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在岩溶地区,岩溶水往往通过岩溶泉的形式集中排泄到地表,但由于岩溶含水层的复杂性和特殊性,缺乏系统连续的观测资料,传统的地下水观测方法不能及时反映其水文变化规律,这给岩溶泉的研究带来了一定的困难。
通过引进多参数水质自动化记录仪和雨量记录仪,对昆明市著名岩溶大泉黑龙潭泉进行连续、系统的观测,同时采取频繁的取样分析,获得了大量一手基础资料,十分有益于其水文特征及规律的研究。此外,黑龙潭泉属于在国内外研究很少的高原断陷盆地岩溶承压泉,对其水文特征展开研究,可以为将来深入探索打下坚实的基础,是非常有意义的。
本文通过自动化监测长时间尺度下和短时间尺度(选择几场代表性降雨)下黑龙潭泉水物理化学性质的变化,研究其水文特征与变化规律,并对其变化机制作了初步探讨。得出以下主要结论:
1.浑水潭与清水潭为同为岩溶水,可能为同一水源。
2.黑龙潭岩溶泉水位动态特征整体上表现为稳定型。水位最大值出现在集中降雨时段之后的非集中降雨时段,反映出黑龙潭的承压性。
3.黑龙潭岩溶泉水温与气温变化正相关。降雨对黑龙潭岩溶泉水温也有影响,低温雨水补给直接造成水温的下降。
4.电导率受降水和温度两方面的影响,在雨季,降水占主导地位,非雨季主要受温度影响。
5.黑龙潭水化学类型为HCO3-CaMg型,Ca2+、Mg2+为占阳离子比例的绝大部分,除HCO3、cl、NO3-外,还存在其他的阴离子来源。
6.正常气候条件下,气温对黑龙潭水物理化学性质日动态有重要影响,水温对水溶蚀碳酸盐岩的影响超过CO2。
7.连续弱降雨条件下,物理化学动态变化幅度小,滞后降雨时间约为半个月。降水先将储存在岩溶裂隙中溶解饱和的电导率较高的“旧水”排挤出来,然后才排泄出来。电导率没有出现大幅降低,这是由于降水在缓慢下渗的过程中可以充分溶解土壤中的CO2,导致雨水溶蚀性强,且有足够的时间溶解碳酸盐造成的。
8.黑龙潭的物理化学特征对强降雨十分敏感,滞后时间约为四五天,并首先表现为雨水的稀释效应,电导率快速下降,随后迅速回升,说明水动力作用和CO2效应逐渐占主导地位。但从水温的逐渐缓慢下滑来看,雨水的稀释作用贯穿始终。由于雨水pH与泉水pH相差不大,pH没有大幅下降。黑龙潭对弱降雨和强降雨的不同表现说明降雨量和降雨强度是雨时黑龙潭物理化学特征动态变化的主要影响因素。
9.泉水洪峰水位从20世纪六十年代前的滞后降雨一个月到现在仅滞后半个月甚至四五天,这可能主要是由于人类过度开采深层地下水,削弱了深层补给对泉水的缓冲效应。此外,补给区碳酸盐岩裸露区比例增大造成的补给方式变化,以及植被覆盖率减少引起其对岩溶水调蓄能力的降低,也是导致黑龙潭岩溶泉动态发生变化的重要原因。