基于地表过程的旅游洞穴景观变异研究与景观复生试验：以云南弥勒白龙洞为例
文献类型：学位论文
| 作者 | 王静 |
| 答辩日期 | 2004-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 宋林华 |
| 关键词 | 景观变异 地表因素 土－岩系统 洞穴滴水 景观复生 水文地球化学试验 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 自然地理学 |
| 英文摘要 | 洞穴水中CO2溶解度变化是洞穴景观形成的关键，CO2从水体中逸出形成洞穴碳酸钙沉积景观的过程受水体与洞穴空气之间温度差、CO2分压差（△PCO2）的影响，因此洞穴环境与洞穴水的化学性质对洞穴景观形成和保护具有决定性的作用。针对云南弥勒白龙洞洞穴景观风化变异较严重的现象，本文首先从旅游活动和地表因素两方面的影响来分析原因，进而基于主要影响因素进行洞穴景观复生的水文地球化学试验。由于白龙洞景区位于区域同类知名景区的包围圈内，因此对游客的吸引力受到影响。2003年国庆节“黄金周”期间的观测结果表明，景区日游客量按照时间呈“双峰”态分布，主要集中在10：00－11：00和13：00－14：00，尤其后者正是人体疲劳期，无法保证高质量完成旅游活动，体现了景区对游客的非目的地性。游客对洞穴环境的影响因游客停留时间长短、洞穴地段的湿度大小和洞腔空气流通程度的不同而有差异。从总体上看，由于进入白龙洞的游客量较少，游客对洞穴空气CO2浓度的影响在一小时内可以恢复，对温度的影响可以在二十分钟内消失。因此较少的游客量决定了旅游活动对洞穴景观变异的贡献较小，本文的重点是分析地表因素对洞穴景观变异的影响作用。 白龙洞发育于中三叠统个旧组灰质白云岩中，洞穴顶部的植被、土壤、岩体（包括洞穴围岩）组成了洞穴的地表因素。通过分析洞穴景观形成的水文地球化学过程，土壤CO2由于对表层喀斯特带的喀斯特作用具有驱动效应，因此对洞穴滴水的水化学性质有重要的影响：一方面它能够与渗入的大气降水化合形成土壤碳酸水，当土壤碳酸水与洞穴上方碳酸盐岩接触时发生化学溶蚀反应，使水体中富含Ca2+,提供洞穴景观形成的物质基础；另一方面土壤CO2的浓度直接影响着洞穴水体中CO2的分压。通过对白龙洞景区内不同植被类型覆盖下的不同洞穴（白龙洞、小白龙洞）和同一洞穴（白龙洞）中不同季节的洞穴滴水水化学成分进行分析，结果表明土壤CO2浓度对洞穴水中具有洞穴景观形成意义的有效离子—[HCO3-]和[Ca2+]的初始浓度有着明显的影响，并得出在相同条件下，[HCO3-]和[Ca2+]的初始浓度增大有利于碳酸钙景观沉淀。 地表系统中的各个组成因素在对洞穴景观的作用中并不是孤立的，而是相互联系的。针对白龙洞内景观较严重的风化、干裂现象，本文从地表因素，尤其是土－岩系统的理化性质进行分析，认为地表因素可以通过影响洞穴风风速和碳酸钙沉淀条件对洞穴景观变异产生影响： 1.它可以通过洞腔形态影响洞穴内的风速变化。在相同地表风速下，洞穴狭窄处的风速要高于其它地方。在两次实地观测中，大部分观测点处的风速并没有随地表风速的变化而变化，只是在洞腔突然变狭窄的地方，风速的变化幅度较大甚至超过地表风速的变化。在狭窄处，由于岩体的阻挡作用，单位面积空气流动通量变大，风速变快，造成狭窄处碳酸钙景观风化现象明显。 2.通过分析洞穴滴水中CO2排放通量，土－岩系统的渗透性可以通过影响滴速成为碳酸钙景观形成的决定条件之一。土－岩系统对降水的渗透性，除了影响洞穴空气的湿度外，还会对洞穴滴水的滴速产生影响，在一定范围内，滴速的增加有利于水体中CO2的逸出，促进新景观形成。由于白龙洞洞顶土－岩系统中岩体厚度大、土壤中粘粒成分占优势，因此水体在该系统运移过程中受到的阻力大、耗能多，严重地影响了洞穴滴水的来水量，进而影响洞穴滴水的滴速。因此，该洞顶部土－岩系统的渗水性相对较差，不利于新景观的形成。 3．本文运用HYDROWIN程序对采自不同滴水点的洞穴滴水化学成分进行确定，并按照质量守恒定率和溶液电中性性质对滴水中主要溶解的地表矿物进行确定，得出水中溶解的主要矿物成分是白云石和方解石（文石），其中白云石的成分占主要地位，并得出洞穴水的化学类型为Ca-HCO3和Ca-Mg-HCO3型。通过与发育于较纯灰岩中的洞穴滴水进行对比，白龙洞地表系统提供的Ca2+含量较少，由于CaCO3的晶格能大于MgCO3的晶格能，在水中Ca2+比Mg易于与CO32-结合，因此较难在白龙洞内找到新的碳酸钙洞积石景观。 通过分析旅游活动和地表因素对洞穴环境和洞穴景观形成过程的影响，结果表明，白龙洞地表因素为碳酸钙景观形成提供的条件较差并且能有效地加强洞穴风速，是洞穴景观风化变异的主要原因，而旅游业发展相对滞后，游客量少且分散，因此旅游活动的影响居于次要位置。本文结合已有的关于旅游洞穴景观恢复的研究方法和试验思路，在白龙洞景区建立野外试验场，模拟洞穴景观形成的水文地球化学过程，进行景观复生试验。通过缜密选点和关键水文地球化学数据的确定，试验结果证明在喀斯特水进入洞穴后的滴落过程中，Ca2+因沉积而在水溶液中的平均损失量远远超过雨水补给的长期滴水点和季节性滴水点的滴水，因此证明了当地喀斯特水代替大气降水不仅能够解决干燥洞穴中洞穴水来源不足的问题，而且能够通过补给表层喀斯特含水层对干旱洞穴景观的沉积起到促进作用，为恢复旅游洞穴中破损、干裂景观和保护旅游资源提供新的思路和方法。虽然过程中会引起洞穴空气中CO2浓度增加，但是在较干燥的洞穴内一般通风条件较好，不会恶化洞穴环境。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2010-12-16 |
| 页码 | 105 |
| 源URL | [http://192.168.22.105/handle/311030/380]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王静. 基于地表过程的旅游洞穴景观变异研究与景观复生试验：以云南弥勒白龙洞为例[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院研究生院. 2004. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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