（地质工程专业论文）九寨沟核心景区水循环系统研究.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 摘要 水循环是九寨沟核心景区这张四川省旅游名片的灵魂，“九寨沟会的水 会不会消失”成为社会各界非常关注的问题。本文以四川省“十五”重大 科技攻关课题九寨一黄龙核心景区景观形成的地质环境和水循环系统模式 测定、监测系统建立及景观保育技术应用研究课题为依托，在对九寨沟核 心景区景观进行现场调查的前提下，综合利用遥感、物探、室内试验等技术， 从现场勘查、室内测试和理论研究的角度，系统地分析了九寨沟核心景区水 循环及转化规律，探索建立景区水循环均衡模型，试图预测其演化趋势，为 景区可持续发展提供参考。 本文从调查九寨沟核心景区的地质环境条件出发，从地形地貌、地质构 造、地层岩性角度分析了水景观的形成及分布特征，阐明了九寨沟北西向的 构造断裂和褶皱、古岩溶面是越流域水循环的基础，沟谷的形成是在早期冰 u 谷的基础上不同程度的受后期流水改造而成，长海水通过北西向断裂构造 向日则沟段补给；则查洼沟五彩池段通过北西向断裂向日则沟的日则保护站 泉群补给；丹祖沟向日则沟五花海段补给。接着重点分析了景区三水转化关 系，以及对长海、熊猫海的进行水均衡计算，阐明景区是独立水文单元，主 要接受大气降水补给。2 0 0 5 年全流域年降水量为4 8 0 2 7 9 5x1 0 m 3 ，九寨沟 沟口年总径流量为3 9 8 0 7 7 1x1 0 4 m 3 ，蒸发量约8 2 2 0 2 4 x1 0 4 m 3 ，景观水进出 量基本达到平衡。随后通过对气候、水的物理化学性质的研究，推测出九寨 沟景区温度变化的周期为5 1 年，目前处于高温阶段：降水存在2 4 年的变化 周期，目前处于降雨增高阶段，九寨沟景区的水量来源基本趋于稳定。最后 利用层次分析法，综合考虑岩石、构造等8 个评价因子，对九寨沟核心景区 水景观稳定性进行评价，得出九寨沟核心景区水景观目前正处在地质环境稳 定期的结论。 关键词；九寨沟；水循环；水均衡；地质环境：环境保护 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 i 页 a b s t ra c t a st h eh y d r o l o g i cc y c l ei nj i u z h a i g o uc o r es c e n i cs p o ti sat o u r i s t c a r ds o u lo fs i c h u a np r o v i n c e ，“w e a t h e ro rn o tw a t e ro ft h ej i u z h a i g o u w o u l dd i s a p p e a r ”h a db ep a yc l o s ea t t e n t i o nt ob yp e r s o n a l i t i e so f v a r i o u sc i r c l e s t h i st h e s i ss u p p o r t e db yt h ea p p l l e dr e s e a r c ht o p i c a b o u tj i u z h a i - h u a n g l o n gc o r es c e n i cr e s o r t ，w h i c hd e t e r m i n el a n d s c a p e g e o l o g i c a l e n v i r o n m e n ta n dh y d r o l o g i cc y c l es y s t e mm o d e l ，a n d b u i l d i n g - u pam o n i t o r i n gs y s t e m , a n dh o wt op r o t e c to rr e s u m et h i s s c e n i cs p o t s u c ht o p i ci so n eo ft h es i c h u a np r o v i n c eg o v e r n m e n t t e n t h - f i v e y e a r si m p o r t a n t t a c k l e k e yp r o b l e m s i ns c i e n c ea n d t e c h n o l o g yt a s k o nt h ep r e m i s e o ft h es i t ei n v e s t i g a t i o na t j i u z h a i g o u c o r e s c e n i cl a n d s c a p e ，t h et h e s i sc o m p r e h e n s i v e u t i l i z a t i o nw i t hr st e c h n o l o g y ，p h y s i c a lp r o s p e c t i n gt e c h n o l o g y ，a n d i n d o o rt e s tr e s e a r c ha n ds oo n t h e np r o c e e d sf r o md i f f e r e n ta n g l e s s u c ha ss i t er e c o n n a i s s a n c e d o o rt e s t i n ga n dr e s e a r c ho fs t u d y 。t h i & t h e s i sm a k eas y s t e m a t i cs t u d ya b o u th y d r o l o g i cc y c l ea n d1 a wo fw a t e r t r a n s f o r mi nj i u z h a i g o uc o r es c e n i cs p o t i nt h ee n d ，t h et h e s i st r i e s t os e a r c h i n gs e t u pt h eb a l a n c e dm o d e lf o rs c e n i cw a t e rc y c l ea n d f o r e c a s tt h et r e n do fs c e n i ce v o l u t i o n t h ea b o v ew o r k sa r ef o rt h e g o v e r n m e n td e v e l o p i n gt o u r i s tr e f e r e n c ea tj i u z h a i g o us c e n i c t h et h s i sp r o c c e d sf r o mt h eg e o l o g i c a ls u r v e yi nj i u z h a i g o uc o r e s c e n i c ，t h e ns y s t e m a t i c st h ef o r mo fw a t e rs c e n i ca n dt h ed i r t i b u t e f e a t u r e sd i f f e r e n tf r o mt h et e r r a i na n dit sf e a t u r e s ，g e o l o g i c a l s t r u c t u r e ，s t r a t u ma n dp r o p e r t i e so fi t sr o c k s s e c o n d l y ，e x p l a i nt h e b a s e so fo v e rw a t e r s h e di nj i u z h a i g o ua r e 孙s t r u c t u r a lf r a c t u r e s f o l d sa n dp a l e o z o i ck r a s tl a y e r j i u z h a iv a l l e yi sf o r m e df r o mt h e l a s t e rf l u v i a ld e n u d a t i o nt h a tb a s e do ne a r l yg l a c i e ruv a l l e y w a t e r s u p p l yc h a n g h a it or i z ev a ll e yb yn wf a i l u r es t r u c t u r e w a t e rs u p p l y w u c a i c h iz e z h a w at os e c t i o nv a l l e ys p r i n g si nr i z ep r o t e c ts t a t i o n i nr i z ev a l l e ys e c t i o n w a t e rs u p p l yf r o md a n z h uv a l l e yt ow u h u a h a i s e c t i o ni nr i z ev a l l e y t h e ni tl a i ds p c i a ts t r e s so na n a l y s i n gt h e r e l a t i o nb e t w e e na t m o s p h e r ep r e c i p i t a t i o 玛s u r f a c ew a t e ra n dg r o u n d w a t e r a c c o r d i n gt oi t sc h a r a c t e r s ，t h ea u t h o r c a l c u l a t e sw a t e r b a l a n c eo fc h a n g h a ia n dx i o n m a o h a i t h e r ea r e i n d i c a t i o nt h a t j i u z h a i g o us c e n i cs p o ti sas e p a r a t eu n i to fh y d r o l o g i c a lc i r c u l a t i o n w h i c hm o s tr e c e p t i o na t m o s p h e r ep r e c i p i t a t i o n i n2 0 0 5 ，b e c a u s e a m o u n to fp r e c i p i t a t i o ni nj i u z h a i g o ui s4 8 0 2 7 9 5 1 0 4 3a n dt o t a l r u n o f fi nj i u z h a i g o uv a l l e ye x i ti s3 9 8 0 7 7 1 i 0 。m 3 ，a n de v a p o r a t i o n c a p a c i t yi s8 2 2 0 2 4 1 0 4 m 3 ，s ot h a ti ta r ee q u i l i b r a t i o nb e t w e e n w a t e r o u t p u ta n df l o o d i n g q u a n t i t yi nj i u z h a i g o us c e n i cs p o t s u b s e q u e n t l y ， t h ea u t h o rc a l c u l a t et h ep e r i o d i cc h a n g eo ft e m p e r a t u r ei nj i u z h a i g o u s c e n i cs p o ti s 5 1y e a r sa n da tt h eh i g h e s tt e m p e r a t u r es e c t i o nn o w i t i ss i m i l a rt ot h et e m p e r a t u r et h a t t h ep e r i o d i cc h a n g e o f p r e c i p i t a t i o ni s2 4y e a r sa l s o ，a n da tt h ee n h a n c i n gs e c t i o nn o w o n t h ew h o l e ，w a t e ry i e l do fj i u z h a i g o uc o r es c e n i ca r eb a s i c a l l yt r e n d t os t a b l es t a t e i nt h ee n d u s i n ga p h ( a n a l y t i c a lh i e r a r c h yp r o c e s s ) a n d c o m p r e h e n s i v e c o n s i d e r a t i o n8e v a l u a t ef a c t o r ss u c ha s r o c k s ，s t r u c t u r ea n ds oo n ，t oe v a l u a t et h es t a b i l i t yo ft h ej i u z h a i g o u s c e n i cw a t e rl a n d s c a p e ，t h ea u t h o rr e a c hac o n c l u s i o nt h a tj i u z h a i g o u s c e n i cb ea tt h eg e o l o g i c a le n v i r o n m e n ts t a t i o n a r yp h a s en o w k e yw o r d s ：j i u z h a i g o u ：w a t e rc y c l ：w a t e rb a l a n c ：g e o l o g i c a l e n v i r o n m e n t ；e n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o n 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 第1 章绪论 1 1 研究背景及研究意义 九寨沟风景名胜区属世界级旅游精品和旅游目的地，拥有世界自然遗 产、国际生物圈保护区、绿色环保2 l 世纪三项国际桂冠，被誉为“人间仙 境”、。童话世界”，在四川乃至全国的旅游界均处于十分重要的地位。2 0 0 3 年，四川省人民政府在提出开展大九寨国际旅游区建设，并以此为依托带动 全省旅游产业的加速健康发展。截止目前，国家对九寨一黄龙地区基础设施 的投入总资金已达数十亿，并将继续投入近百亿建设“大九寨”，力促九寨 黄龙景区实现“可持续发展”和“人与自然和谐相处”。因此，深入研究九 寨沟的水循环，确保景区景观的科学开发与保护，具有较大的科学意义和现 实意义。 近年来，由于全球变暖，局部区域长期干旱，九寨景区已受到不同程度 的影响，景区景观不同程度的变异，局部地段水量明显变化等问题，出现了 “九寨沟水会不会干枯”、“九寨沟的水是否会变质受污染”等系列疑问，引 起了中央、四川省委省政府的高度重视和社会各界对于资源的保证程度、可 持续发展利用问题的担忧。因此，尽快开展九寨核心景区水资源及生态地质 环境等方面的研究势在必行。 2 0 0 4 年4 月，四川省“十五”重大科技攻关课题九寨一黄龙核心景区 景观形成的地质环境和水循环系统模式测定、监测系统建立及景观保育技术 应用研究课题正式立题研究。本论文正是依托此课题中的水循环子课题， 结合社会实际需求和学校所学理论知识，积极探索九寨沟水循环规律，提出 一些科学发展的建议和意见。 因此，所谓九寨沟核心景区水循环系统研究就是综合考虑九寨沟核心景 区系统内的各个要素，考虑这些要素的相互作用、时空变化情况和水资源的 形成演化规律，为九寨沟核心景区生态系统良性发展、为四川旅游经济发展 提供科学依据盟“。 1 2 国内外研究现状 目前，国内外对水循环系统的研究均给予高度重视，主要的研究热点有 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 全球变暖与水文循环闯题、气一陆面一海洋水循环相互作用与耦台问题、陆 地水循环与水文生态问题、适应全球变暖与水循环变化问题等。 1 2 1 国际水循环系统研究现状 在国际方面，特别是9 0 年代以后，通过一系列国际研究计划的实施， 如国际地圈生物圈( i g b p ) 的“水循环的生物圈”方面核心计划( b a h c ) ， 世界气候变化( w c r p ) 的全球能量与水循环实验( g e w e x ) ，又如日本的“健 全的水循环系统研究”、瑞典的“一维土壤一植被一大气传输模式研究” ( s w a t ) 、德国开展水文学区域研究、澳大利亚开展的从l 小时到1 年的大 气与陆面间能量和水交换研究项目、印度的陆地一海洋一大气耦合模式等研 究等，在不同尺度上，对水文循环进行研究。 一是中小尺度水循环系统研究：研究范围一般小于2 0 0 k m ，主要研究水、 热通量从大气进入不同植物、积雪场、不同土壤和不同水体后的迁移机理。 发展从植被到大气环流模式网格单元时空尺度上的土壤一植被一大气系统 中能量和水的通用模式( s v a t ) 。具有代表性的研究成果是农业水循环模拟 模型( a c r u ，a g r i c u l t u r a lc a t c h m e n t sr e s e a r c hu n i t ，s c h u l z e ，r e 1 9 9 5 ) ， 它是一个多用途的具有物理概念的确定性模型。 二是中q 尺度水循环系统研究：研究范围为2 0 0 2 0 0 0 1 m ，主要利用遥 感技术研究植被一水的可利用性一蒸散发一气候之间的关系；利用大气环流 模式研究水循环对下垫面变化的响应，修正大气环流模式，预测区域环境变 化、区域开发对水循环的影响。目前研究表明，在2 0 0 2 0 0 0 1 m 尺度上地表 的非均一性，能形成强烈的大气对流。区域尺度上植被叶面的季节性变化对 全球尺度的温度和降水( 特别是高纬度地区) 影响很大。高纬地区的温度与 赤道的降水存在遥相关。陆地表面参数的变化对亚洲季风的形成、演化和强 度有重要影响( x u e ，1 9 9 9 ) 三是大尺度水循环系统研究：研究主要关注大气圈一水圈一冰雪圈一岩 石圈一社会圈的水循环的综合影响研究利用g c f s 、遥感技术、世界气象观测 网来预测水循环变化；模拟全球水循环及其对大气、海洋、陆面的影响；利 用大气与陆面特征的全球观测值确定水循环和能量循环。如1 9 9 2 年美国把 大陆水循环列入全球变化研究计划，认为“对较大区域和大陆尺度区域上水 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 运动过程韵”，“大陆水循环由于它与生物、物理、化学和地质过程以及人 类作用之间的极为复杂的相互作用，使之成为全球水循环中最为关键的子系 统。”加拿大、英国、澳大利亚、日本、德国等科学家正在的参加( g e w e x ) 在密西西河流域的国际大型科学技术项目也属于此类研究“o “1 “”。 1 2 2 国内水循环系统研究现状 近年来，我国水文科学研究取得了很大的变革和发展，但与国际前沿相 比在不同尺度水文循环及其界面过程方面的研究仍较为薄弱。从2 0 世纪9 0 年代开始，我国开始重视大陆尺度水循环演化与区域地下水演化研究，1 9 9 4 年两院院士张宗祜首先在国内提出开展“大陆水圈水循环演化研究”的科学 建议，从此拉开了我国大尺度水循环研究的序幕，国家攀登计划、国家“九 五”和“十五”计划、国家“9 7 3 ”计划、国家自然科学基金、以及国土资 源部、水利部等各部委科研计划都安排了一些涉及水循环问题的科研项目。 这些研究计划的实施和正在实施，为水循环的研究奠定了基础，也取得了一 些突破性的进展研究成果。 一是在水文循环要素研究进展方面，代表性的研究成果有： 在降水量研究方面，对“暴雨时空分布统计循环研究”、“研究暴雨中 期预报研究”等，取得一些有价值的新成果。 在径流研究方面，对流域产流理论、计算方法以及模拟模型研究，尤其 是，数值地貌学的理论和方法被应用于流域汇流研究，取得了一些成果。 在蒸发研究方面，关于作物蒸腾土壤与潜水蒸发的研究取得较大进展， 提出了一些计算新公式。 二是在水文循环过程研究进展方面，代表性研究成果有： “土壤一植物一大气系统水分运移界面过程研究”( 刘昌明等，1 9 9 7 ) ， 。陆地水循环与缺水地区生态恢复机理问题”( 于强，2 0 0 6 ) ，“陆面过程 和模式的研究”( 孙菽芬等，2 0 0 2 ) ，“全球变化的水一碳循环模式问题” ( 季劲钧等，2 0 0 2 ) ，“土一根界面过程对单根吸水的影响研究”( 黄明斌 等，1 9 9 7 ) 等。“土壤水势一植物叶面水势一蒸腾速率关系研究”( 邵明安 等，1 9 9 6 ) 。 我国水文循环过程的另一个研究方面是全球气候变暖与水循环的关系 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 研究。如“全球变暖、水循环加快与谨北气候由暖干向暖湿的转型问题”( 施 雅风，2 0 0 1 等) ，提出了以1 9 8 7 年左右为界，西北地区的气候由暖干向暖湿 转型的看法；“全球变暖与海一陆一气相互作用”( 吴国雄等，2 0 0 5 ) ；。海 洋在全球气候变化中的作用”( 胡敦欣等，2 0 0 5 ) ，“气候变化对陆地水循 环影响研究的问题”( 刘春蓁等，2 0 0 4 ) ，指出目前主流的水文一气候模型 单向连接方法存在诸多问题，并提出了改进意见。 此外，对区域水分内循环过程的研究也取得了重要成果，揭示出在我国 自然条件下，当地蒸发的水分通过再循环形成的降水约占当地总降水量的 1 0 等新事实( 刘国纬等，1 9 9 6 ，1 9 9 7 ) 三是在水循环研究方法和技术手段方面，主要的研究进展有： 内陆河流域水资源转化关系的进一步认识与定量研究，在天然水循环的 大模式下又附加了人工水循环，进一步认识和研究了“以水为纽带形成的水 资源一社会经济一生态环境相互依存、相互制约的定量关系”；基于“单元 模型思想”，采用“水文系统识别方法”，提出水文系统与生态系统耦合的 模型体系；基于“水文系统识别理论”，从系统的角度，把水资源看成一个 系统，来定量研究水资源量的转化关系：水文非线性系统理论的研究与应用： 3 s 技术在水循环中的利用；提出了水资源可再生性的理论，是水资源承载力 和水资源可持续利用的一种突破性认识和发展；提出了干旱区水资源承载能 力的计算方法啪小1 - 【”。 1 2 3 九寨沟科学研究现状 在历史上，对九寨沟自然保护区进行科学研究并不多。她成为举世嘱耳 的旅游胜地之后，对九寨沟自然保护区的科学研究才开展起来。但对九寨沟 附近区域的考察工作还是比较多的。1 8 8 4 年至1 8 8 7 年，俄国人gp o t a n i n 和 m b e r e z o v s k i 从北面到平武、松潘和若尔盖区域，接近九寨沟；1 8 9 2 年一 1 9 0 4 年，英国人p m 仕a e 和b a i l e ye m 到达若尔盖，接近九寨沟；1 9 1 6 1 9 1 7 年，美国中亚调查队的r o yc 。a n d r e w s 沿长江北上，到达过秦岭地 区。我国学者在该区域的最早工作是1 9 5 9 年一1 9 6 1 年医学动物调查( 王酉 之等) 在平武王朗的工作，接近九寨沟：1 9 5 9 年一1 9 6 0 年我国南水北调考 察，在松潘、平武和若尔盖有工作记录。真正较系统的研究是1 9 8 0 年代以 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 后，九寨沟开展旅游活动以来所做的工作。主要集中在地质、水文、土壤、 景观成因等方面，如郭立言( 1 9 8 7 ) “九寨沟树正群海和黄龙沟五彩梯池的 成因”；范晓( 1 9 8 7 ) “九寨沟风光地貌成因探讨：旅游地学研究与旅游资 源开发”；杨逸畴等( 1 9 8 9 ) 。九寨沟地貌的基本特征、形成和演化”；张捷 ( 1 9 8 9 ) “九寨沟湖水色彩成因的初步研究”；郭卫星“九寨沟自然风景名胜 区形成过程中的地貌作用”( 硕士论文) ：李显明( 1 9 9 2 ) “九寨沟自然保护区 主要土壤类型发生学特征的研究”( 硕士论文) ；林致远等( 1 9 9 4 ) “九寨沟土 壤发生及地理分布规律研究”：范影年( 1 9 9 4 年) 所作的“四川南坪县扎如 沟旱石炭世岩关期地层新资料”；杨桓书等( 1 9 9 5 ) “四川隆康、塔藏含火山 岩地层时代新证据”；柳素清等( 1 9 9 6 ) “世界自然遗产九寨沟生态环 境与保护”：1 9 9 6 - 2 0 0 0 年，四川省地矿局的中华人民共和国生态地质说明 书一一1 ；5 0 0 0 0 九寨沟幅、则查哇幅( 内部资料) ；周绪纶( 1 9 9 8 ) “地质 环境恶化对九寨沟景观的影响”；陈茂勋等( 1 9 9 1 ) “四川省黄龙一九寨沟 高寒岩溶地质自然景观考察指南”；杨俊义等( 2 0 0 0 ) “九寨沟风景名胜区水 循环模式”；尹观等( 2 0 0 0 ) “四川九寨沟水循环系统的同位素示踪”；郭建 强等( 2 0 0 0 ) “四川九寨沟水循环系统研究”等。林秀丽( 2 0 0 2 ) “九寨沟湖 泊成因及动态特征研究”( 硕士论文) 。杨俊义( 2 0 0 4 ) “九寨沟黄龙地区景 观背景钙华的特征和成因探讨”( 硕士论文) 。“苏君博( 2 0 0 5 ) “九寨沟水文 地球化学特征及对景观演化影响研究”( 硕士论文) 。杨更( 2 0 0 5 ) “九寨沟 景观地质背景及成因研究”( 硕士论文) 。尽管这些研究并不十分系统，但为 了解和进一步研究九寨沟打下了基础。 1 2 4 九寨沟景区以往研究中存在的问题 在这些专家学者进入九寨沟一黄龙景区开展地质、地形地貌、水文、气 候、生物、旅游等方面的科学研究中，具有三个明显的特征： 一是侧重于基础和理论研究。如四川省地矿局先后开展的区域地质、地 球化学、水文地质基础调查工作：如四川省地震局开展的松潘一平武地区地 震地质调查工作等。耳前研究九寨一黄龙核心景区的地理底图，最大比例尺 仅为l ：5 万，没有1 ：2 0 0 卜1 ：5 0 0 0 或1 ：1 0 0 0 0 的地形图，且各研究单位使用 的景观参数尚不统一，制约着九寨一黄龙核心景区的研究精度，影响景区水 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 循环系统研究的深入。 二是侧重于宏观和定性研究。如四川省林业勘查设计研究院开展的九寨 沟国家级自然保护区总体规划，四川省地矿局开展的黄龙一九寨沟自然保护 区地质环境区划报告等。 三是侧重于个体和片面研究。即研究的对象和内容比较单一，研究的方 法和技术手段有限，研究地质只研究地质，研究生物的只研究生物，研究气 候的只研究气象，课题相关之间很少有联系和综合考虑，即使有也是停留在 表面上，停留在数据的引用上。这三个特征的存在在一定程度上影响了景区 科学研究的综合性和实用性。 由于水循环研究的不系统，对景区水循环系统客观规律掌握不全面，对 景观的形成、演化及稳定性难以作出科学的判定，也难以对景观的科学保护 和修复、旅游的合理开发和利用、景区的全面持续发展提供有针对性的、切 实可行的建议。 1 3 研究内容和方法 1 3 1 研究内容 本论文在广泛收集查阅九寨沟的地质、环境、生态、水文、气候等资料 的基础上，在对九寨沟核心景区现场调查和室内实验的项目背景下，对九寨 沟水循环系统进行了研究，主要内容有：调查九寨沟的自然地理、地质构造、 地形地貌、水景观及水文地质条件、核心景区水的赋存条件和径流条件；分 析九寨沟核心景区的水系统组成，包括固态水、地表水、地下水的空间分布 及“三水”的时空转化规律；研究各水文单元之间水的径、排、补关系；分 析探讨水循环系统与生态地质环境及钙华景观的内在联系，并探索建立水循 环系统的循环、转化的水均衡模型；研究地质历史演变、水的物理化学性质 的年变化、多年变化，并根据其特征变化进一步分析查清水系统的循环、转 化规律，预测其变化趋势；结合九寨沟景区景观的地质成因及形成机理，对 景观的演化趋势进行分析，预测评价景区景观的稳定性。 1 3 2 研究方法和思路 本论文拟采用多种方法相结合来进行，包括：资料收集、遥感解译、 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 水文地质测绘、测量、地下水动态观测、地球物理勘探、示踪试验、水文地 球化学研究等；通过以上技术方法对所获取的第一手资料再进一步进行景观 水系统及其监测系统方案等综合分析研究，建立景观水系统及监测网点 的空间数据库。 整个研究思路如图l l 。 查墨翌堡笙i - 卜叫查堡孳竺兰i。广；再鬲 三水转化特征 长海模型 熊猫海模型 水样分析 r _ 】e _ 一 均衡模型 侵蚀分析 亚铁分析 年变化 多年变化 稳定性评价 图l l九寨沟水循环系统研究技术路线框图 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 第2 章九寨沟核心景区自然概况与地质环境条件 2 1 自然概况 九寨沟自然 保护区位于四川 西北部，距成都约 4 1 0 k m ，距九寨沟 县城4 1 公里，其 地理坐标介于东 经其地理坐标介 于东经 1 0 3 。4 6 l1 4 “ 1 0 4 。0 3 7 0 4 “。 北纬 3 2 。5 4 7 1 3 ” 3 3 。1 6 1 3 ”之 间，行政区划属于 四川省阿坝州，地 理位置在九寨沟 县境内( 图2 1 ) 。 地处青藏高原东 缘岷山山脉南段 尕尔纳峰北麓，是 长江水系嘉陵江图2 - 1 九寨沟地理位置示意图 上游白龙江支流一条支沟。海拔2 0 0 0 4 3 0 0 米。 九寨沟核心景区面积7 3 1 0 6 k m 2 。九寨沟核心景区主要以高山湖泊群和 瀑布群为其特色，景观主要集中分布在树正沟、日则沟和则查哇沟三条沟内， 三沟呈“y ”字型排布，总长为5 0 余k m ，总面积6 2 0 0 0 公顷( 图2 2 ) 。 九寨沟的山水形成于第四纪冰川时期，现保存着大量第四纪古冰川遗 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 迹。九寨沟的地下水富含碳酸钙。湖底、堤岸、湖中生物残体上都富集沉淀 了大量的各种颜色的碳酸钙结晶，来至雪山和森林地表径流的活水异常洁 净、晶莹。 图2 - 2 九寨沟核心景区三维影像图 2 2 地质环境条件 西南交通大学硕士研究生学位论文第10 页 2 2 1 地形地貌 图2 - 3九寨沟核心景区微地貌图 西南交通大学硕士研究生学位论文第”页 九寨沟位于青藏高原和四j 1 盆地两大地貌单元的过渡地带，以高寒山地 与峡谷为主，属白水河流域山地区，区内平均海拔3 0 0 0 皿以上，呈南高北低 的地貌景观，起伏大，北侧九寨沟沟口海拔仅1 9 9 6 m ，南侧则查粱子一带海 拔最高4 7 8 9 m ，最大相对高差达2 7 0 0 m 以上，平均相对高差大于1 6 0 0 m ， 属高山峡谷地貌区。根据地貌海拔高度，区内地貌单元可划分为藏马龙里冰 蚀山地小区、则查哇岩溶流水侵蚀山地小区和荷叶流水侵蚀堆积山地小区 ( 见图2 - 3 ) ，进一步划分为高山，高中山和中山三种地貌类型，高山与高中 山的界线为海拔3 8 0 0 m ，高中山与中山的界线为海拔2 8 0 0 m 。 藏马龙里沟冰蚀山地小区。位于长海一原始森林以南到则查梁子的区 域，地貌外营力主要表现为高山寒冻风化和冰川作用。强烈的冰雪寒冻风化 和溶蚀作用。使岭脊地区形成了角峰、刃脊、峰丛，在山脚下因崩塌9 1 l j 形成 大片流石滩和崩塌裙带，并多处于活动状态，常沿山坡向下方缓慢运动。景 区内各大支沟海拔3 0 0 0 3 1 0 0 m 以上，均保留完好的u 型谷，宽8 0 4 0 0 m ， 平均2 0 0 r e ；长者可达1 5 k m ，短者仅数公里。在溶洞沟见有三次冰川形成的 u 型谷相互套叠，形成谷中谷，其谷底高程分别在4 1 0 0 m 、4 0 0 0 m 、3 9 5 0 m ， 相差约l o o m - 5 0 m ；宽度则在1 2 0 0 m 、7 5 0 m 、2 卯m 。在两条冰j | l 交汇处形 成典型的冰蚀湖，如碧么公盖海、图俄依海、藏马龙里海等海子。主u 谷两 侧，常见有长约l 2 k m 的冰川悬谷，二者高差1 0 0 2 0 0 m 。在u 型谷末端 多与冰斗相连，经测量计算，冰斗平坦指数为2 ，5 3 4 4 ，平均2 7 7 ，属典型 冰川冰斗。冰斗在区内高山上广泛见及，分布在3 8 0 0 3 9 0 0 m 的古冰斗，其 形态多不完整，破坏严重，显示老冰期遗留的产物，而分布在4 1 0 0 m 和4 2 0 0 4 3 0 0 m 的二期冰斗，基岩壁较新鲜，形态完好。 则查哇岩溶流水侵蚀山地小区。主要为海拔3 8 0 0 m 以下的山地，以发育 高寒岩溶地貌为特色。外营力以流水和岩溶作用为主，地表岩溶地貌以干谷、 溶斗、落水洞和钙华台地、钙华滩和钙华瀑布为特征，局部保存有冰蚀地貌。 荷叶流水侵蚀堆积山地小区。以中山为主，次为高中山偶见冰川作用 遗迹。以古溶洼、蚀余峰丛和灌丛钙华滩、钙华台地、钙华堤坝等地貌为主 要特征。流水侵蚀堆积地貌：以白水河、扎如沟为代表，河谷深切，河床狭 窄。阶地不发育，仅在河谷开阔处的凸岸见有零星的i 、i i 级阶地，其赢为 5 8 m 和2 0 m 。峡谷两侧的滑坡体和崩塌体、泥石流和泥石流堆积扇分布较 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 呈夏 多。扎奶沟长2 2 5 5 0 m ，高差2 5 0 2 m ，沟床平均缀比降为5 9 2 ，河网密度 低，约0 3 1 k m k m 2 ，河谷宽深比为2 8 ：1 ，地貌侵蚀力系数达4 9 8 5 ，表明 正处于强烈侵蚀切割的幼年晚期至壮年早期的地貌发育阶段。 2 2 2 地质构造 九寨沟、黄龙地区位于松潘一甘孜造山带与西秦岭造山带的结合部位。 以塔藏构造带和岷江断裂为界，北东部为西秦岭造山带( 包括摩天岭推覆体) ， 南强为松潘甘孜造出带( 图2 - 4 ) 。 1 0 3 1 0 4 l 惦1 0 6 1 0 7 一 舛一 、 西秦蛉 翘山带 若尔韭 康县 松工作区六i 。南坪躺 卢一 弋 潘 翟、孓i卜甩早羌哆多、 3 3 弋p 文墨 捧厦夕 j 3 ，甘 津_ 正一砭h 蒜秭豳 嚣 蠡曩孜 o z 橙潘 ) 磊 造 毛尔蓝 山 稽 镇扛关 0 2 3 2 。石表失 。北州 翌! 罗扭 茂暑。 1 0 3 。1 0 哇。l i 1 0 7 。 图2 - 4 工作区所处大地构造位置略图 岷江断裂雪山断裂虎牙断裂青川断裂荷叶一略阳断裂 根据研究区的地质演化、沉积构造、变形特征、变质作用及地貌形态的差异， 将九寨沟黄龙划分为南坪褶皱推覆构造岩片、塔藏构造带、九寨沟褶皱推覆 构造岩片、岷江断裂带、雪宝顶褶皱推覆岩片、雪山断裂带等六个构造单元， 构成“三带三片”的区域构造格局。九寨沟位于九寨沟岩片上，其物质组 成为古生界及三叠系碳酸盐岩建造。其构造线呈北西一南东向。由于地处摩 天岭地块的边缘，受不舄方向，不同应力的作用，产生叠掘变形，显示出叠 加褶皱的特征。并发育北东、北西、南北及东西向的四组断裂构造( 表2 1 ) ， 西南交通大学硕士研究生学位论文第13 页 为九寨沟水循环的发育创造了良好的条件( 图2 5 ) 。 表2 - - 1 九寨沟断裂构造主要断层特征表 形成 断层名称延续 产状及规模性质断层特征 时代 鹰瓜t 3 末 呈托西匍廷伸，长约 分布于丹祖沟、鹰瓜嗣至五彩池一带。癌瓜嗣一带 1 8 l 锄断层面倾向北逆断层 断层旁发育古钙华台地，证明曾有大量地下水在此 洞断层七 出露。断层发育的方向有利于则查洼沟水向日则沟 东。倾角5 0 。- 7 2 。 侧向径流 长海一悬泉t 3 柬 呈北蓖岛廷伸，长约 西起于扎玛莫德南侧，向南东经悬泉、原始森林、 1 5 l 咖，断层面倾向4 7逆断层 长海至依夷沟一带。本条断层的发育方向也十分有 沟断层川 利于长海上游地表水以地下径流方式补给到原始森 。倾角6 7 。一7 2 。 林一带 展布于九寨沟西侧山坡至日则沟一带。北起于丛桠 西侧山坡，向南经羊峒宾馆一日寨沟一日刚保护站 近南北向延伸，长约至五花海，沿走向呈波状弯曲。本断层通过的地方均 九寨淘 t 3 末 2 5 k i n ，断层面倾向9 0 为负地貌，岩石破碎，裂隙发育。产状零乱。断裂 断层电一1 0 0 。倾角7 0 。一7 5 逆断层 带中的石英电子自旋共振测年表明断裂形成于第 三纪，在第四系仍继续活动。由于断裂带岩石楣对 较软弱，敲九寨沟现今的沟谷地貌正是沿此断裂发 育的 近南北向展布长约 分布于芦苇海东侧山坡则查洼、下季节坶、沃斯 则查洼断 t 3 来 2 9 k i n ，断层倾向2 5 0 。 喀雄及长海一带。在下季节海分又成i 珥条，一条冶 - - e一2 8 09 ，倾角7 04 7 8 逆断层 沃斯喀雄一带分布，另一条由下季节簿经上季节海 延伸至长海一带。本断裂发育方向有利于则查洼沟 的地下径流通道发育 藏马龙里t 3 束 呈东西向延伸，长3 l q n 断层面倾向3 5 1 。，倾角逆断层 分布于藏马龙里沟上游造成藏马龙里沟上游岩石 沟断层 破碎，有利于岩溶发育 6 6 。 t 3 束 延伸北东向，层面产状平推断 沿长海至树则粱子北侧山坡一带分布。其特征有= ： 长海断层 其一，造成长海基岩破碎。有利于长海水向深部渗 - - e 不清楚 漏：其二，长海上游地下水沿断裂直接补充至长霹 犀牛海断t 3 来 北西向延伸，长约 分布于树正沟西侧，沿达戈山南侧通过。本断层易 l o k m ，断层面倾向南逆断层形成树正沟西侧地下水通道，使其径流至犀牛海西 层川 西，倾角5 0 。 侧的甲里甲格泉 干孜公盖r 3 东 北西向延伸，长约6 4平推断 分布于干孜公盖东侧。造成溶洞沟上游岩石破碎， 断层川 k m ，断层面产状不清楚层 有利于岩溶发育 芦苇海断t 3 束 延伸北蓖向，长约7 k m ，性质不 分布于芦苇海俄罗布山之间，通过黑果沟。在黑 果沟中发育钙华台地，证明曾有地下水活动，本断 层e 断层面产状不清明断层 层具有较强的导水性 图2 5九寨沟景区地质构造简图 西南交通大学硕士研究生学位论文第15 页 2 3 水景观现状 2 3 1核心景区景观的类型及构成特征 九寨沟景观是以举世罕见的高山高寒区岩溶地质地貌景观为特色，在 特殊的地质和水文背景条件下，形成了以绚丽多姿的岩溶堰塞湖群、钙华滩 流、钙华瀑布、钙华彩池等为主的，包括古生物化石景观、地质剖面景观、 地质构造景观、洞穴与洼地景观、第四纪冰川遗迹景观、地质灾害遗迹景观、 山岳地貌景观、矿物岩石景观、奇特与象形山石景观、峡谷地貌景观等的景 观组合。景观主要集中分布在则查洼长海以下，日则沟原始森林以下和树正 盆景滩以上的沟段( 图2 6 ) 。 西南交通大学硕士研究生学位论文第16 页 ( 1 ) 景观分类 图2 - - 6 九寨沟水景观分布示意图 西南交通大学硕士研究生学位论文第17 页 九寨沟核心景观可分为层湖( 海子) 、叠瀑两大类( 表2 2 ) 。层湖由源 头地区冰川侵蚀作用形成的冰斗湖和中、下游景观湖泊构成。叠瀑可分为古 ( 于) 钙华堆积台地和钙华( 流水) 瀑布两种景观类型。 表2 - 2 九寨沟层湖叠瀑景观分类简表 景观点分布位置景观名称成因与特征( 作用) 分类 绿海子 冰斗湖 则查哇长海上游 达俄海 沟 园海子 ( 长海仙女池冰碛堰塞 上游水长海长海水源保障与调节层 量丰沛；湖 下游已 五彩池 断流)长海下游 上季节海 下季节海 原始森林以藏马龙里海 上 藏马龙里沟钙华台地发育钙华漏斗叠 悬泉 壤 草海有淤塞层 天鹅海发育钙华漏斗，湖水渗失 湖 日则沟 塞瓜漏钙华台魄叠瀑 ( 水量箭竹海有稳定地下水补给，有淤塞层 丰盈，主 原始森林 熊猫海地表水补给，水位年变幅大 湖 体景观 蜀? 暴礤 叠瀑 分布区) 诺日朗 五花海有稳定地下水补给，冬季不结冰 层 金铃海 湖 珍珠滩瀑布叠瀑 镜海有淤塞，有稳定地下水补给层 诺日朗群海发育钙华漏斗湖 诺日朗瀑布叠瀑 犀牛海有稳定地下水补给层 老虎海 湖 树正沟( 九寨沟主沟) 树正瀑布叠瀑 ( 水量丰盈，主体景观分 树正群海 布区) 卧龙海 火花海水位年交幅大 层 双龙海 湖 芦苇海有淤塞 西南交通大学硕士研究生学位论文第18 页 盈2 - 7 水蓉统分区圉 1 树芷水系统2 长海一五彩池一下季节海子水系统3 下季节淘 诺日朗子水系统 4 熊猫海 ( 及上游区域) 子水系统5 珍珠滩予水系统 6 诺日朗子水系统7 丹祖沟水系统 西南交通大学硕士研究生学位论文第19 页 ( 2 ) 水循环系统构成 根据九寨沟流域溪沟流量变化特征及水化学动态变化规律，结合区内地 形地貌、地质构造、水文特征等，对全流域进行了水循环系统的划分。 以诺日朗瀑布为界，其北为树正水系统( i ) ，其南划分为则查洼水系 统( i i ) 、日则水系统( ) 、丹祖沟水系统( i v ) 三个水系统。流域面积依 次为：1 8 8 5 1 7h a ，2 2 1 0 9 6h a ，1 7 1 5 3 1h a ，7 4 3 5 1h a ( 图2 7 ) 。 树正水系统( i ) 为九寨沟流域北部汇水单元，其接受流域南部地下水 与地表水的汇入，各水点在p h 值、矿化度、阴阳离子含量等方面与则查洼 和日则次级含水单元的湖泊水有相近似的化学特征 则查洼水系统( ) 以水体的相对连续性和水力联系又可将则查洼