云南泸西皮家寨岩溶大泉束流调压壅水开发示范

皮家寨岩溶大泉为上升泉,流量1072．75～1957．5L／s,出露于岩溶盆地边缘槽谷底部松散土层覆盖区,出口及天然径流途径位置低下。根据该泉所处的具体水文地质及工程地质条件,构思设计了新颖的岩溶大泉束流调压壅水技术方案。方案利用了皮家寨岩溶大泉较高的承压水头和下游存在弱透水岩体、上覆弱透水盖层的有利条件,采用帷幕灌浆形成地下防渗帷幕,与地上束流调压池联合,通过开、闭束流调压池上的引水闸和泄水闸调节水位,对大泉进行束流调压壅水开发,使水位壅高,就势将水流输往更高的地区,实现自流引水灌溉。示范工程的建成不仅取代了原有的提水泵站,节约了抽水费用,而且还消除了下游低洼地带农田的长期积水危害。      

典型岩溶包气带洞穴滴水水文过程研究——以桂林硝盐洞为例

选取桂林丫吉试验场硝盐洞为研究对象,通过示踪试验和高分辨率水文水化学监测,确定滴水补给来源,研究典型岩溶包气带洞穴滴水对降雨响应的水文过程。研究结果表明,硝盐洞XY5滴水主要受到两种径流成分补给,即集中补给的管道流和弥散流。硝盐洞上部包气带中可能存在表层岩溶带含水层,长期维持滴水流量。滴水流量、电导率和示踪剂浓度的峰值均出现在强降雨时段,表现出快速响应的管道流特征,存在降雨阈值引起硝盐洞滴水降雨响应。降雨前岩溶含水层水分条件是包气带水文响应差异的主要原因,雨季滴水对降雨响应迅速,XY5滴水对降雨响应的滞后时间为10 h;而旱季对降雨的响应滞后明显,滞后时间达9.8天,体现了土壤和表层岩溶带的调蓄作用。74.4 mm降雨量是旱季转雨季滴水响应的降雨阈值。借助于洞穴滴水的水文动态变化和示踪试验技术对于研究包气带水文过程,深入了解岩溶含水层结构及特征,揭示岩溶区降雨入渗补给机制具有重要作用。     

贵州省普定后寨岩溶小流域水文特性研究

本文在揭示后寨岩溶小流域二元流场结构特征的基础上，依据多年水文资料，分析了后寨岩溶流域的降水、径流、暴雨洪涝与干旱特征，阐述了岩溶水资源综合开发利用、因地制宜修建岩溶地下水库拦蓄洪水资源量的重要性。     

Isotope Hydrogeological Study of Karst Water in the Lu'' an Mining District and the Xin''ancun Spring Basin, Shanxi

Isotope hydrogeological study has shown that the water supply exploration area in the Lu' an coal mine may be divided into four zones of hydrodynamic conditions and the Xin'ancun Spring Basin where the mine is located may be divided into three Middle Ordovician karst water systems. This paper discusses the features of recharge, runoff and discharge of karst water in various zones, and hydrogeological parameters such as the age, flow rate and natural recharge of karst water have been estimated.     

黄河支流汾河流域水资源开发利用现状及生态环境问题

【研究目的】汾河是黄河第二大支流,也是山西省的第一大河,流域内水资源供需矛盾突出,分析水资源开发利用现状及其生态环境问题是进行流域生态修复的前提。【研究方法】本文在分析汾河流域水资源特征及其开发利用现状的基础上,系统总结了汾河径流量衰减、岩溶大泉断流和水质恶化等生态环境问题,并对其成因进行了分析。【研究结果】研究表明：汾河流域多年平均水资源量为33.59亿m³,其中地下水资源是水资源的主要组成部分,约占72%;2005年以后由于跨流域调水、地下水压采等汾河流域综合治理措施的实施,水资源的供水结构发生了较大的变化,地表水的供水比例由最初的30%提高到55%,地下水供水比例由原来的62%降低到目前的37%。整体上,汾河流域的水资源开发利用程度高达80%以上,水资源的过度开发已导致汾河干流断流、入黄径流量大幅衰减、岩溶大泉断流等严重的生态环境问题。其中,汾河流入黄河径流量从1955至2018年衰减程度达63.5%,衰减的原因主要是降水量的减少和岩溶大泉的流量衰减;汾河流域内8个岩溶大泉的总流量从1956至2018年的衰减程度达69%,50%的岩溶大泉已在不同时期断流,岩溶大泉的水质恶化问题也非常严重,如晋祠泉和龙子祠泉的TDS和SO₄^2-呈逐年升高的趋势,煤矿开采是造成岩溶泉水SO₄^2-含量快速升高的主要原因。【结论】汾河流域的水资源供需矛盾十分突出,虽然通过跨流域调水等生态修复措施实现了汾河干流全年不断流、地下水位止降回升和地表水环境质量初步改善,但生态环境恶化的趋势依然严峻。创新点：分析了山西省汾河流域近15年的水资源特征及其供水结构的变化规律;系统总结了汾河流域的生态环境问题,并对其成因进行了探讨。     

Water supply potential and optimal exploitation capacity of karst aquifer systems

The management of groundwater flow systems in karst regions appears, at present, to be the most important procedure for solving water deficiency problems during periods of low rainfall. Faced with a lack of data for characterizing the water supply potential of karst aquifers, analyses of spring hydrographs may provide valuable indirect information regarding the structure of karst hydrogeological systems. To estimate the optimal exploitation capacities of karstic sources, a stochastic-conceptual approach was applied in case studies from the Serbian karst. Water supply potentials were initially evaluated on the basis of groundwater budgets. Further steps towards defining optimal “exploitable” regimes included analyses of storage changes in karst water reservoirs under natural conditions and calculation of the potential expansion of currently tapped sources. The results obtained through these analyses are a significant contribution to feasibility studies and aid in the avoidance of problems of overexploitation.     

Water Self-Softening Processes at Waterfall Sites

Many rivers in tropical and subtropical karst regions are supersaturated with respect to CaCO3 and have high water hardness. After flowing through waterfall sites, river water is usually softened, accompanied by tufa formation, which is simply described as a result of water turbulence in fast-flowing water. In this paper, a series of laboratory experiments are designed to simulate the hydrological conditions at waterfall sites. The influences of air-water interface, water flow velocity, aeration and solid-water interface on water softening are compared and evaluated on a quantitative basis. The results show that the enhanced inorganic CO2 outgassing due to sudden hydrological changes occurring at waterfall sites is the principal cause of water softening at waterfall sites. Both air-water interface area and water flow velocity increase as a result of the "aeration effect", "low pressure effect" and "jet-flow effect" at waterfall sites, which greatly accelerates CO2 outgassing and therefore makes natural w     

西龙河水源地水文地质特征初步研究

为了合理利用岩溶水,根据物探及水源井资料,对西龙河水源地岩溶水水文地质特征进行了初步研究。结果表明：西龙河水源地奥陶系碳酸盐岩岩溶发育程度主要受岩性、构造及埋藏条件等因素的控制,随方解石含量的增高而增强,随水动力条件的减弱而减弱,随深度的增加而减弱;主要接受大气降水以及区外岩溶地下水的侧向径流补给,向人工开采区排泄;岩溶水水位动态变化具明显的平盘上升、平盘下降和缓降陡升的特点,岩溶含水层具较强的导水性能和恢复功能;岩溶水水质良好。     

鲁中南岩溶水资源综合类型及合理调蓄研究

鲁中南岩溶区是中国北方半干旱温带岩溶区中具有代表性的地区之一。该区岩水资源分布具有明显的不均匀性和大面积分散补给而局部富集等特征。岩溶形态以溶蚀裂隙洞穴为主，地下水类型多为裂隙溶洞型。在对该区岩溶水补给，富集，径流及排泄特征的研究基础上，初步将本区地表水和地下水资源划分为两大类型，即地下岩溶水径带变化带水资源类型和排泄带水资源及地下岩溶水资源类型。对该地区地表水和地下水的合理调蓄问题进行了系统的分析和总结，并提出了相关的对策。     

北京西山黑龙关泉域岩溶水系统边界与水文地质性质

北方岩溶水系统具有固定补给范围和资源要素,是岩溶地下水进行独立循环的基本单元,控制了岩溶水的运移富集、水化学演化特征、资源构成以及环境地质问题。开展岩溶水系统研究的首要任务是确定系统边界位置及其水文地质性质。以北京西山黑龙关泉域岩溶水系统为研究对象,采用地质学、岩溶动力学、流体动力学、水文地球化学、地球物理勘探等方法,确定黑龙关泉域岩溶水系统是由南部大石河背斜岩溶水子系统和北部百花山向斜南翼岩溶水子系统2个次级系统组成;其含水岩层分别为蓟县系铁岭组、雾迷山组和青白口系景儿峪组、奥陶系、寒武系碳酸盐岩。根据边界的水文地质性质可以划分为地表分水岭边界、地下分水岭边界、隔水边界、岩溶含水层深埋滞流性边界等类型。     

黔西林泉片区表层岩溶带发育特征及供水

贵州省黔西县林泉片区属于深切河谷斜坡地带,区内地下水位受乌江期隆升作用埋深大,不利于地下水的开发利用;且区内缺水人口分散分布于河谷斜坡地带,不利于集中供水。所以对区内表层岩溶带发育及表层带岩溶水分布特征的研究,是解决区内缺水问题的关键。     

岩溶水系统的水化学曲线及其在水文地质研究中的应用

为了认识水文地质条件与岩溶泉水化学之间的关系,以西南地区的6个典型岩溶水系统丫吉试验场S31号泉、毛村地下河、官村地下河、陈旗岩溶泉、青木关地下河以及金佛山水房泉为例进行研究。通过对比发现,在这些强烈非均质的山区裸露型岩溶水系统中,仪器能够实现自动化监测的电导率、温度和pH值等指标的水化学曲线存在差异。分析可知控制水化学变化的主要因素如下:首先是降雨补给引起系统的水量与碳酸盐岩溶解过程的变化;其次是CO₂气体随降雨进入含水层,促进碳酸盐岩的溶解;最后是地表污染物的淋滤。当电导率、水温、pH曲线出现降低和碳酸盐岩矿物饱和指数下降时,反映的是岩溶水的稀释作用;当电导率曲线出现高峰时,反映的是岩溶水补给的CO₂效应,此时水中二氧化碳分压(p_CO2)升高;当场雨中水化学曲线的变化滞后于水文动态曲线时,反映的是岩溶管道的活塞流效应;与人类活动有关的NO₃^-等污染物质量浓度在降雨后出现高峰,反映土壤的降雨淋滤作用,并可能影响电导率的变化趋势。某个系统的水化学曲线趋向于经常出现某几种效应,并且彼此的类型不同,表明了降雨补给的面状渗流方式和集中灌入方式对岩溶水影响的强弱不同,以及系统在径流方式和调蓄机制上的差异。一般而言:以面状补给方式为主的系统,水化学曲线多表现为CO₂效应,较少出现稀释作用;而岩溶发育强烈的系统,降雨补给受控于溶蚀裂隙和管道,其水化学曲线较多出现稀释作用,较少出现CO₂效应;以管道为主要径流方式的系统易出现活塞流效应,而包气带厚度大和含水层储水能力强的系统水化学变化被减弱。     

水化学特征在岩溶水系统分析中的应用——以山西晋城长河流域岩溶水系统为例

通过对长河流域岩溶水矿化度、Ca^2＋／Mg^2＋、Ca／Sr及Mg／Sr等的特征分析,长河流域岩溶水系统从补给区到径流区、排泄区矿化度、Can／Mgn、Ca／Sr及Mg／Sr变化具有明显的规律性,岩溶水的流动方向则与以上各水化学指标质量浓度的变化方向一致,即研究区在东、北部灰岩裸露区直接接受大气降雨补给渗漏及部分半裸露区间接补给渗漏,向西以泉水形式排泄到沁河河谷地带,形成沁河河谷排泄带,地下水径流方向为南西西方向。并分析岩溶地下水的径流特征,富水强弱,水岩作用强弱及岩溶裂隙发育规律特征。     

鄂西岩溶槽谷区洼地的水位响应特征及产流阈值估算

以湖北省兴山县黄粮镇刘家坝和龙湾两处岩溶洼地作为研究对象,利用其降雨、水文和土壤水等监测数据,探讨灌入式补给条件下洼地汇流的水位响应特征和产流特点,并基于降雨量和洼地内明渠流量的关系,采用数学拟合方程,估算两处洼地的降雨产流阈值,进而分析了影响产流阈值的因素。结果表明:降雨强度增大,产流阈值减小;土壤前期含水率越大,越有利于坡面产流;落水洞和岩溶泉水位与降雨有较好的同步响应关系,水位变化曲线随雨强大小分别表现出“陡升陡降”和“缓升缓降”的特点;刘家坝和龙湾洼地的产流阈值分别为7.4 mm和10.6 mm。      

岩溶地区土地利用变化的水文响应研究——以贵州后寨河流域为例

以贵州普定后寨地下河流域为研究区,在分析流域生态环境特征以及岩溶水形成机制的基础上,通过野外调查、资料收集并结合现代空间技术、地理信息系统和遥感技术,研制开发了适合我国后寨河流域的基于落水洞的岩溶半分布式水文模型,分析了土地利用/覆被变化对流域径流的影响以及流域产汇流参数对比关系。结果表明:生态建设后除最大土壤蓄水量增大外,其它产流参数变化不大;汇流参数基本小于生态建设前,但相差不大;在降雨条件不变的情况下,生态建设后的产流量小于生态建设前的产流量,生态建设前土地覆被下的流量在低水位时比生态建设后的流量稍高,而在高水位时生态建设前流量比生态建设后的流量稍低。      

毛坝向斜核部岩溶水绕轴径流的同位素示踪分析

本文针对圆梁山隧道毛坝向斜段岩溶地下水问题,利用环境同位素及地下水氘过量参数示踪原理,探讨了该区深层岩溶水的形成、补给、循环交替等信息。结果表明,向斜核部的深部承压水,同时接受向斜东翼和西翼大气降水的补给。T1d含水层,受垂直入渗的影响较大;P2ω c含水层,受上覆地层水和向斜东翼层间水入渗的影响明显;P1q m含水层与上覆地层含水层不存在直接的水力联系,但受到来自F02断层和不整合面有限渗流的影响。向斜核部水的渗流方向是从两翼指向核部,且流速较慢,不存在绕轴迳流。     

泉水流量、电导率、pH值动态变化研究

岩溶水是指赋存于岩溶孔隙中的地下水,是我国南方生产生活主要用水来源.随着社会对水资源需求的逐步扩大,岩溶水资源的开发利用越发重要.通过定期监测岳麓山泉水流量、电导率、pH值,结合岳麓山岩土层性质和长沙市降雨量,采用统计分析和Spearman秩相关系数法对泉水流量变化和泉水水质定性评价进行研究.研究结果表明,大气降雨对岩溶水进行补给从而使泉水流量增大,泉水流量的改变除与降雨量有关外,还受土壤入渗率和降雨时长的影响.采用Spearman秩相关系数法可定量计算电导率与时间的相关性,间接判断周围环境对泉水水质影响的难易程度,有利于识别电导率代表性位置泉眼,更好地监测和评价岩溶水.土壤酸沉降污染严重或酸雨频繁地区易导致岩溶水pH值呈酸性.对泉水流量和水质的研究有利于科学开发利用岩溶水资源.     

贵州岩溶大泉和地下河水资源

贵州是我国碳酸盐岩溶会水层分布最广泛的省份之一（占全省总面积的53％），岩溶发育，岩溶地下水丰富，岩溶大泉（流量大于10L／s)和地下河（长度大于2km)是岩溶水出露最常见的形式，不仅数多（大泉5214个，地下河1130条）量大，而且种类繁多，是贵州水资源的重要组成部分，本文系统地论述了贵州岩溶大泉和地下河的特征，分类及其水资源合理开发和可持续利用。     

大直径岩溶水井施工技术

通过广西河池市九圩镇水厂大直径供水井的施工实例,详细介绍了岩溶复杂地层大直径、大涌水钻孔的空气潜孔锤钻进技术、扩孔技术、钻孔护壁技术及施工工艺。