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《云南大学》 2018年
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不同类型洞穴滴水对降雨响应研究

刘杨  
【摘要】:我国喀斯特十分发育,是世界上喀斯特最发育的国家之一,分布广泛,类型多样。在喀斯特地区,含水层的复杂性和特殊性都加大了喀斯特水的研究难度。但洞穴滴水的存在,为深入包气带内部研究地下水迁移提供了便利。本文以昆明市阿子营老黄龙洞为研究区,结合滴水特征及水文地质特征选取洞内13个滴水点为研究对象进行一个水文年的连续观测,同时在洞外设置自动记录仪器记录降雨量。采用Smart和Friendrich分类系统针对滴水补给来源对滴水进行划分,采用系统聚类分析针对滴水滴率接近程度对滴水进行划分,针对滴水对降雨响应差异采用滴率降雨响应曲线对滴水进行划分,根据滴率降雨响应曲线划分结果结合前两种划分结果了解不同类型滴水对降雨响应差异及差异产生的原因。采用时间序列分析针对不同类型滴水对降雨的响应过程对响应时间进行确定。在确定响应时间的基础上提出降雨阈值效应的存在,并对不同类型滴水不同时期降雨阈值进行分析。最后在分析不同类型滴水水化学参数变化特征的基础上结合概念模型分析其之间的差异及差异产生的原因。得到以下结论:1.依据滴水补给来源及补给方式的差异将研究区13个滴水点分为三类,分别为I类稳定性滴水、II类季节性滴水、III类敏感性滴水。三类滴水滴率对降雨的响应存在响应时间及所需降雨量的差异。I类稳定性滴水滴率对降雨基本无响应,II类季节性滴水滴率对降雨响应滞后时间较长约35至98天,III类敏感性滴水对降雨响应滞后时间除S13点外较短约28至63天。2.因土壤带及表层喀斯特带前期水分状况及透水性的不均匀性的影响导致滴水对降雨响应所需降雨强度及降雨量存在差异。日降雨量超过20mm的降雨会引起滴水滴率出现突变。旱季转雨季时期,S14、S17、S1、S18点达到滴率对降雨响应所需累计降雨量分别为:156mm、129.2mm、82.8mm、25mm;雨季时期,各点引起滴率突变所需累计降雨量分别为:79.4mm、57mm、79.4mm、79.4mm。3.水文地质差异导致水化学参数特征及对降雨响应存在差异。I类稳定性滴水水化学参数对降雨响应程度强于滴率对降雨响应,pH变化范围为7.41~7.50,电导率变化范围为655~1094μs/cm,HCO_3~-浓度变化范围为1.69~8.80mg/l,Ca~(2+)浓度变化范围为102~199mg/l;基岩中Br含量差异引起S15、S16两点电导率平均值均高于1000μs/cm,而HCO_3~-浓度平均值均低于2.0mg/l的显著特征。II类季节性滴水水化学参数中Ca~(2+)浓度对强降雨有明显响应,变化范围为66~121mg/l,pH、HCO_3~-、电导率只在降雨量较多的时期响应明显,pH变化范围为7.52~7.69,HCO_3~-浓度变化范围为4.88~9.12mg/l,电导率变化范围为365~651μs/cm。III类敏感性滴水水化学参数中Ca~(2+)浓度对降雨响应与滴率基本一致,变化范围为81~131mg/l,pH、HCO_3~-、电导率只在降雨量较多的时期有明显响应,变化范围分别为7.37~7.59、5.91~8.88mg/l、442~625μs/cm。说明水化学参数对降雨响应受水动力条件的影响,三类滴水Ca~(2+)浓度峰值早于滴率峰值,说明存在“活塞效应”。II、III类滴水电导率对降雨的响应反映了“稀释效应”的存在。
【学位授予单位】:云南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:P641.134

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【参考文献】
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