亚高山不同海拔高程中的岩溶泉水化学特征对比研究--以重庆金佛山碧潭泉和水房泉为例

金佛山岩溶泉水化学呈现日变化和空间变化的动态特征.在时间上,碧潭泉水化学特征呈现周期性的日变化规律,而水房泉日变化规律不甚明显.由于海拨高程的影响,金佛山岩溶泉水化学变化动态对降雨直接响应的效应不同:在同一时间里,碧潭泉对降水的响应微弱;而水房泉水中的Ca 、Mg2 和HCO3-等离子浓度随降雨而上升,它主要受碳酸盐岩-水-CO2相互作用中的CO2的控制.金佛山岩溶泉水化学特征还受岩性的控制.     

我国南方表层岩溶带及其对岩溶水的调蓄功能

表层岩溶带是地表强烈岩溶化过程的产物,为表层碳酸盐岩各种岩溶个体形态和微形态组合构成的不规则带状的岩溶带,在我国南方岩溶区广泛分布。表层岩溶带对岩溶水的调蓄表现在两个方面: 一是增加入渗补给量;二是延缓降雨后雨水在岩溶水系统停留的时间,并形成了表层岩溶泉。表层岩溶带对岩溶水的调蓄功能大小主要与表层岩溶带的结构、岩层产状、地表覆盖情况和降雨性质有关。石漠化环境与森林环境的表层岩溶带对岩溶水的调蓄功能差异很大。石漠化地区,表层岩溶带泉的出流时间短,动态非常不稳定;表层岩溶带对岩溶管道泉调蓄能力弱,泉水动态与降雨动态一致。森林环境表层岩溶泉则多为常流泉,水文动态比较稳定。表层岩溶带形成的表层岩溶泉为开采深部岩溶水困难的峰丛山区的居民饮水提供了重要的水源,但只有恢复了岩溶石山区森林生态,才能实现表层岩溶泉应有的供水功能。      

济南明水泉域岩溶地下水数值模拟及泉水水位动态预测

应用地下水模拟软件GMS建立山东济南明水泉域的三维地下水流数值模拟模型,对泉域内岩溶地下水进行数值模拟和水平衡分析,评价了泉域岩溶地下水资源总量和在保持泉水常年喷涌条件下的岩溶地下水可采资源量。在此基础上,应用时间序列分析法对泉水水位动态进行了预测。结果表明:明水泉域多年（2003-2014年）地下水补给量为1.23×108 m3·a-1,排泄量为1.36×108 m3·a-1,均衡差为-1.30×108 m3·a-1;模型预测未来20年泉水最低水位为55.65 m,最高水位为68.72 m,平均泉流量为34.6×104 m3·d-1。      

娘子关泉水流量的GM(1,2)时滞预测模型

娘子关泉位于山西省阳泉市平定娘子关附近,多年平均流量10. 93m3 /s,是我国北方最大的岩溶泉群。泉域西高东低,西部多为古生界二叠系、中生界三叠系砂页岩覆盖,大气降水入渗在这里形成浅层地下水,这些浅层水是深层岩溶含水层的间接补给水源; 泉域东部为岩溶裸露区,大气降水直接入渗补给深层岩溶水。由于岩溶泉域地质结构的复杂性和含水介质的多重性,泉域降水对泉水补给具有明显的灰色动态特征和时滞效应。本文应用灰色系统理论方法,建立了GM( 1, 2) 时滞模型,运用该模型对娘子关泉水流量进行了预测,结果与实际相接近。      

微量元素在福建马坑铁矿崎濑泉形成条件识别中的应用

崎濑泉是福建马坑铁矿区附近流量最大的泉,与矿区的关系一直没有查清。本文通过对前人勘察资料研究和在不同部位采水样进行分析的基础上,运用聚类分析和指示岩溶水、碎屑岩地下水补给来源和径流过程的Sr /Ca与Rb /K值研究了福建马坑铁矿崎濑泉补给来源和径流途径。结果表明,取自崎濑泉泉口水样与及矿区水文钻孔的岩溶水水样相关系数达到0.98,而与取自矿区北部砂岩裂隙水的水样相关性则很差;灰岩水和砂岩水间的相关系数仅为0. 26;崎濑泉水的Sr / Ca、Rb /K值与岩溶水的都比较相近,而砂岩裂隙水的Rb /K值则明显地较崎濑泉水与岩溶水的高,说明崎濑泉水的来源应当是深部的岩溶水,与其上部的砂岩裂隙水并无密切关系;崎濑泉的形成是大气降水在矿区东北部天山凹附近的灰岩裸露区渗入岩溶含水层并向西径流,至矿区中西部沿F10断层附近的岩溶强径流带径流至崎濑村,受陈坑- 崎濑断层阻挡然后涌出地面,而并非前人所说的是先由大气降水补给砂岩裂隙含水层,然后再由砂岩裂隙含水层补给下部的岩溶含水层。      

柳林泉域岩溶水特点与地质背景条件分析

柳林泉域作为我国北方典型的单斜 - 顺置式岩溶水资源系统 ,岩溶水在循环过程中表现出与其它泉域共性的同时 ,也存在一些非常奇特的特征: ( 1)由于泉域内断层、褶皱轴和区域隔水顶板的阻水作用 ,造成了岩溶地下水在主径流方向上的二级排泄与三次富集; ( 2)由于泉域中部王家会阻水性背斜轴的倾覆所形成的地下潜流断面梯形形态 ,导致了泉水流量衰减幅度与阻水断面上游区岩溶地下水位下降幅度的不匹配; ( 3)由于泉域南、北翼岩溶地下水循环路径和所处的地球化学背景不同 ,导致了分布在三川河两岸相距不足 300m 的泉水水化学特征表现出很大的差异性 ; ( 4)由于岩相建造地处中奥陶世古膏盐湖东部边缘 ,泉域西部中硬石膏溶解不仅形成了岩溶热水 ,而且还使得柳林泉成为“锶矿泉水”。 上述特征都是由柳林泉域特定的地质结构、地球化学环境和岩相古地理条件所决定的。      

娘子关泉域岩溶水氢氧同位素特征及影响因素浅析

为了研究娘子关泉域岩溶水状况及补给运移规律,系统采集了泉域内岩溶水、地表水样品,分析测试了样品的δD、δ~(18)O值,利用氢氧同位素方法,通过分析氢氧同位素特征及其影响因素研究岩溶水的补给来源及各含水层的相互联系。研究结果表明,大气降水和河流渗漏补给是泉域内岩溶水的主要补给来源。由于大气降水的高程效应和温度效应,导致泉域内δD、δ~(18)O值存在一定的差异。由于受到强烈蒸发后的大气降水及河流渗漏水的补给,河流沿岸岩溶水的δD、δ~(18)O值相对较高。同时对娘子关泉群城西泉、五龙泉和集泉站的D和~(18)O同位素分析结果表明,城西泉水来源于近源低海拔的补给源;而五龙泉和集泉站泉水来源于深循环、远距离、较高补给高程与地表水交换弱的补给源。通过以上研究,进一步明确了娘子关泉域岩溶水的补给运移规律,为当地政府合理开发及可持续利用娘子关泉域岩溶水资源提供了理论支撑。     

水化学对水体着生微型生物群落组成与丰度的影响 ——以桂林毛村表层岩溶泉、砂页岩裂隙泉为例

用载玻片作人工基质,放置在桂林毛村岩溶生态试验场碳酸盐岩分布区表层岩溶泉水和砂页岩区裂隙泉水中,开展着生微型生物群落结构研究。通过对比研究发现:毛村表层岩溶泉水中p H、游离CO2、固定CO2、K+ 、Na+ Ca2+ 、Mg2+ 、Cl- 、HCO3- 、NO3- 和SO42- 浓度均较砂页岩区裂隙泉水的高; 砂页岩区水体中着生生物群落的种数和总个体密度均比岩溶区的低;富钙、偏碱性的岩溶泉水体中形成的着生藻类群落结构以硅藻门为主,而砂页岩区裂隙泉水的着生藻类群落结构则以绿藻门为主。岩溶泉水体的这种着生藻类群落结构的形成与岩溶泉水的富钙、偏碱性有很大的关系。      

下河泉域岩溶地下水资源量分析评价

依据下河泉域水文地质条件,采用补给量法及排泄量法计算分析了泉域岩溶地下水资源量;依据泉水历年流量变化过程,采用水文过程曲线法、流量衰减分析法及频率分析法,计算分析了泉域岩溶水可开采量。     

湘西洛塔表层岩溶泉的生态环境类型及水文特征

岩溶石山区表层岩溶带的调蓄功能可有效控制石漠化的加剧并为严重缺水地区提供饮用水。文章以湖南洛塔为例,在大量的野外调查基础上,通过对洛塔岩溶区表层岩溶系统生态环境与表层岩溶泉水文特征的对比研究,按生态环境属性将表层岩溶泉分为三种主要类型:森林环境表层岩溶泉、石漠化环境表层岩溶泉及石漠化-森林过渡环境表层岩溶泉。详细论述上述三种表层岩溶泉的发育条件与水文特征:森林环境表层岩溶泉具有持续稳定的水文动态与流量;石漠化环境表层岩溶泉流量与降雨量相对应,动态极不稳定;石漠化与森林过渡环境表层岩溶泉流量排泄峰值具有随泉域植被覆盖率增加而缓和的趋势。按照环境类型对表层岩溶泉进行分类,可直观地显示其特殊的水文特征,有助于岩溶泉的合理开发和综合利用。     

辛安泉岩溶水系统研究分析

辛安泉是山西省第二岩溶大泉,该岩溶泉水是长治市除漳泽水库外的主要供水水源。泉域为一完整的岩溶地下水系统,具有独立的补给、径流、排泄关系,为全排型岩溶大泉。通过对泉域岩溶地下水水文地质特征、岩溶水天然资源量、可开采资源量及开发利用现状的分析研究,为区域水资源的优化配置提供了科学依据。     

Karst groundwater management by defining protection zones based on regional geological structures and groundwater flow fields

In a semiarid region, the karst aquifer generally forms a large groundwater reservoir that can play an important role in regional water supply. But because of the specific physical properties of karst aquifers, they are vulnerable to pollution and anthropogenic impacts. Karst groundwater management strategies are vital. As representative of karst springs in a semiarid area, Niangziguan Springs is located in the east of Shanxi Province, China with an annual average rate of discharge of 10.34 m³/s (1956–2003) (Y. Liang, unpublished data). The Niangziguan Spring Basin covers an area of 7,394 km² with an annual average precipitation of 535 mm (1958–2003) (Hao et al. in Carsologica Sinica 23(1):43–47, 2004). Over the past three decades, accelerated groundwater exploitation has caused water-table decline in the aquifer, reduction of the spring discharge, and deterioration of water quality. In this study, three protection zones were defined to ensure the quality and capacity of this resource. The confluence of the 11 spring systems and the discharge areas were defined as I protection zone, the recharge basin was II protection zone, and the slack water area where there is little surface recharge was the III protection zone. Management strategies for each zone were suggested and evaluated to provide a scientific foundation for sustainable utilization.     

典型背斜槽谷区岩溶水资源空间分布格局与水质特征——以宜居河流域为例

文章选取典型背斜槽谷区——宜居河流域作为研究对象,结合不同水文地质单元对流域岩溶泉进行出露特征及水质分析,研究结果表明:(1) 二叠系、三叠系含水层的调查泉点水化学类型全部属于HCO3-Ca型水,而寒武系、奥陶系含水层部分泉点属于HCO3·SO4-Ca型水,这可能与该地区的岩性及人类活动有关;流域内93.8%的岩溶泉点水质等级为优良和良好,可作为饮用水源;(2)流域内岩溶泉流量<10 L·s-1的岩溶泉数量占78%,平均流量仅为0.84 L·s-1;流量≥10 L·s-1的岩溶大泉平均流量达76.56 L·s-1;此外,发现不同岩性地层在岩溶泉发育的数量和流量上皆有差异,表现出岩溶泉发育的极不均一性;(3) 在可溶岩与非可溶岩接触带、断裂构造带、陡崖处、地势较低的弱承压泄流区、深切河谷及峡谷两侧切割处5类地点易出露岩溶泉。      

Numerical simulation of karst groundwater system for discharge prediction and protection design of spring in Fangshan District,Beijing

As the rapid growth of population and social economy, the situation of water resources shortage in Beijing city becomes more and more serious. Karst groundwater in Beijing has great potential for development. The reasonable exploitation of karst groundwater can enhance the water-supply stability of Beijing city. Firstly, the distribution of springs has been investigated in Fangshan, Beijing, and the characteristics of these springs have also been analyzed. Secondly, the hydrogeological conceptual model has been built, based on this, the groundwater flow numerical simulation model was established, and the parameter identification and validation of the model were performed under groundwater level and spring discharge. The results shows that the simulated values of groundwater level and spring discharge are very close to measured values, and the model can be used for groundwater resources evaluation and spring discharge prediction. Finally, a reasonable exploitation design has been developed with three exploitation scenarios considering the spring discharge protection; meanwhile, the quantity of groundwater resources was evaluated in the karst aquifer. The simulation results indicate that different exploitation yields have a significant impact on spring discharge; and the effective measures should be taken to protect the spring discharge     

管道流模型参数敏感性分析及其在许家沟泉域的应用

在岩溶含水系统中,作为主要排水通道的管道对泉流量动态具有一定的控制作用,而管道特征参数对流量变化亦有影响。为确定管道各参数的影响,前人以管道发育的岩溶水系统为研究对象,进行了短时间序列泉流量响应的分析探讨,而对岩溶管道不十分发育的岩溶水系统的研究较薄弱。为此,本研究结合北方岩溶水系统的发育特征,借助CFP管道流模型对管道各参数对岩溶系统流量和流态的影响程度及各参数的敏感性进行了分析,而后基于河南鹤壁许家沟泉域岩溶水文地质特征构建了泉域的MODFLOW-CFP模型,对泉域岩溶地下水渗流进行了模拟,并对不同降水保证率下的泉流量进行了预测。结果表明:管道流量与管壁渗透系数、管道坡度和管径呈正相关,而随弯曲度和埋深的增加管道流量呈先增大后减小的趋势。管壁粗糙度对流量的影响较小,且呈现出一定的波动性,尤其是当管壁粗糙度较小时,波动比较明显。经敏感性分析发现,管壁渗透系数和埋深的敏感性最高,其次为弯曲度和管道坡度,而管道直径和管壁粗糙度敏感性最低。许家沟泉域在25%降水保证率下,年最大泉流量为0.45 m3/s,平均泉流量为0.36 m3/s;在75%降水保证率下,年最大泉流量为0.41 m3/s,平均泉流量为0.31 m3/s,与实际情况吻合。该法可为我国北方岩溶区水资源评价及泉域水资源开发保护提供借鉴。     

Groundwater resources in karst area in Southern China and sustainable utilization pattern

Occurrence conditions of groundwater in southern karst area are complicated. The water-bearing media in the karst have multiplicity, and the groundwater is hosted in holes, gaps, seams, pipes and caves. The karst water shows heterogeneity where fast and slow flow coexist, and the Darcy and non-Darcy flow coexist, and the liquid flow, the gas flow and solid flow coexist. The evaluation and investigation indicates that the mineable resource of karst groundwater is about 53.44 billion m3/y, and the current exploitation quantity is merely 6.565 billion m3/year. The exploitation and utilization potential is gigantic. In the region there are altogether 2 763 karst subterranean rivers with a total length of 12 687 km. The dry season runoff volume equals to 47 billion m3/year. At present the exploitation is only 10%. Four effective utilization models of karst groundwater resources have been put forward. (1) The karst hills-depression zone formed the surface-underground united reservoir. By digging tunnels, water diversion irrigation and generating electricity, the ecological economy is developed. (2) In the deep-cut peak cluster depression area, by using the high-part Epikarst spring and constructing the regulation and storage water tank, the stereo ecological agriculture is developed. (3) In the karst peak forest plain and hilly-gully area, the pump-type underground regulating reservoir is constructed and the water-saving ecological agriculture is strengthened. (4) In the fault basin region with the surrounding groundwater runoff belting beam backwater, the water resources are jointly controlled to develop a fruit crop base within the basin.     

娘子关泉域岩溶地下水位变化特征及成因

利用多年观测资料,结合地下水补、径、排条件,分析娘子关岩溶地下水动态变化特征及成因。结果表明:（1）娘子关泉群流量在1980-2004年前总体表现为下降状态,2004年之后趋于稳定并略有回升;（2）岩溶地下水位动态空间上表现为地下水补给区比径流区变化大,时间上则分为两个不同时间段:1980-2004年表现为持续下降状态,2005-2014年表现为波动缓慢下降,部分地区水位小幅回升;龙庄岩溶地下水1998年1月到2004年1月水位下降22.9 m,平均年变幅3.82 m,2005年5月到2014年5月水位升高1.5 m,年均变化-0.17 m。      

龙涧泉岩溶水系统特征

文章以地下水系统理论为指导,对龙涧泉岩溶水系统的边界条件、人工干预条件下地下水动力场演化特征等方面进行了系统的研究。根据区域地质、构造、地形地貌和水文地质条件,探究了龙涧泉岩溶水系统,圈定了系统的范围、边界性质、流动系统内部及其与外部系统之间的关系,确定龙涧泉为系统的唯一天然排泄口,龙涧泉岩溶水系统与白浪岩溶水系统无直接水力联系。龙涧泉岩溶水系统岩溶水补给来源主要是大气降水、河流入渗及侧向径流补给,现状条件下总补给量为864.42万m3/a,多年平均补给量为836.81万m3/a;排泄主要是水源地开采和矿山排水,现状开采量为4 117.2万m3/a。由于开采量大于允许开采量,并超过了总补给量,区内岩溶水一直处于超采状态。2004—2008年矿区岩溶水实测年均下降1.61 m/a,多年（1984—2008）水位平均降幅为5.68 m/a,最大降幅17.42 m/a。此外还讨论了岩溶水系统的补给、排泄条件,提出了龙涧泉岩溶水开发、保护、复泉与管理龙涧泉岩溶水系统的建议。      

浅析河南省渑池县水泉洼铝土矿床地质特征

通过大量的地质勘查工作,探明本区为大型铝土矿床,具有埋藏浅、规模大、易开采、易加工、中等品位的特征,属一水硬铝石型沉积铝土矿.     

岩溶高原山区表层岩溶泉绿能与高效开发利用模式

为解决岩溶高原山区缺水的问题,合理开发利用表层岩溶水,开展了水文地质详细调查。查明区内表层岩溶泉出露13个,流量0~67.53 L·s?1,动态变化与降水关系密切。文章总结了表层岩溶水“泉－池（窖）－库”优化调控、绿能高效开发利用模式:①在有砂泥岩夹层分布的凹部山岩溶洼地,采用防渗帷幕灌浆,建设悬挂式凹部山水库,积蓄地表水、表层岩溶水形成自流供水;②在湾半孔表层泉处建设蓄水池直接引流利用;③在湾半孔表层泉附近建设水泵站、光伏电站,平水期时通过光伏电站发电,由泵站自动控制抽取表层岩溶水补给凹部山水库,形成地表、地下水优化调控,联合调度调蓄利用25.3万m3·a?1,解决了区内13 000余人的生活生产用水困难问题。