 刘文;典型岩溶槽谷区不同土地利用类型岩溶地质作用速率及其碳汇效应研究[D];西南大学;2012年
4 谢芳;岩溶区成土速率的影响因素研究[D];西南大学;2011年
5 王百坤;火山岩储层酸化体系研究[D];合肥工业大学;2010年
6 王帅;西黄寺石质文物表层劣化特征分析及机理研究[D];中国地质大学(北京);2010年
7 张兴波;农业活动影响下的岩溶作用及碳汇效应研究[D];西南大学;2012年
8 汪智军;青木关岩溶流域水—土系统碳氮同位素特征研究[D];西南大学;2011年
9 王怀远;CO_2流体—石千峰组砂岩相互作用的实验研究[D];吉林大学;2012年
10 魏玉峰;新第三系红层石膏岩工程特性及工程应用研究[D];成都理工大学;2005年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026