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黄龙核心景区水环境动态特征及钙华沉积能力分析.pdf

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资源描述

1、黄龙核心景区水环境动态特征及钙华沉积能力分析刘馨泽1,张清明2,孙东1,唐淑2,田长宝2,黄何平2,周亚萍1,熊雨霞1,梁馨予1,范家君1,范鸣1,陈洪伟1(1.四川省地质环境调查研究中心,四川成都610081;2.黄龙国家级风景名胜区管理局,四川松潘623300)摘要:为有效地评估四川黄龙核心景区水体水化学环境、钙华沉积能力,及时掌握景区水体水化学场的变化特征,采用野外实地调查、水质监测等方法,分析转花池泉群的水环境特征,黄龙核心景区的钙华沉积能力及其水环境状况。研究结果表明:转花池泉群是提供区内钙华沉积的主要钙源和碳源,与黄龙后沟地表水一同构成驱动区内钙华景观发育演化的水源;黄龙沟和转花池

2、泉群的水量补给来源主体分别为降雨和冰雪融水。1999 年以来,转花池泉群流量总体稳中有增,水质极为稳定,近 30 年来历史最大水量出现在 2020 年,19992017 年转花池多年日平均水量为 7817m3d1,20182020 年多年日平均流量为 9368m3d1。2018 年转花池一带出现线状 TOC 异常带,主要原因是黄龙沟上游三道坪至头道坪一带的放牧活动造成钙华沉积速率下降,因此,建议加强对钙华源泉涵养区的保护,减少放牧活动对其的影响。区内各水循环段的景观水仍具备一定的沉积能力,2019 年 SIc 值下降,与强降雨的稀释作用有关,从而降低了钙华沉积能力。关键词:水环境特征;钙华沉积

3、能力;黄龙景区;水质监测中图分类号:P931.5文献标识码:A文章编号:10014810(2023)06114912开放科学(资源服务)标识码(OSID):0引言黄龙景区位于四川省阿坝藏族羌族自治州松潘县东部,以钙华沉积地貌及附属的水体景观为主要特色,为典型的高原冷水钙华景观区,是著名的世界自然遗产地。黄龙钙华的形成是由于地球深部高分压的CO2在碳酸盐岩补给区产生富含碳酸氢钙的地下水,因碳酸钙过饱和而发生沉积13。钙华景观周边被密集的林区和黑化彩池群所包围。近年来,黄龙景区受人类活动影响,景区水环境质量出现变差的趋势1,钙华水体景观的部分地段出现了黑化、沙化、水体漏失增强等问题4,对景区的景观

4、品质和可持续开发产生了一定的不利影响,部分专家认为黄龙钙华景观现状稳定性较好,但正处于缓慢的、反复的衰退过程5。因此,解决这一系列问题,对黄龙景区水体的水质监测和水环境特征分析尤为重要。水是地表钙华沉积必备的条件之一,水在钙华沉积中充当着所需各种离子的载体,也为参与钙华资助项目:四川省阿坝州黄龙国家级地质公园水循环特征及景观保育技术研究(5132202018000229);黄龙国家级风景名胜区管理局黄龙沟藻类治理项目(513220202100254);黄龙国家地质公园钙华景观自然修复保育示范研究(第一阶段工作)(513220202100331);黄龙钙华世界遗产自然修复和保护技术研究(SDDY

5、-Z2022008);青藏高原东缘典型钙华沉积水动力控制过程研究(SCIGSCYBXM2023004)第一作者简介:刘馨泽(1987),男,高级工程师,硕士,主要从事生态环境修复研究工作。E-mail:cliu_。通信作者:张清明(1982),男,高级工程师,主要从事钙华环境保护研究工作。E-mail:。收稿日期:20221014第42卷第6期中国岩溶Vol.42No.62023年12月CARSOLOGICASINICADec.2023刘馨泽,张清明,孙东,等.黄龙核心景区水环境动态特征及钙华沉积能力分析J.中国岩溶,2023,42(6):1149-1160.DOI:10.11932/kars

6、t20230602沉积的各种生物提供适合的生境610,水动力条件、水文地球化学特征、藻类活动等影响钙华的形成和演化11。袁道先院士、刘再华研究员等1213工作开展较早,研究了碳循环及与其相耦联的水循环、钙循环系统碳酸盐岩被溶蚀或沉积的岩溶作用,对钙华来源、沉积机制和沉积过程的影响因素进行了全面的研究,奠定了黄龙钙华地质研究的基础。关于黄龙地区的区域地质调查、水资源及环境地质监测等方面的研究,四川地矿局、四川省地质环境监测总站等单位开展了一系列的调查并取得了相应的成果5,1415。黄龙景区管理局科研处自 1999 年至今,持续开展了黄龙景区水循环系统部分成分的监测。董发勤等8提出黄龙水体中有大量

7、藻类和细菌,诱导钙华沉积。王海静等16发现夏季降雨的稀释作用不但影响了水化学指标含量,同时也影响了水及其沉积的钙华的稳定同位素组成。前人针对黄龙景区进行了较为系统的钙华沉积规律研究以及水环境监测工作,但对景区水体水化学数据序列掌握时间较短,并未做更为深入的分析与研究。因此,本文就黄龙核心景区内转花池至涪江全部的水质监测、水环境特征及钙华沉积能力进行分析,以达到及时掌握钙华自然修复过程中水化学场的变化,从而为后续景观保育提供相应支撑。1研究区概况黄龙景区为著名的世界自然遗产地之一,地处中国川西高原松潘县境内,因多姿多彩的钙华景观而闻名,景区拥有富含 Ca2+、Mg2+的地下水,出露地表后经过一系

8、列理化变化后沉积形成规模宏大的钙华景观4。黄龙核心景区转花池至涪江段为钙华沉积段,长度 3.6km,宽度 100200m,其底部为更新统冰水沉积泥砾层、两侧为三叠系、志留系砂板岩,均为相对隔水边界15,17。黄龙沟上游为大面积分布的碳酸盐岩山区,黄龙沟地表水流域面积 18.5km2,水源起于雪宝顶一带的冰雪融水,由南向北径流,望乡台一带的转花池泉水汇入溪沟,流经景区,以渗漏排泄模式形成多处二次转化泉,构成 4 个主要局部水循环段,最终以下降泉群形式汇入北侧的涪江17。因地表钙华松散沉积,地表水多有渗漏,黄龙沟水量变化较大,冬季基本无水(沟口有泉水流入涪江),黄龙后沟地表水水量为转花池泉群的 4

9、8 倍,为景观水主要的“水源”。地下水上升在转花池内形成断层上升泉群,内有 6个泉口,为全区景观水主要的“钙源和碳源”17。转花池泉群出露受望乡台断裂控制,望乡台以南至玉翠峰、雪宝顶一带为连片分布的石炭系、泥盆系、二叠系碳酸盐岩山区,冰雪融水、降雨入渗补给充沛。形成黄龙钙华的以转花池泉群为首的上升泉群为钙华源泉,由 6 个泉点组成,出露高程 35683582m,呈东西向近线性展布,无论是产出条件、水量还是水化学特征,均表明其为经一定深度循环的碳酸盐岩岩溶地下水。按照松潘一带的平均地温梯度(2/100m)、转花池泉群年平均气温 6.7、地面平均气温 3 进行估算,泉水循环深度至少在 185m 以

10、上,考虑到变温带的影响,可能大于 200m。黄龙地区属于高原寒温带亚寒带季风气候区,景区内降水量主要集中于 510 月份,20072019年多年平均降水量为 842.2mm,2019、2020 年降水量明显增加,至 2020 年年降水量已达 1097.5mm,为近 30 年历史最高水平。2研究手段和方法2.1监测站点设置3研究区为整个黄龙核心景区,设置了 14 个监测点,覆盖了研究区内与水循环相关的全部大型泉群和泉点及地表水点(表 1)。其中,望乡台断层出露的转花池泉群(共 6 个泉口)和黄龙沟地表水以东的泉群、控制区内水循环的 5 处大型二次转化泉群(接仙桥大泉、玉液泉、隐芳泉、含羞泉、龙泉

11、眼)。为保证数据质量,针对不稳定的指标进行现场测定,pH、温度、电导率利用手持式 WTW3310pH 计测量,Ca2+、HCO 利用滴定法现场测量,其余水质测试指标现场采用固定剂固定后送交成都进行测试。2.2研究方法HCO3为研究黄龙核心景区内的水化学特征,采取现场测试与室内分析相结合,定期进行区内的流量和水质监测,其中,现场监测项目包括流量、pH 值、温度、电导率、游离 CO2、Ca2+等 7 项,实验室监测主要包括磷酸盐、氯化物、硫酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、铵离子、钾、钠、镁、钙等 10 项。用于室内测试的样品参照水质分析监测规范将样品按照不同的1150中国岩溶2023年要求进行预处理和保存

12、,分析方法则采用实验室常规分析方法。本研究使用的降雨、水量数据分为二部分,一部分为 2018 年以前的由黄龙科研处提供,另一部分为2018 年以后数据,为笔者所在科研团队长期监测获得。3结果和分析3.1转花池泉群水环境特征分析该区域水文地质、地层岩性及地质构造特点和水均衡计算均表明,黄龙钙华源泉地下水的补给区为望乡台断裂以上,夹持于坛子沟断裂与弧形的望乡台断裂之间广大的碳酸盐岩分布区域。该区域地势高耸,面积为 58.3km2,为望乡台以上黄龙后沟流域面积(11.77km2)的 5 倍。相关研究表明,补给区广泛分布泥盆系至二叠系碳酸盐岩,因构造作用强烈,岩石破碎,节理、裂隙及溶隙发育,有利于大气

13、降水的入渗与汇流,并在一定条件下向深部运移,在望乡台断裂过黄龙沟底的低势点受断裂下盘三叠系砂、板岩阻隔而以上升泉群的形式出露。泉群总体夏季变化大,冬季变化小,表明夏季受到上覆浅层冰碛层融化与地下水的一定混合,这一特点已为多年水同位素测定结果所证实。泉群流量变化与大气降水基本一致,但响应略有滞后,滞后时间在 1 个月左右。转花池泉群以高二氧化碳分压、高重碳酸盐、高钙为主要特征,提供区内钙华沉积的主要钙源和碳源,与黄龙后沟地表水一同构成驱动区内钙华景观发育演化的水源1718。3.1.1水量动态根据 20182020 年监测数据(4 月11 月监测期)显示,转花池泉群平均流量最小 4035.65m3

14、d1(4 月),最大为 13971.99m3d1(9 月)。2018 年日平均流量 8741m3d1(估算),2019 年日平均流量9365.85m3d1,2020 年日平均流量 9998.09m3d1,20182020 年多年日平均流量为 9368m3d1。总体来说,2020 年转花池流量高于 2019 年,与该年度降雨极为丰沛有关。20072018 年多年平均降水量为 817 mm,20192021 年 多 年 平 均 降 雨 量 为965mm,总体处于降雨相对增强的年份。2019 年年降水量为 917.5mm,2020 年年降雨量 1097.5mm,2021 年年降水量为 880.5mm

15、,降雨量最大为 2020 年。从年降水量来看,2020 年度已经达到 2007 年以来的历史最高水平,比 20072019 多年平均降水量(842.2mm)高 出 255.mm,比 2019 年 年 降 水 高 出180mm。似 2020 年降雨量水平亦不会再继续大幅增加,故而,2020 年转花池泉群日平均流量已经达最大程度。2021 年年降雨量相对 2019 年骤降 217mm,对转花池的流量动态造成了一定不利影响。以 69 月丰水期流量评估,20182020 年季度转花池泉群的同期平均流量保持较为稳定状态,呈现略有增加的趋势,其值分别为 9768.62m3d1、表 1监测站点一览表Tabl

16、e1Listofmonitoringsites序号监测站编号监测对象流量监测类型水体类型监测站与监测对象关系位置1806转花池1号泉矩形堰地下水泉口下游河道转花池2801转花池2号泉三角堰地下水泉口3808转花池3号和5号泉矩形堰地下水泉口下游河道4802转花池4号泉三角堰地下水泉口5803转花池6号泉三角堰地下水泉口6804黄龙后沟地表水矩形堰地表水溪流核心景区上游71205黄龙沟东坡泉群矩形堰地下水泉群下游坡脚8812接仙桥大泉矩形堰地下水泉口下游河道核心景区中游9811玉液泉矩形堰混合水泉口10814含羞泉矩形堰地下水泉口112402隐芳泉矩形堰混合水泉口下游12816龙泉眼矩形堰混合水

17、泉口核心景区下游131602涪源桥桥下涪江溪水流速仪地表水溪流14701四号停车场旁涪江溪水流速仪混合水溪流第42卷第6期刘馨泽等:黄龙核心景区水环境动态特征及钙华沉积能力分析11511.08 万 m3d1、1.12 万 m3d1,以 2020 年流量水平为峰值,后因降雨量降低,流量平均水平出现缓慢下降。此种情况因 2021、2022 年降雨量连续下降,已经出现此类状况,尤其是 2022 年夏季出现的连续高温少雨甚至无雨,进一步强化了这种趋势,2023 年 12月枯水期,与往年相比,受转花池涵养的五彩池因暂时性水量减少出现“冰池”向上游推移的现象。黄龙景区每年 411 月降水量占全年总量 90

18、%以上,如 2008 年占比为 91%,2015 年为 98%,2020年占比为 92%。故以 411 月区间内的日平均水量,评估多年以来转花池总流量(转花池 1 号至 6 号泉)变化。图 1 为 19992017 年转花池水量动态图,由该图可知,1999 年2017 年 19 年时间内,转花池日平均水量在 7817m3d1,最大值为 9407m3d1(2012年,与 2019 年水平相当),最小值为 6807m3d1(2001年),日平均水量年际变幅约1500m3d1,总体维持平稳。19992012 年日平均水量呈现缓慢增长趋势,2012 年以后缓慢下降,结合前述分析,至 20192020

19、年又形成新的峰值,目前来看,2021 年以来处于缓慢下降阶段。8 0007 0006 0005 0004 0003 0002 0001 000070 00060 00050 00040 00030 00020 00010 0000年份转花池流量/m3d1黄龙后沟流量/m3d11999200020012002200320042005200620072008200920102011201220132014201520162017黄龙后沟地表水转花池泉群图1转花池水量动态(1999-2017 年)Fig.1WaterflowdynamicsofZhuanhuachisprings(1999-2017

20、)与黄龙后沟的水量动态相比,转花池的水量动态变化较平稳,黄龙沟地表水年际动态变化大,但其变化趋势与转花池有着一致性。黄龙后沟(804 监测站)19992017 多年日平均水量为 38843m3d1,最大值为 67081m3d1(2012 年),最小值为 18559m3d1(2002 年),与转花池的动态变化相一致。总体来看,自 1999 年至 2020 年以来,转花池水量总体处于稳中有增的状态,且 2020 年水量已经增长至历史最大值,2021 年开始又出现缓慢下降趋势。2012 年至 2020 年为转花池水量一个较为完整的变化周期,即水量均达到峰值,但 2012 年以前这种周期性并不明显。3

21、.1.2转花池水量动态和黄龙沟地表水关系据 2019 年监测数据,转花泉 6 月上旬以前流量稳定持续增长(图 2),由 4 月 10 日的 4035.65m3d1增长到自 6 月 10 日的 9601m3d1,呈线性增长,期间未有起伏,中旬以后流量保持稳定,基本维持在11000m3d1上下。图 3 为 2019 年 612 月降水分布图,其中,通过图 2 与图 3 相比较可知,转花泉流量的变化与降雨动态并不一致,而其流量变化与冰雪融水的溶解时间有着较好的一致性,这说明泉群的水量补给来源主体为冰雪融水。图 4 为 2019 年黄龙沟水量、转花池流量历时曲线图,由图 3 和图 4 可知,同期的黄龙

22、沟水量动态完全和降雨一致,8 月份雨量减少,7 月份降雨量为 106.5mm,8 月份为 88.5mm,9 月份为 160.5mm,黄龙沟的水量在 8 月份有明显衰减。9 月份降雨量增加后,黄龙沟水量又有明显增加。转花泉流量则保持稳定,没有明显变化,仅 9 月 20 日日降雨量达到 32.5mm 后,有明显变化。进一步验证了黄龙沟是降雨动态型,转花池则主要是冰雪溶水动态型,降雨对其的流量变化影响较小,但转花池的水量可能有上游黄龙沟入渗补给的部分。3.1.3水质动态转花池泉水以高二氧化碳分压、高碳酸氢根、高1152中国岩溶2023年钙为主要特征。据 2018 年 9 月2020 年 10 月多期

23、水质监测数据可知(表 2),水质动态保持稳定。pH为 6.46.7(平均值为 6.6),温度为 6.27.2(平均值为 6.7);碳酸氢根浓度 715899mgL1(平均值799mgL1),钙离子浓度 175248mgL1(平均值PCO2208mgL1)。水中二氧化碳分压为普遍为 1020kPa,最大可接近 30kPa,方解石饱和指数0.830.15,普遍处于未饱和状态。综合前述转花池泉群流量动态及本节来看,转花池泉群流量总体稳中有增(2020 年已达最大值),水质极为稳定。3.2黄龙核心景区水环境状况已有相关研究结果表明,水中溶解的有机碳会附着在钙华表面,通过占据钙华沉积的活性晶格位点,阻碍

24、钙华的正常沉积19。也就是说,TOC 值增加是导致钙华沉积能力下降的一个重要原因。通过采样监测发现,在研究区内,磷酸盐(检出限 0.051)、亚硝酸盐(检出限 0.016)、铵根(检出限0.02)均低于检出限,硫酸盐、硝酸盐、氯化物均在地下水质量 I 类标准内。此外,图 5 为 2018 年 9 月10 日、9 月 29 日、10 月 9 日所监测的总有机碳含量4 0365 1296 0137 0107 9238 2919 60110 64911 60510 67511 66910 19213 11211 3849 7307 91511 0279 9319 97211 00710 6558 6

25、687 03410 6749 438转花池泉群总水量4/29 5/13 5/18 5/21 5/30 6/10 6/207/17/10 7/20 7/308/98/20 8/30 9/10 9/20 9/30 10/1010/2010/31 11/10 11/21 11/304/10 4/2013 00011 0009 0007 0005 0003 000日期流量/m3d1图2转花池泉群流量历时曲线Fig.2FlowdurationcurveofZhuanhuachisprings353026.525.526.532.5日期2520日降雨量/mm1510506/156/206/256/307/

26、57/107/157/207/257/308/48/98/148/198/248/299/39/89/139/189/239/2810/310/810/1310/1810/2310/2811/211/711/1211/1711/2211/2712/212/712/1212/1712/22图32019 年 6-12 月降水分布图Fig.3PrecipitationdistributionfromJunetoDecember,2019120 000100 00080 00060 000流量/m3d140 00020 00004/104/204/295/135/185/215/306/106/207

27、/17/107/207/308/98/208/309/109/209/3010/1010/2010/3111/1011/2111/30监测日期转花池泉群总水量黄龙后沟水量转花池断面总水量图42019 年黄龙沟水量、转花池流量历时曲线图Fig.4TheflowdurationcurveofHuanglongvalleyandZhuanhuachispringsin2019第42卷第6期刘馨泽等:黄龙核心景区水环境动态特征及钙华沉积能力分析1153与监测点关系图,由图可知,2018 年指标偏高的总有机 碳(TOC)在 转 花 池 一 带 出 现 明 显 的 异 常。表 3 为 2018 年总有机碳

28、(TOC)的测试结果。由表 2 可知,2018 年度研究区内 TOC 值平均浓度为25mgL1,异常明显的主要有 4 个监测点,即 806 点(转花池 1 号泉)、801 点(转花池 2 号泉)、802 点(转花池 4 号泉)、803 点(转花池 6 号泉),泉口均监测出此类异常,异常值范围为 3857mgL1,以 802 号点最有代表性。由此可以得出,转花池一带的 TOC 出现明显的异常高值,且从 2018 年 9 月 10 日至 10 月 9 日三次的监测结果看,转花池 4 号泉的 TOC 值均是全区最高的,其 TOC 值最大可达 57mgL1。2019 年,通过采集井内地下水样、地表水、

29、泉水等样品进行检测,其 TOC 值普遍下降至 2mgL1左右,仅为 2018 年的 10%,TOC 异常消失。这一现象的原因可能与2019 年度开始大规模强降雨有关,使得原有的异常被大量的水体稀释后消失。此外,造成 2018 年出现TOC 值增加的另一个重要原因,则是来自黄龙沟上游三道坪至二道坪一带的放牧活动,牛群产生的粪便含有大量有机碳(一般含量在 15%左右),在降雨淋滤的作用下溶于水中,随着水循环进入地下水,运移至转花池一带,污染了泉群,造成钙华沉积速率下降。转花池 4 号泉、6 号泉所在的位置应该是上游受污染地下水的主径流带。图 6 为 2018 年各监测点 TOC 值平均浓度,由该图

30、可知,黄龙沟东坡泉群(1205 点)存在轻微异常,TOC 仅为 26.9mgL1,黄龙沟地表水(804 点)TOC值在平均值以下,为 18.87mgL1,该现象表明上游的放牧活动对地表水影响轻微,主要影响黄龙核心景区地下水,以转花池为甚,且这种影响是持续性的。转花池以南为连续分布的三级冰碛堆积台地,地势不断增加,总长约 1.7km,顶面平缓,主要物质为碎块石夹黏土。以黄龙沟沟水为主流,两侧密集分布细小支流。逢遇较大降雨,台地顶面变成连片沼泽地,尤以二道坪为甚。冰碛台地上草甸、乔木丛接连相间,均为每年当地村民放牧活动的主要活动地带,放牧活动不仅局限于沟道底部,沟道两侧山坡乃至近分水岭部位均有放牧

31、活动,主要活动范围东西向宽度一般为 0.61.3km。大量牛粪积聚于沟道及两侧岸坡草甸之上,提供了大量有机质,在降雨淋滤、地表溪流冲刷的作用下,缓慢进入冰碛台地下部碎石层中的地下水内,由南向北径流,至转花池一带表 2转花池泉水水质动态Table2WaterqualitydynamicsofZhuanhuachisprings野外监测(年/月/日)pH水温t/电导率scm1Ca2+mgL1HCO3mgL1PCO2kPaSIc2018/9/106.76.8107824874610.250.152018/9/296.76.8109122474610.280.122018/10/216.66.7109

32、3/74615.000.832019/4/206.56.2116322871518.090.172019/5/216.66.3/18887315.000.012019/6/206.66.5/19289917.280.022019/7/206.47.2114420283126.700.242019/9/206.56.8110118274616.400.162020/6/56.46.7120317585612.800.042020/7/206.67118221182315.3002020/10/206.76.5111422781211.900.1160504030TOC/mgL1201008068

33、018088028038041 2058128118142 4028161 602701监测点编号9 月 10 日9 月 29 日10 月 9 日图52018 年总有机碳含量与监测点关系图Fig.5Relationshipbetweentotalorganiccarboncontentandthatateachmonitoringsitein20181154中国岩溶2023年与沿着望乡台断层的上升水流在冰碛碎石层内汇合后,造成水中 TOC 升高,于地表形成泉群后这种异常便被监测到。因黄龙沟西侧转花池内的 6 处泉口(转花池 16 号泉)和黄龙沟东坡泉群同源,均为受望乡台断层控制的上升泉,故在转

34、花池多处泉口至黄龙沟东坡泉群的范围出现了线状 TOC 异常带,横贯黄龙沟。3.3黄龙核心景区钙华沉积能力3.3.1丰水期钙华沉积环境以 2019 年 7 月为典型月,代表丰水期水样,选取了 pH、温度()、钙(mgL1)、镁(mgL1)、钠HCO3PCO2(mgL1)、钾(mgL1)、氯 化 物(mgL1)、(mgL1)、硫酸盐(mgL1)、硝酸盐(mgL1)共计 10个指标,利用 PhreeQC 软件计算方解石饱和指数(SIc)和二氧化碳分压,用以评估水体钙华沉积的能力。钙华的沉积主要起因于水中 CO2的大量释放,造成溪流自黄龙泉泉口向下游方向水的二氧化碳分压下降,pH 和方解石饱和指数 S

35、Ic 升高20。表 4 则是评价钙华沉积能力主要指标的测量和计算结果。由表 4 可知,转花池泉群方解石矿物呈未饱和状态(SIc0(表 4),处于过饱和态,这和多年平均降水量处于较低水平,无足够的水量稀释离子浓度,使得方解石处于过饱和状态有关;2019年以后降雨量激增,稀释效应明显,转花池泉群属于未饱和状态(SIc0,表 3)。转花池内钙华沉积减弱,五彩池后缘沉积作用有所减轻。由图 8 可知,2018 年 9 月下旬的降雨导致大量雨水混入水循环,使得方解石饱和指数降低,稀释效应较为明显,降低了钙华的沉积速率,黄龙沟804 号点的水体 SIc 值已经降到0.13,具备了一定的钙华侵蚀能力,会对已成

36、型钙华的改造作用增强。1.21.00.80.60.40.200.28068018088028038041 2058128118142 4021 602701816方解石饱和指数/SIc9 月 10 日9 月 29 日图8监测点水体方解石饱和指数 SIc 变化图(2018 年)Fig.8ChangesofcalcitesaturationindexSIcinwateratmonitoringsitesin2018由上述分析,区内各水循环段的景观水仍具备一定的沉积能力,2018 年数据与 1991 年数据(刘再华)相比,SIc 值普遍下降了 20%左右(水体 SIc 普遍在 1 左右),2019

37、年下降更多,强降雨的稀释作用较为明显。4结论(1)转花池泉群以高二氧化碳分压、高重碳酸盐、高钙为主要特征,提供区内钙华沉积的主要钙源和碳源,与黄龙后沟地表水一同构成驱动区内钙华景观发育演化的水源。黄龙沟的水量补给来源主体为降雨,转花池泉群的水量补给来源则主要是冰雪融水,但转花池的水量包含上游黄龙沟冰碛台地垂向入渗补给的部分。(2)19992017 年 18 年间,转花池流量保持稳定状态。20182020 年之间转花池流量出现一定程度的增长且已到峰值,20212023 年间已经出现缓慢下降趋势。综合来看,转花池泉群流量稳中有增且已到极值,水质极为稳定。(3)2018 年转花池出现 TOC 异常高

38、值,主要原因是来自黄龙沟上游三道坪至头道坪一带的放牧活动,导致牛群粪便中产生的大量有机碳,通过地下水运移影响了转花池泉群,造成钙华沉积速率下降,因此,建议加强对钙华源泉的保护,扩大保护区范围,减少放牧活动对钙华泉群的影响。(4)区内各水循环段的景观水仍具备一定的沉积能力,2019 年 SIc 值下降,与强降雨的稀释作用有关,随着降雨量激增,稀释效应明显,转花池泉群属于未饱和状态(SIc0),转花池内钙华沉积减弱,五彩池后缘沉积作用有所减轻。参考文献刘再华,田友萍,安德军,王海静,唐淑,张金流,孙海龙,刘彦,张清明.世界自然遗产四川黄龙钙华景观的形成与演化J.地球学报,2009,30(6):84

39、1-847.LIUZaihua,TIANYouping,ANDejun,WANGHaijing,TANGShu,ZHANGJinliu,SUNHailong,LIUYan,ZHANGQing-ming.Formation and evolution of the travertine landscape atHuanglong,Sichuan,one of the World Natural HeritagesJ.ActaGeoscientiaSinica,2009,30(6):841-847.1刘再华,袁道先,WDreybrodt,USvesson.四川黄龙钙华的形成J.中国岩溶,1993,

40、12(3):185-191.LIUZaihua,YUANDaoxian,WDreybrodt,USvesson.Thefor-mation of tufa in Huanglong,SichuanJ.Carsologica Sinica,1993,12(3):185-191.2刘再华,游省易,李强,张美良.云南白水台钙华景观的水化学和碳氧同位素特征及其在古环境重建研究中的意义J.第四纪研究,2002,22(5):459-467.LIU Zaihua,YOU Shengyi,LI Qiang,ZHANG Meiliang.Hydrochemical and isotopic characteri

41、stics of tufa in theBaishuitaiscenicareaofYunnanandtheirimplicationsforpale-oenvironment reconstructionJ.Quaternary Sciences,2002,22(5):459-467.3刘再华,袁道先,何师意,曹建华,游省易,WDreybrodt,USvensson,KYoshimura,RDrysdale.四川黄龙沟景区钙华的起源和形成机理研究J.地球化学,2003,32(1):1-10.LIU Zaihua,YUAN Daoxian,HE Shiyi,CAO Jianhua,YOUShe

42、ngyi,WDreybrodt,USvensson,KYoshimura,RDrysdale.Origin and forming mechanisms of travertine at HuanglongravineofSichuanJ.Geochimica,2003,32(1):1-10.4姜泽凡,刘艳梅,胥良.黄龙钙华景观形成及演化趋势研究J.水文地质工程地质,2008,35(1):107-111,116.5第42卷第6期刘馨泽等:黄龙核心景区水环境动态特征及钙华沉积能力分析1157JIANGZefan,LIUYanmei,XULiang.Astudyoftheformationande

43、volutiontrendoftheHuanglongtravertinelandscapeJ.Hydrogeology&EngineeringGeology,2008,35(1):107-111,116.刘海生,周训,张彧齐,海阔,余鸣潇,谭梦如,尚子琦.温泉钙华沉积的影响因素J.中国岩溶,2020,39(1):11-16.LIU Haisheng,ZHOU Xun,ZHANG Yuqi,HAI Kuo,YUMingxiao,TANMengru,SHANGZiqi.Abriefreviewonthefactorsaffectingdepositionoftravertinesinhotspr

44、ingsJ.Car-sologicaSinica,2020,39(1):11-16.6FoukeBW.Hot-springsystemsgeobiology:AbioticandbioticinfluencesontravertineformationatMammothhotsprings,Yel-lowstoneNationalPark,USAJ.Sedimentology,2011,58(1):170-219.7董发勤,代群威,饶瀚云,王富东,赵学钦,蒋忠诚,张强,李博文,AlexanderIMalov,EnricoCapezzuoli,AugustoAuler.黄龙与黄石钙华微生物沉积作

45、用比较研究J.中国岩溶,2021,40(2):264-272.DONG Faqin,DAI Qunwei,RAO Hanyun,WANG Fudong,ZHAOXueqin,JIANGZhongcheng,ZHANGQiang,LIBowen,AlexanderIMalov,EnricoCapezzuoli,AugustoAuler.Compar-ativestudyonmicrobialdepositionoftravertineinHuanglongscenic area and Yellowstone National ParkJ.CarsologicaSinica,2021,40(2)

46、:264-272.8赵晓夏,李琼芳,董发勤,代群威,宋娜,董鹏举,崔杰,罗尧东,张强,XinZhang,ODriscollMike.雪宝顶流域黄龙“8.8”地震后短内主要水环境变化特征J.中国岩溶,2021,40(1):77-87.ZHAO Xiaoxia,LI Qiongfang,DONG Faqin,DAI Qunwei,SONG Na,DONG Pengju,CUI Jie,LUO Yaodong,ZHANGQiang,Xin Zhang,ODriscoll Mike.Characteristics of waterenvironmentchangesinashortperiodafte

47、rthe8August2017earthquakeinHuanglong,XuebaodingwatershedJ.Carsolog-icaSinica,2021,40(1):77-87.9石岩.黄龙水环境特征与钙华景观演化趋势研究D.成都:成都理工大学,2005.SHIYan.Studyonthehydro-environmentalcharacteristicsandtravertineevolutionatHuanglongareaD.Chengdu:ChengduUniversityofTechnology,2005.10卢国平.四川黄龙-九寨自然风景区冷水型钙华成因的水文地球化学研究

48、J.矿物岩石,1994,14(3):71-78.LUGuoping.Hyrdrogeochemicalresearchofcold-watertraver-tine in Huanglong-Jiuzhai scenic spots,Sichuan ProvinceJ.JournalofMineralogyandPetrology,1994,14(3):71-78.11袁道先.碳循环与全球岩溶J.第四纪研究,1993(1):1-6.YUANDaoxian.CarboncycleandglobalkarstJ.QuaternarySciences,1993(1):1-6.12袁道先.“岩溶作用与

49、碳循环”研究进展J.地球科学进展,1999,14(5):425-432.13YUANDaoxian.ProgressinthestudyonkarstprocessesandcarboncycleJ.AdvancesinEarthScience,1999,14(5):425-432.胥良,姜泽凡,李前银.黄龙钙华景观演化特征及保护措施探讨J.地质灾害与环境保护,2007,18(4):79-84.XU Liang,JIANG Zefan,LI Qianyin.Study on characters ofevolutionandprotectionmeasuresofHuanglongcalc-s

50、interland-scapeJ.Journal of Geological Hazards and EnvironmentPreservation,2007,18(4):79-84.14姜泽凡,胥良,张文彬.黄龙钙华水来源研究J.地质灾害与环境保护,2007,18(3):72-75.JIANGZefan,XULiang,ZHANGWenbin.StudyonsourceofHuanglongcalc-sinterwaterJ.GeologicalHazardsandEnvi-ronmentPreservation,2007,18(3):72-75.15王海静.四川黄龙沟钙华沉积溪流的水化学和

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