布泉地下河系统特征及内涝成因

文章阐述了右江流域布泉地下河系统的内涝现状,并通过分析布泉地下河系统管道结构特征,认为内涝是由特殊的岩溶水文地质及特殊的气象条件所造成。该地下河主管道从上游到下游出口水力坡度逐渐变小,中上游地下水流速远远大于下游流速,在强降雨条件下,大量雨水通过消水洞等进入地下河管道,使地下河管道上游的来水量远远超出地下河出口的排泄量,不能及时通过地下河出口排泄的地下水则从洼地的消水洞、天窗等溢出地面,形成内涝。     

岩滩板文地下河及岩溶浸没内涝分析

研究目的主要在于通过查明板文地下河的汇水区范围以及板文地下河中下游段的分布轨迹及水文地质特征，岩溶水的补给来源与动态特征等，了解东兰县纳巴片岩溶内涝与岩滩水库蓄水后所引起的板文地下河岩溶浸没之间的关系，提出解决岩溶内涝的途径与措施，为纳巴片岩溶内涝治理提供依据。研究表明，纳巴片的岩溶内涝，除了与特殊的岩溶水文地质条件和大量集中降雨密切有关外，岩滩水库蓄水后，使库水沿板文地下河倒灌，地下水位升高，是造成纳巴片岩溶浸没范围增大，延长浸没时间的主要原因     

岩溶含水层饱和-非饱和流动与污染物运移数值模拟

岩溶含水层中的地下水是重要的可饮用水来源, 由于其复杂的水文地质特征, 采用数值模型分析和评价含水层中地下水环境极具挑战性。采用变饱和度流动方程描述含水层基质中的饱和-非饱和流动, 采用管道流方程描述岩溶管道中的层流及紊流流动, 基于流动解采用对流弥散方程分别描述基质与管道中的溶质迁移过程。根据相关实验数据以及MODFLOW-CFP程序的模拟结果对流动模拟的准确性进行验证, 并基于此开展了岩溶管道以及非饱和参数对地下水流动及污染物迁移影响的模拟。结果显示, 数值模型能很好地重现含水层中饱和区与非饱和区以及岩溶管道的地下水动态, 岩溶管道对含水层的渗流场产生了较大的影响。管道中快速流动的特性使得周围的水向其中汇集, 影响了局部流动场, 进而使得泄露的污染物质随水流进入管道, 快速向管道出口处(泉点)迁移, 突破曲线显示管道出口处的污染物浓度响应速度远快于基质中对应的位置, 非饱和参数对管道中污染物浓度的响应速率有着不同程度的影响。建立的模型完善了岩溶含水层中非饱和区地下水流动、污染物运移以及基质-管道流动与溶质运移耦合模拟等方面的工作, 加深了对岩溶含水层地下水动力学以及污染物迁移过程的认识, 对岩溶水文地质及地下水环境等方面具有重要意义。      

示踪实验在湾潭隧道涌水突泥判别中的应用

以宜来高速湾潭隧道为研究对象, 通过现场调查、地下水示踪实验、地下水流量监测, 以及采用大气降雨入渗法计算隧道的平均涌水量和丰水期涌水量, 同时采用RFPA渗流软件对隧道涌突水的可能性进行判别。现场调查及示踪试验结果显示湾潭隧道岩溶管道为多支, 混合型岩溶管道, 水文地质条件复杂, 丰水期涌水量约为平均隧道涌水量的4.6倍。数值模拟结果表明, 隧道涌水突泥破坏要历经裂隙萌生、裂隙扩展、裂隙进一步扩展、贯通破坏阶段。同时当岩溶管道处的过水流量达到初始值(37 248 m3/d)约2.7~3.5倍之间时便可出现涌水突泥破坏, 也即出水口2流量达到10 000~13 000 m3/d时, 湾潭隧道具有极高的涌水突泥风险。      

康定北部高原构造岩溶发育特征与地下水径流带识别

受自然环境和技术方法制约，青藏高原岩溶发育演化和岩溶地下水循环特征研究相对薄弱，制约了青藏高原碳酸盐岩区的经济发展、民生设施建设和地质灾害防治。通过野外地质测量，岩溶地下水、地表水和大气降水水化学和同位素特征分析，泉水流量动态，水均衡计算和物探等技术方法，系统分析了四川省康定市北郊碳酸盐岩分布区的岩溶发育特征，识别了岩溶径流通道和岩溶大泉主要补给来源。结果表明:康定市北郊碳酸盐岩分布于高山峡谷地貌类型区，可溶岩地层分布、岩溶发育程度和岩溶水补给、径流、排泄均受构造控制，可溶岩与非可溶岩接触带和活动断裂附近的岩溶发育程度较强。岩溶水呈管道流径流，主要以岩溶大泉形式集中排泄，泉流量约1.5×104 m3/d且动态较为稳定。通过水文地质条件分析，识别出研究区存在通化组岩溶水径流带和雅拉河断裂岩溶水径流带。水化学-同位素数据、岩溶泉流量动态和水均衡计算结果显示，雅拉河河水是岩溶大泉的主要补给源，岩溶地下水主要沿雅拉河断裂岩溶水径流带径流并集中排泄。      

鲁中南岩溶分区初步研究

依据山东省中南部地质、气候环境的差异,划分岩溶区、亚区及岩溶系统。对岩溶区域的岩溶形态,由宏观到微观,由地表到地下,由溶蚀形态特征到堆积形态特征进行了详细论述。该区岩溶形态丰富多彩,既有代表半干旱岩溶区特征的干谷、大泉、常态山含石灰岩角砾的坡麓堆积的组合,也有代表半湿润岩溶区特征的溶丘、溶沟田、溶蚀洼地、地下河、洞内指向流纹、天锅、边槽及红壤土等的组合。     

环境同位素在平顶山矿区岩溶地下水污染研究中的应用

通过对平顶山矿区地下水、地表水及大气降水中的氢氧重同位素组成和变化规律分析,结合区域环境水文地质条件及岩溶地下水的一般化学特征,论述岩溶地下水的形成时间、径流途径及径流速度。最后确定岩溶地下水的污染源、污染途径,推断岩溶地下水污染发展的速度。     

论桂林市东城区地下岩溶发育特征

桂林岩溶千姿百态奇丽无比,曾引起许多中外地学学者的关注和研究,由于受到条件的限制,人们多着重于地表岩溶的研究。 地表和地下岩溶的演化极其复杂。岩溶发育是碳酸盐岩岩性,地质构造和水文地质条件等诸因素综合作用的结果。本文通过桂林东城区多年供水勘探揭示的大量地下岩溶资料的系统分析和概率研究,结合区内湿热多雨和特定的自然地质条件、地貌特征和水文地质条件等综合分析,对地下岩溶发育的主要控制进行探讨,研究不同岩性、构造和地下水动力条件的地下岩溶发育规律、特征、洞穴的充填与岩溶含水层储水特征及供水条件,并以上述研究为基础,讨论了岩溶地下水的合理开发利用。     

山东省滕州市荆泉水源地岩溶塌陷调查研究

针对山东省滕州市城市供水水源地——荆泉水源地及周围区域在2015年以来发生的多处岩溶塌陷情况,进行现场勘测,并就调查情况进行分析,总结了研究区的岩溶塌陷时空分布规律和形态特征等,该区岩溶塌陷主要发生在地势相对低洼,距河流较近的农田或村庄道路;发生时间一般是枯水期至丰水期之间和丰水期后的地下水位变化剧烈期。该区发生岩溶塌陷的主要原因是过量开采岩溶水,诱发因素有农田灌溉和降水,对该区域的岩溶塌陷灾害运用层次分析法进行易发性评价,并针对调查情况提出了控制规划地下水资源开采量,采取应急预防和监测预警措施的相应防治措施。     

基于系统空间特征识别的岩溶地下水污染成因分析

岩溶地下水系统空间结构复杂, 含水层渗透性强、防污性能差, 一旦发生污染, 污染物扩散迅速且修复难度较大。以南方某岩溶大泉为例, 在水文地质调查的基础上, 结合水化学图解及多元示踪技术, 分析岩溶地下水系统边界及暗河管道分布, 识别岩溶泉的主要污染物、来源及污染途径, 探索岩溶地下水污染成因模式。研究结果表明, Q₁岩溶地下水系统为典型的"多源单汇"地下水循环模式, 存在南北2条主要径流通道; 其主要污染物质为锰、菌落总数、氨氮、总磷, 分别为地下水质量标准阈值的17, 14, 7.2, 3.8倍; 建筑垃圾堵塞原有的暗河通道, 工程勘察和强夯活动破坏了垃圾堆场下部天然黏土防渗层, 生活垃圾及渗滤液进入岩溶管道, 两者共同导致了岩溶地下水的污染。该研究对于岩溶地下水系统污染防治工作具有重要的借鉴意义。      

黄陵背斜东北翼岩溶水系统特征及其对引调水隧洞工程的影响

陵背斜东北翼地层以碳酸盐岩和碎屑岩相间的组合形式出现,碳酸盐岩分布区岩溶发育强烈,岩溶突涌水是该区地下工程建设的重要影响因素。以某重大引调水工程黄陵背斜段为研究对象,综合采用岩溶水文地质调查、示踪试验、水文地球化学等多种方法对研究区岩溶水系统特征及隧洞突涌水条件进行了识别和分析。结果表明:区内存在4个子含水系统,垂向上构成了透水性强-弱相间的结构,发育了浅部快速循环、中间快速循环和深部慢速循环的多级水流系统,断裂构成各子含水系统间发生水力交换的垂向通道。工程输水隧洞主体在深部灯影组(Z₂dn)和天河板组-石龙洞组(∈₁t+sl)子含水系统中穿越,岩溶发育总体较弱,但在穿越店垭断裂时存在导通上部娄山关组-南津关组(∈₃l-O₁n)强岩溶子含水系统而发生较大规模高压突涌水的可能。施工支洞穿越∈₃l-O₁n子含水系统中白龙洞水流系统的排泄区,遭遇管道式突涌水事故的风险高。多种水文地质方法的联合解译可提高识别岩溶水系统特征和突涌水条件的精度。      

基于改进的Vensim模型模拟岩溶泉水文过程

经典的Vensim模型采用2个平行线性水箱来模拟岩溶水文系统中的慢速流和快速流, 很难模拟岩溶水文系统内的非线性水文过程。提出一种改进的R-Vensim模型, 将Vensim中的一个水箱改为非线性水箱, 同时进一步考虑不同水文条件下降雨分配系数的变化, 用于模拟岩溶含水层中存在的非线性水文过程。2个模型被用于模拟丫吉试验场的S31岩溶泉, 模拟结果表明R-Vensim能更好地模拟不同降雨条件下岩溶泉水文动态过程, 而Vensim总是低估暴雨下的流量峰值和高估低强度降雨下的流量峰值。研究区岩溶水文系统中慢速流呈现强烈的非线性, 而快速流更接近于线性过程, 2个模拟时段内78.5%和68.4%的泉流量来源于非线性水箱。研究结果表明模型中考虑非线性水文过程对于岩溶泉流量尤其低流量过程的精准模拟十分重要。      

轮古油田中斜坡区奥陶系岩溶洞道线性体密度法预测

线性体密度是一种反映断裂裂缝带等线性构造密集程度的参数,最初用来分析探测矿产及能源赋存和工程地质及地震地质的构造条件,后用来预测现今岩溶系统中连接落水洞和岩溶泉的洞穴路径。针对目前地震属性预测洞道的主观性和不确定性,以塔里木盆地轮古油田中斜坡区奥陶系岩溶洞道为研究对象,运用以反映断裂信息的蚂蚁追踪属性为基础,裂缝的各向异性和地层倾斜方位为约束条件的线性体密度法,在地震振幅属性预测洞道的基础上,通过线性体密度验证并修正该结果,使岩溶洞道的预测更准确且有据可循,最终将有效地指导碳酸盐岩储层的勘探与开发。      

岩溶地下水化学组分随降水周期变化的规律性——以桂林、柳州地区为例

利用岩溶水长期水化学监测资料进行数理统计和制图，揭示了不同类型岩溶地下水化学成分的变化与降水丰、枯季节、丰枯周期年变化的规律性。纯灰岩地区岩溶水的主要化学组分表现枯季高、丰季低；白云岩地区岩溶水则不显示此规律性，丰、枯季节主要组分含量变化不大，甚至有相反趋势的显示。降水丰枯周期年的变化在岩溶水化学成分的变化上，也有很好的显示。枯水周期年，岩溶水主要化学组分含量逐年增高，丰水周期年则逐年降低     

基于圆盘概化模型的岩溶裂隙渗流路径构建算法

岩溶裂隙网络的识别与重构,一直是岩溶地下水资源和岩溶区地质环境保护研究的热点与难点。基于地表原始裂隙数据、经过克里格插值后的地表裂隙数据、以及通过蒙特卡洛预测得到的地下裂隙数据,本文针对三维裂隙构造中的水流通路识别模块,提出了一种基于圆盘模型的渗流路径构建方法,采用有向图的数据结构来模拟圆盘模型概化后水流沿裂隙的渗流路径,并以邻接矩阵的形式存储其渗流路径数据。同时,为满足大规模裂隙数据快速求交的需要,本文给出了三维R树索引算法缩减遍历各个采样点所用的时间,提高了整套算法运行的效率。最后,以北京市房山区张坊地区地表采样裂隙数据为基础,借助遥感地质调查、重点岩溶区精细地质测量及取样分析等手段,开展三维裂隙空间网络分布模型研究,对岩溶裂隙渗流路径构建算法进行计算机仿真实现,为张坊地区岩溶发育机理的研究及岩溶水裂隙数值模拟提供可视化的分析手段。     

聚龙山向斜三叠系含水层岩溶发育史及地下水流场控制意义

聚龙山向斜三叠系含水层经历了多期次岩溶综合作用, 其岩溶发育演化规律对于深入认识该地区水文地质条件及分析地下水流场具有重要意义。运用历史比较法, 结合研究区三叠系含水层水化学、同位素、钻孔等资料, 对聚龙山向斜构造演化与岩溶发育史进行了探讨, 进而恢复了地下水流场的演化过程。结果表明, 震旦纪-中三叠世, 研究区构造运动总体表现为垂向上的升降, 沉积的海相地层为岩溶发育提供了物质基础, 但不具备岩溶发育条件, 主要在二叠系茅口组和三叠系嘉陵江组顶面形成古岩溶作用。晚三叠世-早侏罗世, 聚龙山向斜以缓慢隆升为主, 在荆当凹陷的湖盆中相继沉积陆源碎屑, 由于广泛覆盖在碳酸盐岩之上的三叠系巴东组碎屑岩刚接受剥蚀, 导致该时期主要表现为位于水下的埋藏型岩溶。中侏罗世-早白垩世, 燕山运动产生的挤压应力促使研究区形成EW-NW向褶皱、断裂及裂隙, 控制了碳酸盐岩的平面分布格局。部分碳酸盐岩裸露, 岩溶开始发育, 这时期地表水和地下水向荆当凹陷汇集。晚白垩世-古近纪, 随着江汉断陷盆地形成, 盖层巴东组碎屑岩剥蚀线逐渐向南退却, 岩溶发育进一步加强, 产生的老岩溶水系和部分地下水向最低基准面江陵断陷排泄。新近纪以来, 构造运动的间歇性快速抬升使岩溶不断向深部发育, 形成五级岩溶台面和多级地下水流系统, 地表水和地下水最终排泄至长江。地下水流场具有山区到凹陷-断陷盆地-长江的多级次演化机制。      

山东省平邑县归来庄金矿床充水因素分析及水害治理方向

归来庄金矿床为鲁西南地区唯一特大型金矿床,矿山已经转为地下开采,目前矿山正常涌水量为98491m~3/d,矿坑共发生中大型突水56次,其中最大突水点水量高达2000m~3/h,矿山涌水量大,突水频繁,矿坑涌(突)水对矿山深部开采生产安全构成了严重的威胁。该文通过收集以往矿床勘查、核实水文地质资料、地下水连同试验成果、矿山水文地质监测资料并经现场调查,认为该矿山充水来源主要有三个方面:大气降水,地表水(浚河水)和碳酸盐岩裂隙岩溶水,其中碳酸盐岩裂隙岩溶水对矿床直接充水,大气降水和浚河水通过碳酸盐岩含水岩组的导水通道间接补给矿坑。矿山水害治理重点在奥陶系碳酸盐岩类含水岩组的岩溶、构造导水通道,提出了对浚河河床漏水点进行注浆封堵和地下水帷幕注浆截流治水方案。