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在我国,岩溶地下水是十分重要的淡水资源,它的存储量在地下水资源中占四分之一。我国岩溶地区的地质条件十分脆弱,表层土和地下水上下分离的格局,往往导致生态环境脆弱以及水土流失,甚至会造成石漠化严重。但也恰好是存在着这种特殊的地表、地下二元构造,让地表水能够迅速的转换成地下水,使降雨时期成为了研究岩溶地下水水文化学特征的重要时期。在不同的降雨条件下研究岩溶水文地球化学的动态变化特征,对深入的了解岩溶动力系统,推动岩溶动力学理论的发展具有重要意义。 本文选取重庆市南川区金佛山水房泉为研究对象,在充分调查和掌握研究区的气候、地质与地貌等资料和前人研究成果的基础上,运用自动化监测仪器,监测不同降雨条件下金佛山水房泉水化学的动态变化,并且选择几场具有代表性的降雨,从不同的降雨条件下研究岩溶水化学的动态变化特征,以此来掌握不同降雨条件下岩溶地下水的系统变化信息。 通过水化学—流量法可以对岩溶地下水的碳汇进行计算研究,但很多学者的研究还有很多不确定性,计算结果的准确性相差比较大。这是由于大部分研究都是把大面积的地下水流域作为研究对象,从大的时间尺度来考虑碳汇的变化,从而忽略了短时间尺度下的气候变化、地下水流量等因素对岩溶地下水碳汇的影响。另外,为了运用水化学计算方法精确量化岩溶碳汇,对气候变化、地下水流量等因素对岩溶碳汇的影响研究也是十分重要的。 本文通过自动化检测仪器对金佛山水房泉的水温、电导率、水位等参数的监测结果,采用水房泉2010年5月到2011年4月一个完整水文年的数据,运用水化学—流量法计算出水房泉一个完整水文年的月碳汇通量。从短时间尺度下,分析了岩溶地下水碳汇的变化规律以及主要的影响因素。 通过上述研究,本文主要总结出以下结论: 1、金佛山水房泉的水温变化范围为8.8~10.2℃,平均值为9.6℃;pH值介于7.81~8.32,平均值为8.09;电导率的变化幅度较大,范围在150~370μS/cm之间,平均值为220μS/cm; SIc变化幅度较小,范围在-0.6~0.7之间,平均值为0.27。水房泉的水化学类型为HCO3—Ca型,在阳离子中,Ca2+占离子总量的86.9%~96.4%;在阴离子中,HCO3-占离子总量的82.7%~96.8%。 2、金佛山水房泉的水体主离子在四季也表现出一定的变化特征:各种阴阳离子的含量在冬季达到最高,在春季和秋季次之,夏季水体中各种阴阳离子的含量是最低的。出现这种季节变化差异,主要原因是由于降雨量的不同,夏季降雨量大,稀释效应显著,冬季降雨量少,水体中各种阴阳离子的含量较高,春季和秋季的降雨量介于冬季和夏季之间,因此各种阴阳离子的含量也介于冬季和夏季之间。 3、在降雨条件下,金佛山水房泉的各种岩溶水化学指标对降雨响应及时,但在不同降雨强度下,金佛山水房泉的岩溶水化学特征响应并不一致。水房泉的水化学指标对小雨的响应程度较小,表现为起伏平缓;对大雨响应较为明显;对暴雨的响应十分明显,表现为大起大落;在短时间连续降雨期间,水化学指标的响应程度逐渐加强。 4、在不同降雨时间尺度上,金佛山水房泉的岩溶水化学特征也表现出一定的变化特征。从年尺度来看,在降雨条件一定的情况下,水温是影响地下水水化学指标的主要因素。在不同的季节尺度上,金佛山水房泉的各个水化学指标表现为雨季低于旱季的特点。 5、金佛山水房泉的碳汇通量在6、7、8三个月份较高,1、2、12月的碳汇通量较少,雨季碳汇通量远大于旱季,且月碳汇通量同月降雨量和月径流量存在很好的同步关系。 6、金佛山水房泉的HCO3-含量受到气温变化、降雨强度、流量变化以及表层土壤CO2含量的综合影响,月碳汇通量的最值与HCO3-含量的最值在时间上存在很大的差异,这是因为气温变化造成的蒸发作用不同,降雨量变化造成的稀释效应不同而引起的。岩溶水的碳汇通量,主要取决于岩溶水的流量因子,而岩溶水的流量受到降雨量的影响,所以降雨量是控制岩溶地下水碳汇通量的主导因素。