降雨条件下典型岩溶流域地下水中的物质运移

乌晓柔 | -> | 1261| 0| 0.362595MB |降雨,悬浮颗粒物,浊度,主要阳离子,运移,地下河,青木关

摘要: 通过对2008 年4 月下旬降雨期间, 重庆青木关地下河系统出口姜家泉泉水的水文过程、浊度、悬浮颗粒物、主要阳离子和TOC 浓度的监测, 结合悬浮颗粒物的扫描电镜和能谱分析图, 来研究岩溶流域地下水中悬浮颗粒物浓度、浊度、主要阳离子和TOC 等物质的运移特征. 结果表明, 在单一岩溶管道较发育的地下河出口, 泉水流量、浊度、悬浮颗粒物浓度、主要阳离子和TOC 浓度对降雨事件响应迅速; 与碳酸盐岩溶解有关的Ca2+ 、Mg2+ 和Sr2+ 等在流量上升的过程中表现为稀释效应; 降雨期间,地下河中受雨水侵蚀的土壤输入量增大, 引起泉水中浊度和悬浮颗粒物浓度的增大; 泉水中Al3+ 、Fe、Mn、Ba2+ 和TOC 等物质是悬浮颗粒物的伴生物, 其浓度随浊度的增大而增大; 在研究的2 场降雨期间, 地下水携带悬浮颗粒物( > 0145 Lm) 的总量约为91 7t; 在泉水流量的上升和衰减的过程中, 水质较差或极差; 降雨期间流域内土壤侵蚀和养分的流失, 不但严重破坏了脆弱的岩溶生态环境, 而且极易造成地下水由土壤侵蚀引起的非点源污染, 对当地居民的饮水安全造成严重的威胁.

    地下水是重要的资源, 是水文循环的组成部分,是工业、农业和人畜用水的重要水源, 在国民经济建设和可持续发展中扮演着极其重要的角色. 西南岩溶区蕴藏着丰富的地下水资源, 初步查明西南地区分布地下河3 066条, 岩溶地下水天然资源量为每年1 808亿m3 , 可开采资源量每年620 亿m3 , 但目前每年仅开发利用总量的15%, 尚有500 多亿m3 的岩溶水可供开发利用.
    由于岩溶含水介质具有内在结构不均一的特性, 加之地表土被不连续、或土壤层较薄, 导致其渗透性能急剧增强, 对地表污染物质的过滤作用极弱,因而地表水和污染物质容易通过落水洞、竖井、裂隙等通道直接进入岩溶含水层或地下河, 在降雨期间表现得尤为明显[ 1~ 4] . 正因为岩溶含水层具有高度复杂性和脆弱性[ 5] , 需要充分而又完善的保护策略和措施[ 6, 7] , 需要加强对含水层中沉积物运移的模拟与物质运移过程、机制的研究[ 8] .
    目前国内大多数学者只注重于岩溶区中长时间尺度土地利用方式对水质影响的研究[ 9, 10] , 或对短时间尺度( 某场降雨) 常规的岩溶水文地球化学指标进行较为深入的研究[ 11~ 13] , 而对于降雨期间岩溶含水层中悬浮颗粒物、浊度、金属阳离子和TOC 等物质运移的系统监测尚未见报道. 为了更好地理解岩溶含水层中物质的运移过程和机制, 本研究以单一管道介质为主的岩溶含水层为背景,以地下河出口泉水为载体, 分析降雨条件下地下水中的物质运移特征, 进而讨论小流域水土流失状况及其水质污染状况. 对于脆弱的岩溶生态系统水土保持、地下水开发和利用等方面都具有重要的现实意义.

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