岩溶地下水支撑生态系统（KGDEs）的生态水文特征与形成发育条件

Karst Groundwater-dependent Ecosystems (KGDEs) often occur in the forms such as springs, seeps, streams, riparian, wetlands and the associated hyporheic zones in Jinan karst development areas. This kind of eco-systems play an important role for the protection of groundwater environment, of which consists of stygofauna, vegetations and other groundwater-fed biological communities. First of all, the KGDEs will be detected and the related hydroecological characteristics will be analyzed based on hydrogeological information mining and groundwater fauna sampling in the selected typical karst area. Then, the connection between groundwater and GDEs will be also illuminated qualitatively and semi-quantitatively to identify the ecological contributions of groundwater to ecosystem function by hydrological simulation, groundwater seepage test, geochemical element analysis, and multiple isotope tracing as well as other methodologies. Considering varieties of environmental factors of climate, geomorphology, lithology, hydrogeological conditions, aquifer confinement, hydrofacies, recharge pattern, flow-path, groundwater quality, and stygofauna species, a conceptual model based on “coupled Hydraulic-driven and Ecological-contribution” will be set up for revealing the developing conditions of Karst Groundwater-dependent Ecosystems (KGDEs).

“岩溶地下水支撑的生态系统（Karst Groundwater-dependent Ecosystems，简称KGDEs）”，在济南常以泉水、溪流、河滩缓冲带（riparian）、湿地以及地表水-地下水交错带（hyporheic zone）等形态出现，该系统主要由地下水动物群（stygofauna）、植被和其它地下水补养生物群落组成，对地下水生态环境的保护起到重要作用。本项目选择济南市典型岩溶区，在水文地质调查基础上，利用地下水动物取样方法识别岩溶地下水支撑的生态系统，分析其生态水文特征；通过水文模拟、地下水渗流试验、地球化学元素与同位素示踪等多种技术手段，定性、半定量的揭示地下水与生态系统的水力联系；考虑气候条件、地貌、岩性、水文地质、地下水补给和渗流路径、地下水水质和动物种属等多种因素，建立基于“水力驱动和生态贡献”的概念模型，揭示岩溶地下水支撑生态系统（KGDEs）的形成和发育条件。

地下水支撑生态系统（GDEs）是指部分或全部依赖于地下水的生态系统，开展GDEs研究，对于了解GDEs的生态水文特征和过程具有重要学术价值，对于保护地下水生态环境、促进地下水可持续利用具有重要的现实意义。.（1）KGDEs地下水动物通常出现在岩溶通道、自流井、上升泉、含水层孔隙和潜流带孔隙中，通过抽水取样、网捕取样以及“无诱饵陷阱”取样，发现济南泉域常见的地下水生动物有中华新米虾、异钩虾、摇蚊幼虫、龙虱、粗腹摇蚊、狭萝卜螺、旋螺以及小土蜗等。.（2）采用遥感光谱分类分别叠加DWT模型、LWP模型、GgLWP模型的方法识别岩溶地下水支撑生态系统的潜在分布范围。岩溶潜流带的分布与NDVI、NDWI以及地形坡度均存在相关性。.（3）利用地下水位的调查数据、DEM数据，耦合遥感影像湿度图，在获得流域湿度图和岩溶地下水和第四系地下水等值线的基础上，进行叠加分析，能够绘制GDEs分布图。.（4）调查浪溪河流域典型岩溶地下水支撑生态系统（KGDEs）并分析其生态水文特征，运用基流分割法对泉流量进行水文图解模拟，能够量化地下水对生态系统的补给量；水化学指标的聚类特征能够表明地表水与地下水的相互作用程度；地下水无脊椎动物能够指示流域水环境状况。.（5）依托玉符河砂峪岩溶水循环试验场，通过水力联系试验、同位素示踪，结合分层水位、水化学数据，查明KGDEs地下水流系统特征：上层为张夏组岩溶地下水，部分以季节性泉水形式向沟谷排泄汇入玉符河；中层为馒头组浅层碎屑岩夹碳酸盐岩溶隙裂隙水，以顺层径流为主；下层为馒头组深层碎屑岩夹碳酸盐岩裂隙溶隙水，具有承压性。.（6）济南泉域KGDEs形成发育条件主要包括：泉域生态景观格局、降雨与泉流量、地下水化学类型以及河湖水系生态连通工程对地表水与地下水相互作用的影响，排泄区水生动物对硬度响应关系明显，敏感地下水动物有蜉蝣科、摇蚊科动物；潜流带水生动物对总硬度和氯离子、水温、电导率的响应关系明显，敏感地下水动物为医蛭科和线蚓科动物，KGDEs生态系统的生境状况良好。