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夏日元1，2，罗伟权1，2，唐建生1，2，李兆林1，2
（1.中国地质大学（北京），北京100083；2.中国地质科学院岩溶地质研究所，桂林 541004）
作者简介：夏日元（1963—），研究员，岩溶资源与环境研究中心主任，长期从事岩溶水资源和生态环境调查研究工作。
摘要：针对桂中峰林平原岩溶区水资源环境特点，提出了“挖井钻孔、节水灌溉与发展高效农业”相结合的水资源可持续利用模式。即挖井钻孔，建设抽水型地下调节水库，解决区域性干旱问题；节水灌溉，发展节水型生态农业，提高取水和供水经济效益；调整用地结构，水资源调蓄—高效种植—高效养殖—生态建设相结合。水资源开发有四方面具体措施：①碎屑岩补给区兴建山塘联合水库，解决城镇供水问题；②寻找径流带打机井，解决分散居民供水问题；③挖大口井开发表层岩溶系统地下水，解决农业灌溉用水问题；④地下水溢出带修建排涝和供水渠网，供水与防涝相结合。
关键词：水资源；可持续利用；峰林平原；桂中
桂中峰林平原岩溶区主要分布于广西中部和东北部，涉及约20个岩溶县（市），总体特征为：地形平坦，耕地连片，地下水埋藏浅，水资源和光热资源丰富，是岩溶区不可多得的农业基地。本文以广西宾阳县新埠江流域为例，在1/5万水文地质和环境地质调查的基础上，在考虑水资源开发利用与生态建设和经济发展相结合原则的前提下，进行了岩溶水资源综合开发利用规划，提出了不同岩溶环境类型区水资源开发利用方式和具体措施。并通过示范，实现了以水资源的可持续利用，支持当地社会经济的可持续发展。
1 水资源环境特征
（1）地质条件。区内出露的地层有寒武系、泥盆系、石炭系、二叠系、白垩系和第四系。以碳酸盐岩岩性为主，其分布面积占流域总面积的75%，碎屑岩分布于边缘地带。褶皱宽缓，地层产状平缓；断裂构造偏少，主要有北东向发育的4条断裂带，它们切断了向斜翼部地层，使泥盆系—石炭系的碳酸盐岩地层呈叠瓦状重复出现。这些特征控制了区内岩溶发育和水资源分布的总体格局。
（2）地形地貌及耕地资源条件。碎屑岩组成的地貌多为中高山，标高200～300m，最高峰为673m；碳酸盐岩区则为典型的孤峰、残峰溶蚀平原，标高90～105m，地势平缓开阔。土层厚度0～10m。耕地面积占土地总面积的15%～20%，其中水田占耕地的60%～70%，旱地占耕地的30%～40%。人均耕地0.08hm2左右，高于西南岩溶区平均水平。
（3）土壤特性。由于渗漏、淋溶作用强，致使土壤结构疏松，涵水、保肥能力差，调节功能弱，土壤养分流失严重。有机质含量一般小于1%～2%，土地瘦瘠，低产田地多。
（4）岩溶发育特征。岩溶发育强烈，裸露区石山峰体上多见有数层溶洞，脚洞、侧洞、穿洞和岩溶泉较为普遍；覆盖区溶蚀—堆积残丘平原上，表层岩溶系统的岩溶化极强，漏斗、竖井、落水洞、地下河天窗、溶洞和地下河管道等构成物质与能量迅速渗漏转移的复杂介质结构；局部地势较低部位常形成宽而浅的洼地，石芽、“石海”遍布。
（5）水文地质条件。地表除水系干流外，多无常年性水流。碎屑岩地区和峰丛山区为地下水的补给区，峰林平原为径流区，孤峰平原则为溢出带。地下浅部水位变动带附近横向洞穴比较发育，溶隙比较均一。地下水以分散的水平运动为主，水力坡度缓，具有基本统一的潜水位；饱水带发育岩溶地下河系统，一般汇水面积较大，以集中排泄为主，非均一性强；大气降水、地表水和地下水交替强烈，地下水动态不稳定；地下水埋藏较浅，枯季水位埋深10～30m，雨季仅数米甚至溢出地表。
（6）干旱缺水状况。降水时空分布不均，农作物需水高峰期（4～5月和9～10月）降雨量偏少，旱灾频繁。据多年资料统计，春旱出现频率为25.9%，秋旱频率为19.1%。水利设施不足，地表水利工程所需投资大、运行成本高，地下水开发利用率仅有20%～30%，耕地有效灌溉面积仅占50%左右。流域内年平均受旱面积达60万hm2，平均每年减收粮食18.34万t，减收甘蔗55.41万t，经济损失超过10亿元。黎塘镇有647hm2水田因缺水而改为旱田，每年缺水量为340万m3；和吉镇51个自然村中尚有43个自然村和镇政府所在地饮水未解决，2003年全镇种植甘蔗1800hm2，因干旱枯死近667hm2。
（7）开采地下水引起了岩溶塌陷等环境地质问题。黎塘城区目前开采地下水的单位51家，日开采地下水量4.0万m3，高峰期7.2万m3，枯水期地下水超采量3万m3/d。因超采地下水引起岩溶塌陷320多处，波及面广，危及建筑物及人身安全。
2 水资源可持续利用模式与措施
由上所述，水资源是制约桂中岩溶地区社会和经济发展的关键要素，水资源的有效利用，总体应采取联合调控的方式，水资源开发—节水利用—产业结构调整—生态建设相结合，即采取“挖井钻孔、节水灌溉与发展高效农业”模式。
2.1 挖井钻孔，建设抽水型地下调节水库，解决区域性干旱问题
该类型区开挖大口径井和钻井建机井的条件比较有利，开发投资少、周期短、取水成本低。抽水型地下调节水库的基本原理为：利用峰林平原浅层岩溶化强、储水性和透水性好的特点，在农作物需水的干旱季节过量开采中深层地下水，形成调节空库容，雨季来临后通过天然入渗而恢复地下库容。
根据新埠江流域水资源分布规律和开发现状，区内不同岩溶环境类型区水资源开发利用具体措施（图1）为：
图1 新埠江流域水资源综合开发利用规划图
1—流域边界；2—地表水系；3—地下河；4—分区界线；5—地下水开发利用点；6—兴建山塘联合水库区；7—打机井开发径流带地下水和挖大口井开发表层岩溶系统地下水区；8—修建排涝和供水渠网和挖大口井开发表层岩溶系统地下水区；9—打机井、挖大口井和供水渠网综合开发区
（1）碎屑岩补给区兴建山塘联合水库，解决城镇供水问题。黎塘镇现有居民20多万人，主要以地下水和新埠江为供水水源地。由于抽取地下水引起了岩溶塌陷等一系列地质灾害和水质污染问题，已经进行了控制开采。而东南部碎屑岩区，原有6处小山塘水库，未能有效利用。该区距黎塘镇仅2～3km，地势高出60～80m，供水条件较好。故将原山塘水库扩建并串联成联合水库，增大库容和供水能力，作为黎塘城镇居民供水水源。
（2）寻找径流带打机井，解决分散居民供水问题。流域内村民居住较为分散，一般3～4km有一个自然村，每个村200～400人。原居民饮用水源为地表低洼水塘和少量大口井，旱季干枯，农田和生活污染严重，水量和水质均得不到保证。区内泥盆系下统（D3）和石炭系下统（C3）岩性较纯，发育有富水性较好的条带状蓄水构造，在岩性接触带和断裂部位形成了地下径流带或地下河，从而具备了打深井供水的条件。可采取在分散自然村每个村打1口机井，集中供应饮用水。井深一般60～80m，水质较好；井间距3～4km，不会引起大面积水位下降及地质灾害问题。
（3）挖大口井开发表层岩溶系统地下水，解决农业灌溉用水问题。区内碳酸盐岩之上土层覆盖厚度0～10m，在土岩接触带附近及其下10m范围内存在一个岩溶发育相对较强的岩溶带，岩溶形态以溶沟、溶槽和溶蚀裂隙为主，赋存有地下水，但储水量不大。可采取打浅井和开挖大口井方式，分散利用此类水资源。井深一般10～20m，井间距50～100m。由于流域内地表水利设施不完善，无供水渠网，采取该方式开发表层岩溶系统地下水，可有效解决农业灌溉用水问题，而且成本低，带来的环境问题少。
（4）地下水溢出带修建排涝和供水渠网，供水与防涝相结合。峰林平原岩溶区地下水溢出排泄带一带，由于地势低洼，雨季地下水位一般上升到地表，产生洪涝灾害，淹没农田；而旱季地下水位又迅速下降，造成干旱缺水。此类地区宜进行农田改造，修建蓄水池塘、开挖大口井、开挖排洪沟与建设供水渠网相结合，从而既解决防洪排涝问题，又解决干旱缺水问题。
2.2 节水灌溉，发展节水型生态农业，提高取水和供水经济效益
水资源的有效利用不仅要在源头上寻找水源，合理开发，而且要在利用方式上进行攻关，提高水资源利用率。具体措施有：采取喷灌、滴灌、移动式灌溉等节水灌溉技术；进行土壤持水能力改良，包括生物蓄水保肥和保水技术，引进需水量少的高效、优质品种等，增强抗旱、减灾能力；进行产业化开发，提高取水和供水经济效益。
2.3 调整用地结构，水资源调蓄—高效种植—高效养殖—生态建设相结合
包括改良水资源和土资源配置关系，调整用地结构，扩大经济果林面积；合理调整农业产业结构，减少高耗水作物种植面积，扩大高效旱作如瓜果、蔬菜、药材等经济作物的种植面积；营造生态经济林，提高森林覆盖率和涵养水源功能，治理水土流失和石漠化，改善平原区小气候等。
3 示范成果
（1）饮用水方面。通过详细调查水文地质条件，并开展地球物理探测工作，确定了流域内可以供水的优选井位。在和吉乡的伶俐、巴窄等6个村已实施了钻探成井，村民用上了自来水，三六、大吉等村的井位也已确定。和吉乡政府所在地，由于处于地势较高的分水岭和石炭系弱含水带部位，饮用水长期未能解决，居民用水依靠用车到十多公里以外拉水。本次研究通过反复调查和勘探，发现了溶蚀裂隙型含水层，打成了1口供水井，出水量360m3/d，解决了长期缺水问题。
（2）表层岩溶系统地下水开发方面。在黎塘镇谢村桥美示范区，开挖岩溶浅井6个，井深10～20m，在土岩接触带附近和基岩顶部岩溶强风化带获得了可以供水的含水层。实现保水灌溉面积约233hm2，大大改善农业生产条件。
（3）发展节水型生态农业方面。在黎塘镇谢村桥美建成了以蔬菜为主的高效农业基地，面积达约167hm2。其内铺设节水灌溉输水管9240m，开展固定式喷灌试验约33hm2，管灌约27hm2，移动式喷灌约107hm2，实现了水资源的高效利用。
（4）调整用地和产业结构方面。引种早熟品种无核黄皮和大果枇杷约26hm2，火龙果约13hm2，甜瓜约13hm2；连片种植牧草约15hm2，在河边、村边等闲荒地分散种植6.7hm2，建良种牛养殖场2个，开展了岩溶区种草养殖业试验。
通过上述措施，不仅解决了饮用水和农业灌溉用水问题，增强了防旱抗旱能力，而且促进了农民增产增收和生态环境的良性循环。桥美示范区蔬菜总产值达1300多万元，增收20%～30%；火龙果已进入挂果期，每公顷收益达1.5万元；萝卜每公顷产量由过去的3万kg提高到现在的5.25万～7.5万kg，年产值达235万元，增收125万元。
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由于桂林晚白垩世的红色钙质泥岩为古溶蚀残余成土作用的产物再固结而成，且其特征表明，晚白垩世桂林的石灰上已演化到棕色—红色石灰土阶段。因此，从其特征、形成条件及形成过程等方面，探讨其当时的岩溶环境及岩溶发育特征具有一定的地质意义。
5.4.3.1气候环境
从棕色—红色石灰土的区域分布特征分析，桂林晚白垩世应处于热—亚热带以湿热为主的气候环境，目前，地质学界普遍认为，红层就是干旱气候环境的产物，特别是当其中含有或夹有蒸发岩时，更不用多说。桂林残存有晚白垩世的红色岩溶建造，其中有个别属于干旱气候下生长的植物种类的孢粉化石，故有人推断桂林晚白垩世为炎热、干旱的气候环境。
土壤学研究结果表明，尽管石灰土是一种非地带性土壤，但由于它的形成主要是碳酸盐岩遭受化学淋溶的结果，故其形成与分布受生物气候带的影响而表现出一定的地带性特征。如目前所见棕色—红色石灰土主要分布在热带、亚热带地区（表5.12）。该区由于受季风气候的影响，一般都具有高温多雨，干湿季节交替，但以湿热为主的特点。因此，目前普遍认为，产于碳酸盐岩风化壳中的棕色—红色石灰土主要是热带—亚热带地区比较湿润炎热气候条件下化学溶蚀作用的产物。由于红色石灰土常分布于地形平缓的碳酸盐岩古风化壳上，因而常认为其形成历史悠久，受古气候的影响较深刻。但是，这种古气候也是以湿热为主的，例如，孙殿卿先生曾指出[21]，大姑-庐山间冰期是“重要的红壤化作用时期，潮湿炎热的气候影响全国，广大地区产生红土风化壳，成为本间冰期的一个重要标志层”。又如在我国北方部分碳酸盐岩地区，可见不连续分布的红色风化壳。对于这种现象，田级生认为是第四纪更新世第Ⅰ、Ⅱ间冰期间的湿热气候条件下碳酸盐岩溶蚀与风化的结果[22]。
另一方面，红壤化及铁的地球化学性状和转化条件的深入研究，明确了低价的亚铁只能在有水介质的条件下，才能完成向高价氧化铁的转变，而湿热是实现这种转变的良好气候条件。
由于桂林晚白垩世的红色钙质泥岩的物质组成为古棕色—红色石灰土，因此，桂林晚白垩世应处于热—亚热带以湿热为主的气候环境。钙质泥岩中的微体古占生物化石组合以显示温湿、湿热气候的植物孢粉化石为优势，以及具有粒序层、纹层等流水标志，也是佐证。此外，桂林目前在白垩纪的岩溶建造中尚未发现蒸发岩也可示为例证。虽然邻近地区如广东、广西南部、湖南等地的一些中、新生代盆地中的白垩系中夹有一些膏盐层，但是大多层薄，分布零星或为脉状、次生纤维状等次生类型[23]，故只能反映盆地在其沉积成岩过程中曾处于一个短暂的干旱气候环境，而不能用作恢复长时期内的区域古气候环境的主要指标。
5.4.3.2红色钙质泥岩的沉积堆积环境
从棕色—红色石灰土的成土特点及条件分析，桂林晚白垩世的沉积堆积环境是以小型的山间盆地、岩溶—断陷盆地，岩溶洼地为主。桂林晚白垩世的红色岩溶建造，目前所见的残存露头虽然在平面上零星散布，但范围却很广，常见断续分布。垂向上，高可达海拔580m的猴山顶，低可至海平面附近的李家村钻孔中均可见及。由于这种平面上分布的广泛性和垂向上分布的差异性，因而易被误认为桂林在晚白垩世的红层沉积覆盖了所有的岩溶地形，包括目前海拔300～600m的地区均曾被覆盖。据红色石灰土的成土特点及成土条件分析，表明桂林在晚白垩世期间要形成如此大面积的巨厚红层覆盖是比较困难的。
从前述碳酸盐岩的溶蚀残余成土作用可知，碳酸盐岩的成土特点之一，就是形成的土壤数量很少。因此，一般认为，若没有稳定的大地构造环境，没有巨厚的母岩以提供成土物质来源，以及长时间的湿热气候条件，要在高耸的碳酸盐岩峰体上，形成较厚的红色风化壳是难以想象的。虽然从前面的讨论中已知，主要成土时期可达1.2亿年（J—K），其中经历时间约为2400万年的桂林晚白垩世，主要以湿热的气候条件为主，表明该区当时具备形成较厚的红色风化壳的气候与时间的条件，然而，进一步的分析则表明，构造条件及岩石条件却难以满足。
首先，从构造条件上分析，在白垩纪时期，由于燕山运动的影响，桂林多期次的断裂构造活动较为强烈，并伴随有断块升降。其结果虽有利于岩溶水的垂直下渗对岩石产生淋溶，但由于其活动性强，致使水文地质条件时常发生变化而不能形成稳定的岩溶和成土环境。目前所见残存的晚白垩世的红色岩溶建造露头面积小，多沿断裂构造发展，并以重力坍塌、坡麓堆积的溶积钙砾岩为主（75%左右）即是佐证。
其次，从岩石条件分析，桂林晚白垩世的红色岩溶建造中的角砾成分主要是碳酸盐岩，表明该建造的物质来源主要是就地或近源的碳酸盐岩。若取晚白垩世的红色钙质泥岩中不溶物的总含量为70.11%（据表5.13），其容重为2.51t/m3[5]，应用5.4.1.1的公式，可粗略地算出每形成1m厚的钙质泥岩，就需要溶蚀66.94m厚的碳酸盐岩。若考虑红色岩溶建造是由溶积钙砾岩、溶积钙屑灰岩和溶积钙质泥岩组成，其中钙质泥岩以及砾岩和钙屑灰岩中的钙铁泥质胶结物仅占该建造中的25%左右，则可大致估算出每形成1m厚的红色岩溶建造，也需溶蚀约17m厚的碳酸盐岩。照此推算，如果要在整个桂林形成厚约100m的晚白垩世红色岩溶建造的覆盖层，就需要风化、溶蚀约1700m厚的碳酸盐岩，其中还不包括形成建造中角砾所需的碳酸盐岩的厚度。桂林附近从中泥盆统东岗岭组至下石炭统的碳酸盐岩，目前测出的最大厚度约为2000m，如果晚白垩世已剥蚀掉了如此厚度的碳酸盐岩，则桂林的碳酸盐岩就应当已被剥蚀殆尽了。然而，目前桂林大面积出露的仍为上古生界的碳酸盐岩，所见晚白垩世的红色岩溶建造分别与下石炭统和中、上泥盆统的碳酸盐岩呈岩溶不整合接触，这不仅说明其沉积-堆积地形本身是起伏不平的，同时说明古成土时期的剥蚀厚度不可能有那么大。
从上述诸条件分析，桂林在晚白垩世不可能形成大面积的、巨厚的红色岩溶建造覆盖层。从前述红色岩溶建造的产状及结构构造等特征，表明当时的沉积环境主要是一些小型的古山间盆地、岩溶－断陷盆地、岩溶洼地，洞穴。岩溶断陷盆地由于受断裂构造作用影响，下陷幅度较大，是周围溶蚀残余物质的中心聚集地，故其中沉积-堆积物的厚度较大。如潭南岩溶断陷盆地中就发育了总厚为180m左右的晚白垩世的红色岩溶建造，自下而上分别为砾岩（>100m）和泥岩（70余米，未见顶）。我们通过研究红色岩溶建造的岩石结构构造、组分特征、层组类型、产状特征等，探讨其形成环境，认为可划分为五个微（亚）相[5]，即：岩溶盆（坳）谷地、岩溶断（坳）陷谷地、岩溶坡麓、岩溶洼（凹）地-溶斗、岩溶洞穴－缝隙。
5.4.3.3古地貌组合类型
从棕色—红色石灰土的形成过程及展布规律分析，桂林晚白垩世岩溶发育，以峰丛洼地为主要的地貌组合类型。由于红层常被认为是干旱、炎热气候的产物，而桂林又残存有晚白垩世的红色岩溶建造，故有人认为桂林在晚白垩世岩溶发育速度放慢了。然而，从碳酸盐岩成土过程及其土壤的展布规律分析，晚白垩世应是中生代期间岩溶发育最强烈的一个时期。
据土壤学家的研究，不同亚类的石灰土，其所经历的溶蚀、风化程度是不同的。从黑色→棕色→红色石灰土，云母类矿物的脱钾作用逐渐加深（表5.14）；粘土矿物的含量逐渐增大。这些均表明石灰岩中不溶残余物质所遭受的化学风化作用从黑色→棕色→红色石灰土是逐渐加强的，从而也说明棕色—红色石灰土所遭受的风化作用时间最长，是碳酸盐岩溶蚀残余成土作用过程中接近终端的产物。因此，桂林残存的晚白垩世的红色岩溶建造非但不是岩溶发育速度变慢的证据，反而可作为该区在晚白垩世岩溶发育强烈的依据之一。
土壤学家的研究还表明，石灰土的发育和岩溶地形的发展有着密切的关系，不同的石灰土类型反映不同的岩溶地貌形态（表5.12）。从前述已知，桂林晚白垩世形成的石灰土以棕色类为主，局部有红色石灰土，因此，从表5.2及钙质泥岩的分布特征可推知，桂林在晚白垩世的岩溶地貌形态组合以峰丛洼地为主，局部岩溶水汇水地带发育小面积的峰林平原和岩溶盆地。这也从另一个侧面表明上一节中关于沉积环境以小型盆、洼为主的推论是可信的。
另外，石灰土的分布规律也给我们这样一些启示，晚白垩世的红色钙质泥岩尽管其现在分布标高不同，但其形成时均应是在相对低洼之处，如坡脚、洼（谷）地、溶隙、溶洞等。这可从相当多的红色岩溶建造中出现规模不大的粒序层、纹层，以及其所含的CaO,MgO数量较高等现象得到证明。
可能有人还会提出这样的问题，既然这些红色岩溶建造形成时应处于低洼之处，为什么现在反而常见于山顶呢？这是由于岩溶建造是由碳酸盐岩溶蚀风化残余物所组成，故其成岩后与其周围构成正向地形的碳酸盐岩一同经历岩溶作用时，溶蚀速率自然要比周围碳酸盐岩的小，最终导致正负地形的相互转化。例如，据刘尚仁等人的最新研究[24]，广东很多处于断陷或坳陷盆地中的白垩纪红层，如罗定群、南雄群和丹霞群，系距今1亿年前后由盆地周围的石灰岩丘陵山地提供大量的石灰岩砾石和富钙溶液所形成。这种红层岩溶地貌的基本特征虽与一般石灰岩类似，但总体来看，要比一般石灰岩类的岩溶发育差。因而，随着长期的溶蚀，风化作用，正向的碳酸盐岩峰体就逐渐演化成负向的岩溶洼地，而相邻的由红色岩溶建造覆盖的洼地，有的由于受到红色岩溶建造的保护，遭受的溶蚀作用较弱，则逐渐演化成正向的峰体（图5.19）。此外，沿盆、洼地边缘的断裂而产生的差异升降，也有可能使产于盆、洼地中的红色岩溶建造抬升形成山峰。由于晚白垩世的红色岩溶建造的产状与岩溶地貌的演化之间存在着这样的一种演变关系，故在用红色岩溶建造恢复古岩溶地貌，探讨岩溶发育规律时，决不能简单从事，而应进行历史的和动态分析。
图5.19 晚白垩世的红色岩溶建造出露位置（产状）与岩溶地貌演化关系示意图
1.D2d-C1碳酸盐岩；2.K2红色岩溶建造；3.Q松散堆积物；4.断裂、裂隙
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[25]吴萍，杨振强，等.中南地区白垩纪—第三纪岩相古地理.北京：地质出版社，1979
[26]刘尚仁，黄瑞红.广东红层岩溶地貌与丹霞地貌.中国岩溶，1991,10（3）:183～189
古岩溶研究中，改造与建造是最主要的基础问题。岩溶作用的过程综合反映在岩溶改造与过程，两者伴生匹配关系集中在其时空组合上，其中的岩溶成矿建造和深岩溶是关键问题之一。对岩溶成岩成矿作用及其理论的提出，将起巨大作用。
古岩溶中的成岩成矿作用和深岩溶作用，较充分体现岩溶水性质转化、运动特征和过程，是地质、气候、水文、岩溶等宏观环境，以及封闭度、温压条件、酸碱度、氧逸度、水和气体、固态物质成分性质等微观物理化学条件的综合平衡和反映，也是岩石、大气、水和生物这四大圈层协调运动，在不同时空、不同深度环境体现碳循环的踪迹和效应。
古岩溶建造和深岩溶作用中的古温度、同位素地球化学，在岩（矿）石成分、结构构造、类型、组合特征和各种存在形式或包裹（岩）体、重结晶的形成、演变标志，揭示岩溶水循环过程和相关环境条件，是论证岩溶作用及其过程的依据，作为成生关系和岩溶发育、演变的有力论据，也是地壳运动在成岩成矿的形成演变或深岩溶发展过程的轨迹之一。
地质作用是地壳运动的主要表现形式之一，而岩溶作用是地质作用的重要组成部分。在古岩溶现象系列中，除古形态和建造、深岩溶外，古岩溶洞穴系统、古岩溶水文网和岩溶地球化学、生物岩溶等，都是古岩溶形态和组成诸多问题中尚待深入研究的问题。协调研究这些问题，才能较全面认识和理解岩溶作用、岩溶发育规律及历史。岩溶作用及其过程，都通过古今岩溶现象真实地记录了地壳运动的踪迹。通过岩溶古环境的重建，不同地区不同岩溶期古岩溶资料的积累，反映源于地壳运动的其他地质历史记录，表明碳循环在古今岩溶作用中都起过重要作用。
参考文献
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高耸的峰丛洼地，间夹峡谷和嶂谷。分布于浪石汇水区，其北部、西部为上述分水岭，南至普益一带，东止海洋山。区内石峰高耸连绵叠嶂，洼地深陷、峡谷深切，峰洼高差大于150m。思和、黄牛峡等地可能是嶂谷；明村以北，九马画山南、北和草坪小河里等地，可能是峡谷段；东缘局部有簇状峰林。
峰丛谷（盆）地，夹杂峰簇或丘峰。分布于桂林汇水区，西南起驾桥岭，西北止猫儿山麓，谷内河湖相间，明暗流相间的支流较发育，马面、寺山、报安、六塘、二塘等处的支流或几条次级支流交汇。在支流或主支流交汇段，利于岩溶景观快速演化，出现峰簇或丘峰等地貌景观。
据上述岩溶岩系（建造）的微（亚）相资料、古岩溶景观、古水系的分析，认为桂林地区白垩纪的岩溶水比现在分布广、水量大，区内植被繁茂，水生生物较多。因此，桂林地区的白垩纪时期应属炎热多雨的气候。
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《古地理学报》(双月刊)创刊于1999年，由中国石油大学、中国矿物岩石地球化学学会主办。主要刊登国内外古地理学及其相关学科或相关学术领域的文章，如岩相古地理学、生物古地理学、构造古地理学、层序地层学及古地理学、第四纪古地理学、人类历史时期古地理学、古今地理环境与人类文明、沉积学、沉积环境、沉积相、古生态、古构造、古地貌、古气候、古水文、古岩溶、古土壤、古地理学研究方法和技术等学科和学术领域的科研成果的论文，以及以这些学科或学术领域的理论、观点和方法论述石油、天然气、煤炭、水、化工材料、建筑材料、其他非金属与金属矿产资源的预测、勘探、开发和环境等方面的论文。《地理科学》(月刊)创刊于1981年，由中国科学院东北地理与农业生态研究所主办。该刊为学术类期刊，为中国科学院科学出版基金资助刊物。其办刊宗旨是主要介绍我国地理学及各分支学科具有先进水平的学术论文和研究成果、地理学的新理论、新观点、新方法，服务于经济建设，促进国内外学术交流，繁荣和发展地理科学事业。《世界地理研究》(季刊)创刊于1992年，由中国地理学会主办。主要围绕人口、资源环境和经济协调这一主题，刊登有关全球的自然、社会、经济、政治事象的空间格局及动态趋势;国际间的经济联系和经济要素的空间运动规律;国外区域开发、城乡建设、生产力布局、产业结构变动理论与实践;世界地理教育改革和世界各国地理学发展动态等;同时刊登反映中国经济国际化发展的相关研究成果。主要栏目：世界经济、城市与区域、产业布局、地缘政治、教学研究、学科前沿。《地理学报》(月刊)1934年创刊，是学报级综合性学术刊物，主要刊登能反映地理学最高学术水平的最新研究成果，地理学与相邻学科的综合研究进展，地理学各分支学科研究前沿理论，与国民经济建设密切相关并有较大应用价值的地理科学论文，欢迎国内外地理学者将理论水平高，研究方法新，应用前景广的稿件投到本刊。栏目设置：自然地理研究、资源开发与环境保护、区域经济规划、旅游地理、遥感与GIS应用、新书介绍、会议通知、网络资源。
省级普通期刊，季刊，投稿难度大。主管单位：四川省教育厅 主办单位：成都理工大学 地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室主编：黄润秋国际刊号ISSN：1006-4362国内刊号CN：51-1467/P《地质灾害与环境保护》创刊于1990年，由成都理工大学主办。 本刊主要刊登由地球内部动力和外动力以及不合理的人类工程活动引起的地质灾害，如滑坡、崩塌、岩溶塌陷、地裂缝、地面沉降、土壤沙漠化、海水入侵等地质灾害方面的治理与环境保护方面的研究成果。 主要栏目：地质灾害及治理、地质环境保护、技术与方法、岩土工程、理论研究。资料来源：学术资讯网希望我们的回答能够帮到你。
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2014年全院发表学术论文1117篇，同比增长16.6%，其中第一作者SCI检索论文371篇（同比增长64.89%）、EI检索论文114篇。出版专著25部。
中国地质科学院（院属单位）和中国地质学会（办事机构挂靠中国地质科学院）主办10种学术期刊，包括《地质学报（英文版）》（SCI检索刊物）、《地球学报》（EI检索刊物），《地质学报（中文版）》、《矿床地质》、《地质论评》、《中国岩溶》、《岩矿测试》（CA收录刊物），《岩石矿物学报》、《地质力学学报》（中文核心期刊）、《地下水科学与工程》（英文版）。
2014年，中国地学期刊网（）使用效果显著。目前是国内地学界唯一的容纳期刊最多的网站。同时，该网站还吸引了大批的海外读者，网站统计显示海外访客来自于美国、加拿大、德国、澳大利亚、日本、蒙古等十余个国家，网站海外显示度日益增加，突破了新语障。
《地质学报（英文版）》（ACTA GEOLOGICA SINICA（English Edition））：由中国地质学会主办，创刊于1922年，原名《中国地质学会志》，是我国历史最悠久的科技期刊之一。现为双月刊，刊物多次获得科技部、中宣部和新闻出版总署的表彰，入选2001年中国科技期刊方阵，自2006～2014年连续获中国科协A类精品期刊工程资助。近年来，刊物在国际化的进程中步伐大大加快。连续被美国科技情报研究所的《科学引文索引》（SCI、CA）等十多家著名文摘或数据库选为源期刊。2010～2011年本刊继续得到国家自然科学基金委员会“重点学术期刊专项基金”资助。2012年荣获中国科协、财政部“优秀国际科技期刊一等奖”，“中国最具国际影响力的学术期刊”称号；2013年荣获国家新闻出版广电总局“百强报刊”称号。
中国地质科学院年报.2014
2013年《地质学报（英文版）》在JCR中，影响因子为1.406，引文频次为2358次。登载的论文水平，基本上与国际刊物的论文水平接轨。2014年地质学报（英文版）共出版6期，1936页；收稿总数413篇，刊发论文总数132篇，NEWS12篇；刊发各类基金论文比92%，海外论文比31%。全年共发表国外论文41篇，这些论文主要来自澳大利亚、日本、印度、巴基斯坦、伊朗、土耳其等国，扩大了刊物的国际影响。本刊还登载一批在国际地学界处于前缘领域的我国科技人员的研究成果，向世界展示了我国地质科研的重大突破，其中追踪学科热点组稿22篇。2014年地质学报（英文版）荣获的“中国科技期刊国际影响力提升计划项目”顺利结题。2014年被北京市印刷工业产品质量监督检验站评为优等印刷品。这些是刊物长期以来重视科技期刊国际化建设的结果，也标志着刊物质量水平达到了一个新的高度。
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《地质学报（中文版）》（ACTA GEOLOGICA SINICA）：由中国地质学会主办，其前身为《中国地质学会志》，是中国最早的科技期刊之一。它以反映中国地质学界在地质科学的理论研究、基础研究和基本地质问题方面的最新、最重要成果为主要任务，兼及新的方法和技术。《地质学报（中文版）》现为月刊。该刊多次获得科技部、中宣部和新闻出版总署的表彰，入选2001年中国科技期刊方阵，2005年获国家期刊奖，2012年荣获中国最具国际影响力学术刊物称号。2006～2014年连续赢得中国科协B类精品期刊工程资助，是国内外多家文摘或数据库的源期刊，在中国科技情报研究所的统计中影响因子、总被引频次等指标一直名列前茅。
2014年发表论文160篇，共2600页，基金论文比达98%，其中超过半数为重大科研项目（如国家“973”项目或国家自然科学基金项目）支持的成果，为展示国家科技成果提供了广阔的舞台；出版两期专辑，为“深部探测专辑”与“陈毓川院士80华诞暨从事地质工作60周年纪念文集”，为学科发展提供了动力。2013年核心影响因子为1.770，总被引频次为4430次，综合评价总分74.3，影响因子、总被引频次及综合评价总分在地质科学类排名分别为第4位、第2位和第2位。《地质学报（中文版）》一直常年吸引着众多作者投稿，投稿量居高不下，退稿率颇高，表明本刊有良好的论文来源，吸引了广大的读者。
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中国地质科学院年报.2014
中国地质科学院年报.2014
中国地质科学院年报.2014
《地质论评》（GEOLOGICAL REVIEW）：由中国地质学会主办，创刊于1936年，一直以爱国、争鸣为办刊宗旨。刊头图案，缺右上残左下，为创刊之时东北遭侵吞，西南被蚕食，一直沿用至今，表达了我国地质学家的忧国爱国之情。《地质论评》现为双月刊，以论、评、述、报为特色。
中国地质科学院年报.2014
中国地质科学院年报.2014
中国地质科学院年报.2014
中国地质科学院年报.2014
《地质论评》是中文核心期刊，曾获得科技部、新闻出版总署、中国科协的国家期刊奖、优秀科技期刊奖、双奖期刊称号，被国内外众多检索系统收录。在中国科技情报研究所的“中国科技期刊论文统计分析”中，其影响因子、总被引频次等指标多年来均位居前列；2005年获国家期刊奖提名奖；2006年入选中国科学技术协会精品科技期刊工程；2009年被中国科学技术信息研究所评为中国百种杰出学术期刊，2012年荣获中国最具国际影响力学术刊物称号。2014年发表论文130余篇，通讯资料和消息报道10多篇。据中国科技情报研究所统计，2013年《地质论评》的影响因子为1.112，总被引频次2407，综合评价总分56.9，综合评价总分在地质学类期刊中排名第4。
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《地球学报》（ACTA GEOSCIENTICA SINICA）：是中国地质科学院主办，由科学出版社出版的双月学术期刊。《地球学报》是中国科技核心期刊、全国自然科学核心期刊、全国中文核心期刊、中国科技论文统计源期刊、中国科技期刊精品数据库收录期刊、中国科学引文数据库核心库来源期刊、首批“中国精品科技期刊”，进入SCI总被引频次100以上中国期刊排行榜。2013年成为EI来源期刊。2012年起连续三年荣膺“中国最具国际影响力学术期刊”称号。2013年，《地球学报》核心总被引频次1740次；核心影响因子1.263，在全国1989种核心期刊中影响因子排名第87位。
《地球学报》作为中国地质科学院树立其学术形象的重要窗口，力图充分展示院综合学术水平和科研竞争实力，2014年刊载“中国地质科学院2013年度十大科技进展”全文10篇，同时刊载以“十大科技进展”为主线的封面照片和封面故事。全年共出版正刊6期，刊载论文95篇，报道各类信息快报25篇，共782页。《地球学报》同时发布网络电子版，在编辑部网站上实时提供免费全文浏览下载。
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《矿床地质》（MINERAL DEPOSITS）：创刊于1982年，双月刊，由中国地质学会矿床地质专业委员会和中国地质科学院矿产资源研究所主办，是中国唯一报道矿床学最新研究成果的期刊，内容包括矿床地质特征及与矿床有关的岩石学、矿物学、地球化学研究成果和科学实验成果及新技术、新方法。被《ChemicalAbstracts》、《CSATechnologyResearchDatabase》、《 》（俄罗斯文摘杂志）、《中国期刊全文数据库》（CNKI）、《中国科学引文数据库》（CSCD）、《中文科技期刊全文数据库》、《数字化期刊—期刊论文库》、《数字化期刊—期刊引文库》、《中国地质文摘》、《全国报刊索引—自然科学技术版》、《有色金属文摘》和《中国学术期刊文摘》等检索期刊及数据库收录。
2014年《矿床地质》刊出96篇，并始终保持基金项目的较高比例。2013年影响因子为1.551，位居地学类期刊第5名，全国1989种核心期刊中影响因子排名第43位，总被引频次2423次。《矿床地质》再次荣获“2014中国最具国际影响力学术期刊”和“中国精品科技期刊”称号，编辑部参与了“领跑者5000——中国精品科技期刊顶尖论文”项目，根据中国科技论文引文数据库（CSTPCD）单篇文章定量评估与同行评议或期刊推荐相结合的方法，有2篇发表在《矿床地质》2013年的论文获得提名。2014年《矿床地质》编辑部网站点击率近六百万次。
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《岩石矿物学杂志》（ACTA PETROLOGICA ET MINERALOGICA）：由中国地质学会岩石学专业委员会、矿物学专业委员会、中国地质科学院地质研究所联合主办的学术性期刊，创刊于1982年。2005年起改为双月刊。《岩石矿物学杂志》主要报道岩石学、矿物学各分支学科及有关边缘交叉学科的基础理论和应用研究成果，创造性和综合性研究成果，岩石和矿物鉴定的新方法、新技术和新仪器以及与有关的最新地质科技信息。《岩石矿物学杂志》是国内外多家检索系统和文摘的源期刊，被国内的《全国报刊索引数据库》（自然科学技术版）、《中国地质文献数据库》、《中国地质文摘》、《中国地质文摘》（英文版）、《中国化学化工文摘》、中国科技论文统计与引文分析数据库（CSTPC）、中国科学引文数据库（CSCD）、《中国学术期刊综合评价数据库》、《中文科技期刊数据库》（重庆维普）、台湾中文电子期刊思博网和国际的AJ、BIG、CA、GEOREF、CSA等收录。
2014年共发表论文98篇，1170页。网站点击率已过253万次，在地学类学术期刊中受关注程度较高。2013年影响因子0.995，总被引频次1157，他引率达0.92，在同专业领域期刊中排名较前。再次入选“2014中国最具国际影响力学术期刊”，并且各项指标较2013年均有所提升。
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中国地质科学院年报.2014
中国地质科学院年报.2014
中国地质科学院年报.2014
中国地质科学院年报.2014
《岩矿测试》（ROCK AND MINERAL ANALYSIS）：1982年创刊，由中国地质学会岩矿测试专业技术委员会和国家地质实验测试中心共同主办，是中国唯一的地质分析测试专业杂志，所载内容反映了中国地质物料分析测试的水平。凡是正在进行的科技部重大专项、国家自然科学基金项目、国土资源公益性行业科研专项，地调项目等均在发表之列。
中国地质科学院年报.2014
中国地质科学院年报.2014
中国地质科学院年报.2014
中国地质科学院年报.2014
论文的内容质量是提高刊物核心竞争力的根本，主编和专家的支持是提升刊物学术质量的要素，编辑的专业能力是提高刊物内容质量的关键。2014年本刊文章选题有导向性和启发性，内容充满质感，富含思辨性、论述性、借鉴性。刊物的学术参考价值、整体质量和核心竞争力有所提升。“国际SCI期刊导航”针对重点国际地学和化学SCI期刊的发展方向、学术标准，为青年作者提供了最新的、实用的投稿指导。针对我国作者的薄弱点和本刊报道的主题，2014年举办了两期作者培训班。调整办刊工作思路，聚焦现代各类分析测试技术的研究成果和重要创新，进一步凸显办刊定位，增长在文献领域的学术地位。
2014年发表论文135篇，共908页。网站访问量超过42万次。2013年的影响因子为0.661，总被引频次为1215次。
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《中国岩溶》（CARSOLOGICA SINICA）：创办于1982年，季刊，由中国地质科学院岩溶地质研究所主办，联合国教科文组织国际岩溶研究中心、中国地质学会岩溶专业委员会、中国地质学会洞穴专业委员会协办的我国唯一公开出版的岩溶学术刊物，曾多次被评为广西优秀期刊、中国期刊方“双效期刊”、中国科技核心期刊、全国中文核心期刊（1992，2004年版），并被美国化学文摘（CA）、美国地质文献数据库（GeoRef）、美国剑桥科学文摘（CSA）、日本科学技术振兴机构数据库（JST)、波兰哥白尼索引（IC）、美国乌利希国际期刊指南（UIPD）、及美国汤姆森Gale数据库、美国国会图书馆等国际著名的文献检索数据库及国内的中国科学引文数据库（CSCD）、中国科技论文与索引数据库（CSTPCD）、中国学术期刊全文数据库（CJFD）等收录。
2014年《中国岩溶》共出版4期，刊出论文64篇（514页），内容多为当前岩溶地区经济社会建设所关注或遇到的热点、难点问题，学术性强，应用价值大。2013年的核心总被引频次671次，核心影响因子0.570。
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《地质力学学报》（JOURNAL OF GEOMECHANICS）：由中国地质科院地质力学研究所主办，创刊于1995年，以“弘扬李四光学术思想，求实、创新、发展”为办刊宗旨，是反映地质力学领域科研成果的对外窗口。主要报道地壳运动与大陆地质构造及其动力机制等方面的前沿动态和基础理论研究成果，同时关注矿产资源勘查、地质灾害调查与防治、环境变迁规律等方面的应用科研成果。《地质力学学报》是中国科技论文统计源期刊，中国学术期刊综合评价数据来源期刊，中国科技论文引文数据库的来源期刊，CNKI中国知识基础设施工程中国学术期刊综合评价数据库（CAJCED）统计源期刊；是“万方数据——数字化期刊群”全文上网期刊，被《中文科技期刊数据库》、《中国核心期刊（遴选）数据库》和CNKI中国知识基础设施工程中国期刊全文数据库（CJFD）全文收录。2014年发表论文46篇，共474页。《地质力学学报》同时发布网络电子版，在编辑部网站上实时提供全文浏览下载。刊物的引用率和影响力逐年提高，2013年的影响因子为0.788，总被引频次为451次。
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《地下水科学与工程》（英文版）（Journal of Groundwater Science and Engineering）：是中国地质科学院水文地质环境地质研究所主办的自然科学综合性学术刊物，于2013年4月创刊，英文季刊。刊登水文地质、环境地质、地下水资源、农业与地下水、地下水资源与生态、地下水与地质环境、地下水循环、地下水污染、地下水开发利用、水文地质标准方法、地下水信息科学、气候变化与地下水等学科领域的优质稿件。2014年发表论文48篇，共404页，并入选世界著名地学数据库《GeoRef数据库》，这标志着我国水文地质科学的研究水平得到国际同行的认可。
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（注：期刊影响因子根据2014年中国科学技术信息研究所发布的中国科技期刊引证报告，SCI数据库等）
中国地质科学院年报.2014
中国地质科学院年报.2014
中国地质科学院年报.2014
1，《经济地理》，目前惟一以经济地理命名的地学类学术期刊，中国自然科学核心期刊，前沿性较强，适合经济地理、旅游地理、人文地理方向的朋友阅读。2，《地理研究》仅次于《地理学报》的地理学类综合权威刊物，论文质量高，最大的特色是论文的领域比较均衡（不似地理学报过于偏重在狭义自然、经济、GIS三块），自然地理、GIS与遥感、人文地理、经济地理、城市地理、旅游地理、文化地理的论文基本都能找到，论文的可读性也较强，难度较低。3，《地理科学》，中科院长春地理所主办的地理学综合学术期刊，各方面综合来讲稍逊色于《地理学报》、《地理研究》，且区域性比较明显，刊登的很多的研究论文都是以东北为背景着手。4，《人文地理》，我国惟一的人文地理类核心期刊，由西安外语学院人地所主办，侧重于刊登经济、城市、旅游、社会、文化方面的人文地理类论文，可读性较强，难度较低，是人文地理学专业方向必读的刊物之一。5，《城市规划》，强烈推荐，也属于传统意义上的非地学类核心期刊，但是却非常值得城市地理学专业的同学浏览，里面的有很多大家的论文，看这本期刊，你不仅会体会到城市地理学与城市规划的区别跟联系，还会有更大的收获。6，《中国历史地理论丛》，历史地理类权威刊物，由我国历史地理学科很强的陕西师大主办。论文主要反应历史时期的环境演变过程、历史人地关系、历史人文过程。适合历史、历史地理、文化地理方向的同学阅读，不过由于是挂在历史学下面的刊物，所以论文的思路大多按照传统的文科历史模式召开，地理学特征不明显。7，《城市问题》，这个期刊严格说来不能算地理学类，按中图法的分号是“C”打头，即社科类期刊，我大概翻过几期，感觉论文质量一般，论文的作者来源很杂，但地理学者不占主导，里面的论文综合性、理论性很强，可读性一般。8，《地理科学进展》，也是很权威的地理学综合学术期刊，和地理学报、地理研究、地理科学并列为地理学传统的四大核心期刊。
地质类核心期刊表 1. 地质论评 2. 地质学报 3. 地球科学 4. 地学前缘 5. 岩石学报 6. 沉积学报 7. 地球化学 8. 矿床地质 9. 地质科学 10. 第四纪研究 11. 地球学报 12. 矿物学报 13. 地质地球化学 14. 地质科技情报 15. 地质与勘探 16. 现代地质 17. 成都理工大学学报.自然科学版 18. 地球科学进展 19. 中国区域地质（并入：中国地质） 20. 高校地质学报 21. 吉林大学学报.地球科学版 22. 地层学杂志 23. 古生物学报 24. 矿物岩石 25. 大地构造与成矿学 26. 岩石矿物学杂志 27. 水文地质工程地质 28. 中国岩溶 《世界地质》季刊
60秒； 4）安全点火时间(T2)：10秒；二段火开启时间(T3)：15秒，；火焰失败反应时间：< 2秒；防护等级：IP40。 1.3、控制系统设计方案 由于锅炉燃烧对象是一个具有多变量、强耦合、强干扰、大滞后的复杂过程系统，常规的PID控制很难相互兼顾使三个控制目标达到相对稳定，因此需要考虑更加复杂的、先进的、智能化的控制方案才能实现。根据上述自动化目标,本毕业设计选用可编程序控制器（PLC）和力控ForceControl V6.0实现蒸汽压力控制和燃料与空气的比值控制。 1.3.1、系统硬件配置 锅炉燃烧过程中，用常规仪表进行控制，存滞后、间歇调节、烟气中氧含量超过给定值、低负荷和烟气温度过低等问题。采用PLC对锅炉进行控制时，它运算速度快、精度高、准确可靠，可适应复杂、难于处理控制系统。，可以解决以上由常规仪表控制难以解决问题。所选择PLC系统要求具有较强兼容性，可用最小投资使系统建成及运转；其次，当设计自动化系统要有所改变时，不需要重新编程，对输入、输出系统不需要再重新接线，不须重新培训人员，就可使PLC系统升级；最后，系统性能较高。 系统要求，选取西门子PLCS7-200 CPU226 作为控制核心，同时还扩展了2个EM231模拟量输入模块和1个CP243-1以太网模块。CPU226IO点数是2416，这样完全可以满足系统要求。同时，选用了EM231模块，它是AD转换模块，具有4个模拟量输入，12位AD，其采样速度25μs，温度传感器、压力传感器、流量传感器以及含氧检测传感器输出信号调理和放大处理后，成为0～5V标准信号，EM231模块自动完成AD转换。 S7-200PPI接口物理特性为RS-485，可PPI、MPI和自由通讯口方式下工作。为实现PLC与上位机通讯提供了多种选择。 为实现人机对话功能，如系统状态以及变量图形显示、参数修改等，还扩展了一块Eview500系列触摸显示屏，操作控制简单、方便，可用于设置系统参数，显示锅炉温度等。还有一个以太网模块CP243-1，其作用是可以让S7-200直接连入以太网，以太网进行远距离交换数据，他S7-200进行数据传输，通信基于TCPIP，安装方便、简单。 1.3.2系统软件配置 1）PLC可编程控制器 控制程序采用STEP7-MicroWin软件以梯形图方式编写，S7-200PLC给出了一条PID指令，这样省去了复杂PID算法编程过程，大大方便了用户使用。使用PID指令有以下要点和经验： （1）比例系数和积分时间常数确定。应经验值和反复调试确定。 （2）调节量、给定量、输出量等参数标准归一化转换。 （3）按正确顺序填写PID回路参数表（LOOP TABLE），分配好各参数址。 2）三维力控PCAuto组态软件 力控PCAuto软件是对现场生产数据进行采集和过程控制的专用软件，最大的特点是能以灵活多样的"组态方式"进行系统集成，它提供了良好的用户开发界面和间接的工程实践方法，用户只要将其预设置的各种软件模块进行简单的组态，便可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能。 PCAuto软件具有功能强大的图形开发环境Draw，采用面向对象的图形技术，创建动画式的人机界面系统及高可靠性快速的图形界面运行系统View，用来运行Draw创建图形窗口先进的分布式实时数据库DB是整个应用系统的核心模块，负责整个力控应用系统的实时数据处理，历史数据存储，统计数据处理,报警信息处理，数据服务请求处理及完成与过程的双向通信。 2、软件设计 2.1、锅炉燃烧系统的控制目标 锅炉燃烧系统主要有三大控制目标： 1） 控制主蒸汽的压力恒定，以便满足“负荷流量”所需的压力。例如：负荷流量为35吨/小时的供热锅炉，需要把压力控制在3.3兆帕左右。 2） 控制炉膛内氧的含量。一要保证有足够的氧供燃料充分燃烧，不使烟气中有过量的CO，避免浪费燃料和造成环境污染；二是要满足经济燃烧的要求，保证氧量不能过多，以避免尾气带走过多热量形成浪费。例如：一般燃气锅炉需要将含氧量控制在3%~6%之间比较好。 3） 控制炉膛负压在一定范围，保证安全生产。例如：炉膛负压一般要求在-20 ~ -40帕之间比较合适，保证炉膛不往外喷火。 2.2、锅炉燃烧系统的控制手段 根据上述控制目标，锅炉燃烧系统需要相应的控制手段： 1）主蒸汽压力的控制：主要通过调节输入的燃料量和送风量的多少来实现。当“负荷流量”增加时，压力会下降，为了保证流量的供应，必须提高压力使其返回到额定值，因此调节手段主要是增加燃料输入量和送风量；当“负荷流量”下降时，压力会上升，为 了保证流量供应，须降低压力使其返回额定值，这时的调节手段主要是减少燃料输入量和送风量；当“负荷流量”恒定时，保持压力为额定值不变。 2） 炉膛内含氧量的控制：主要通过调节空气（即送风量）和燃料的输入成一定的比例来实现。一般情况下，燃料增加时，燃料耗氧量要增加，为了保证含氧量不致于过低，调节手段是必须相应地增加一定比例的空气量（送风量）；燃料减少时，燃料耗氧量会减少，为了保证含氧量不致于过高，这时的调节手段应该是成比例地减少一定的空气量（送风量）。 3） 炉膛负压的控制：主要通过调节引风机的引风量来实现。当燃料和送风需要增加时，炉膛负压势必会向正压的方向减小，为了保证负压，调节手段应该是先增加引风量；当燃料和送风需要减少时，炉膛负压势必会向负的方向增大，这时的调节手段应该是先减少引风量。 2.3、锅炉燃烧系统的控制方案 锅炉燃烧自动控制系统基本任务是使燃料燃烧所提供热量适应外界对锅炉输出蒸汽负荷要求，同时还要保证锅炉安全经济运行。一台锅炉燃料量、送风量和引风量三者控制任务是不可分开，可以用三个控制器控制这三个控制变量，但彼此之间应互相协调，才能可靠工作。对给定出水温度情况，则需要调节鼓风量与给煤量比例，使锅炉运行最佳燃烧状态。同时应使炉膛内存一定负压，以维持锅炉热效率、避免炉膛过热向外喷火，保证了人员安全和环境卫生。 2.3.1、控制系统总体框架设计 燃烧过程自动控制系统方案，与锅炉设备类型、运行方式及控制要求有关，对不同情况与要求，控制系统设计方案不一样。将单元机组燃烧过程被控对象看作是一个多变量系统，设计控制系统时，充分考虑工程实际问题，既保证符合运行人员操作习惯，又要最大限度实施燃烧优化控制。 控制系统包括：滑压运行主汽压力设定值计算模块（由热力系统实验获数据，再拟合成可用DCS折线功能块实现曲线）、负荷—送风量模糊计算模块、主蒸汽压力控制系统和送、引风控制系统等。主蒸汽压力控制系统采用常规串级PID控制结构。 2.3.2、燃料量控制系统 当外界对锅炉蒸汽负荷要求变化时，必须相应改变锅炉燃烧燃料量。燃料量控制是锅炉控制中最基本也是最主要一个系统。给煤量多少既影响主汽压力，也影响送、引风量控制，还影响到汽包中蒸汽蒸发量及汽温等参数，燃料量控制对锅炉运行有重大影响。 设置燃料量控制子系统目之一就是利用它来消除燃料侧内部自发扰动，改善系统调节品质。另外，大型机组容量大，各部分之间联系密切，相互影响不可忽略。特别是燃料品种变化、投入燃料供给装置台数不同等因素都会给控制系统带来影响。燃料量控制子系统设置也为解决这些问题提供了手段。 2.3.3、送风量控制系统 实现经济燃烧，当燃料量改变时，必须相应改变送风量，使送风量与燃料量相适应。燃烧过程经济与否可以剩余空气系数是否合适来衡量，过剩空气系数通常用烟气含氧量来间接表示。实现经济燃烧最基本方法是使风量与燃料量成一定比例。 送风量控制子系统任务就是使锅炉送风量与燃料量相协调，可以达到锅炉最高热效率，保证机组经济性，但锅炉热效率不能直接测量，故通常一些间接方法来达到目。以实测燃料量B作为送风量调节器给定值，使送风量V和燃料量B成一定比例。 稳态时，系统可保证燃料量和送风量间满足 选择使送风量略大于B完全燃烧所需要理论空气量。这个系统优点是实现简单，可以消除来自负荷侧和燃料侧各种扰动。 2.3.4、引风量控制系统 保持炉膛压力要求范围内，引风量必须与送风量相适应。炉膛压力高低也关系着锅炉安全和经济运行。炉膛压力过低会使大量冷风漏入炉膛，将会增大引风机负荷和排烟损失，炉膛压力太低会引起内爆；反之炉膛压力高且高出大气压力时候，会使火焰和烟气冒出，影响环境卫生，可能影响设备和人生安全。引风量控制子系统任务是保证一定炉膛负压力，且炉膛负压必须控制允许范围内，一般-20Pa左右。 控制炉膛负压手段是调节引风机引风量，其主要外部扰动是送风量。作为调节对象，炉膛烟道惯性很小，内扰和外扰下，都近似一个比例环节。一般采用单回路调节系统并加以前馈方法进行控制。 炉膛负压实际上决定于送风量和引风量平衡，故利用送风量作为前馈信号，以改善系统调节性能。另外，调节对象相当于一个比例环节，被调量反应过于灵敏，防止小幅度偏差引起引风机挡板频繁动作，可设置调节器比例带自动修正环节，使小偏差时增大调节器比例带。负压S测量信号，也需进行低通滤波，以抑制测量值剧烈波动。 3、毕业设计的目的与要求 1）熟悉工艺流程及组态软件的构架和软件功能； 2）熟悉PLC控制器的使用，根据工艺控制功能要求设计控制系统，内容包括：操作界面、工艺流程图、数据显示、PLC选型以及PLC控制程序等。 4、毕业设计进度安排 1）2011年1月3日至2月3日熟悉组态软件。 2）2011年2月4日至2月21日完成系统总体方案设计及开题报告。 3）2011年2月22日至3月19日编制控制程序及系统模拟调试。 4）2011年3月20日至4月30日完成毕业设计论文，整理设计文件和实验记录。 5）2011年5月1日至5月6日送评阅教师审查及修改论文。 6）2011年6月1日至6月10日完善论文、准备及参加毕业设计答辩。 5、参考文献 ［1］ <<监控组态软件及其应用>>马国华清华大学出版社2001.8； ［2］ <
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