喀斯特洞穴CO2时空变化特征及其控制因素分析

岩溶洞穴空气CO_2变化影响次生沉积物沉积和溶蚀,它关系到洞穴旅游景观的稳定性及洞穴环境的舒适性,是岩溶作用发生的关键因素。本文以一个水文年监测数据为主,结合洞穴上、中、下垂直监测结果,分析了大风洞洞穴空气CO_2时空变化特征及其影响因素。结果表明:(1)在空间尺度上,越靠近洞口通风效应越强,洞穴空气CO_2浓度越低,越接近大气的CO_2浓度,当上升到一定阀值时,CO_2浓度基本保持稳定状态;(2)在长时间尺度,大风洞洞穴CO_2浓度表现为夏季秋季春季冬季的一个变化趋势,夏季波动幅度较大,而冬季较为平缓;(3)在垂直尺度上,春、夏、秋季洞穴CO_2浓度、相对湿度差异大,且洞底部CO_2浓度和相对湿度大多高于洞顶部。越往洞穴深入,3个环境参数的垂直差异均减小;(4)影响因素上,大风洞CO_2主要受洞道结构及通风效应、洞穴上覆土壤环境、岩溶作用、旅游活动的影响,其中以岩溶作用最为突出。     

双河洞洞穴系统岩溶地表水、地下水主要离子化学特征及其来源分析

为揭示喀斯特洞穴区域地表水、地下水水化学特征及其水化学变化的影响因素,采用数理统计、Piper三线图、Gibbs图、氢氧同位素关系图、离子相关性及离子比值关系等方法对研究区2015年4月~2017年3月的40组地表水水样和253组地下水水样数据进行分析。研究结果表明:双河洞区域地表水、地下水pH均呈碱性,TDS值总体上属淡水和微咸水,TH值属软水和微硬水。地表水中阳离子主要以Ca~(2+)、Mg~(2+)离子为主,阴离子主要以HCO_3~-离子为主;水化学类型主要为HCO_3-Ca和HCO~(2+)_3-Ca·Mg。地下水中阳离子主要以Ca~(2+)、Mg离子为主;阴离子主要以HCO_3~-和SO_4~(2-)离子为主,水化学类型主要为HCO_3·SO_4-Ca·Mg、SO_4·HCO_3-Ca·Mg和HCO_3-Ca·Mg。通过Gibbs图、离子相关性、主要离子比值关系可以看出,主要离子组分均来自碳酸盐岩和硫酸岩盐的风化溶解,同时可能存在人为活动的影响。研究区水化学组分是区域地质地貌条件、水-土-岩相互作用、农业活动等因素综合导致的。研究结果对岩溶区地表水和地下水的开发利用、管理和保护具有重要的科学意义。     

喀斯特旅游洞穴微气候环境要素时空分布特征及影响因素研究--以贵州织金洞为例

为了解喀斯特旅游洞穴微气候环境要素的时空分布特征,分析其内在原因和规律,以织金洞为对象,对洞穴CO_2、温度及湿度进行为期一年半的监测。从季节变化、昼夜变化及空间变化特征等多尺度对洞穴微气候环境进行系统性研究,结果表明:(1)织金洞微气候要素在不同季节存在明显的空间分布特征,CO_2由洞口向洞内深处逐渐增加,且渐趋稳定,雨季前半洞段浓度高于后半洞段,旱季则相反;夏季温度由洞口向洞内逐渐降低,至洞内深处逐渐稳定,而冬季在洞口附近略有降低后逐渐升高,至深处逐渐稳定。相对湿度由洞外至洞内逐渐增高,至深处稳定在85%;(2)季节变化上,洞穴内CO_2浓度变化具有明显季节性变化;洞口附近温度、湿度由于受洞外环境的影响有较大波动,至洞内深处逐渐稳定。三者均存在明显的年际间周期变化;(3)昼夜变化上,游客数较多时,CO_2浓度白昼明显高于夜间,游客量较小时,白昼比夜间低;温度白昼总体上比夜间高,白昼波动大于夜间;相对湿度白昼较夜间低,三者均以昼夜为周期变化;(4)通过研究影响洞穴微气候要素变化的主要因素有游客数量、洞内外气流交换和洞道结构、洞穴水体和灯光系统等,其变化是多要素相互耦合的结果。