云南维西县仙人洞泉和龙滩泉成因分析

主要根据仙人洞泉和龙滩泉的地质和水文地质调查资料,分析了研究区内岩溶发育特征,并应用水化学分析和同位素测试方法,研究分析了仙人洞泉和龙滩泉形成原因。认为研究区仙人洞泉和龙滩泉水化学及同位素特征相似,二者与金沙江水水化学组成差异较大,二者均以分水岭附近的石炭系地层为主要补给区,但仙人洞泉还接受更远地段地下水的补给,地下水沿岩溶裂隙和管道系统径流。     

典型岩溶泉水文地质条件的调查与分析——以香溪河流域白龙泉为例

以1∶5万水文地质调查兴山县幅内的白龙泉为例,介绍了如何在水文地质调查工作基础上,综合利用地球物理勘探、示踪试验、同位素测试等手段,查明岩溶泉的成因,并对其水文地质特点进行分析。在此基础上,对多手段查明岩溶泉成因的应用进行了探究。裂隙测量等基础地质调查测得了研究区代表性含水岩组的裂隙发育程度,为岩溶发育规律的研究提供了重要的参考;地球物理勘探确认了白龙泉的补给径流区中存在岩溶径流管道;示踪试验数据可分析岩溶径流管道的管道结构;而同位素测试则从水化学角度佐证了上述方法所得的结论。技术方法可以为南方岩溶大泉或地下河的水文地质调查提供一些有价值的经验。     

岩溶区某磷石膏堆放场渗漏特征分析

磷石膏堆场特别是岩溶区堆场渗漏对地下水和地表水水质影响较大。根据现场连通试验、物探及钻探揭示资料分析,研究区主要有三种渗漏类型:裂隙型（双眼井泉）、裂隙-管道型（发财洞岩溶管道）和管道型（鸭草坝岩溶管道水系统）。天然不防渗条件下,库水通过地表落水洞、溶缝和溶隙等入渗地下水,产生岩溶渗漏。入渗补给独田地区的S1号泉、杨花冲地区的S23号泉、下摆郎地区的S13、S14号泉。其它泉水受隔水层的阻隔及地下水的补、排条件所限,没有受到污染。独田堆场运行后堆场存在渗漏情况,但是,防渗系统运行后渗漏的污染情况较之前有较为明显的下降。     

南洞地下河岩溶管道展布及结构特征的示踪试验解析

运用高精度的示踪试验研究了南洞地下河流域部分岩溶管道的展布状况,并对暗河管道的结构特征进行了分析。试验结果表明:一号暗河有一独立的含水系统,补给区为瓦白白一带,二号暗河主管道总体通往永宁和石洞方向,三号暗河通往城红寨方向,二号暗河和三号暗河在南洞口附近有连通,枯季时二号暗河补给三号暗河。此外,一号暗河和二号暗河分别呈老年期和壮年期地下河形态,较为畅通;三号暗河则发育较晚,出口处有较多的裂隙。最后,结合现有的资料及流域内的水文地质条件,对流域内岩溶管道的大体分布位置进行了推断,绘制了岩溶管道的展布图,以期为南洞地下河流域的岩溶水文地质调查、物探、钻探及地下水开发利用等提供理论依据。      

裂隙-管道介质泉水流量衰减过程中的有色噪声辨识与消减

文章在实验室模拟岩溶地下水系统泉流量衰减过程的基础上,针对建模过程中存在的有色噪声问题,提出利用Cochrane-Orcutt迭代法与自相关相容协方差识别和消减建模过程中有色噪声,确定裂隙-管道介质岩溶泉衰减流量具有三阶自相关特征,并成功建立裂隙-管道介质中岩溶泉流量的向量自回归(VAR)方程,提高了模型精度。     

岩溶管道系统中污染物扩散及地下水自净能力研究——贵州某磷石膏堆场为例

以实验场水文地质勘查、室内外实验为基础,对磷石膏废液中TP（总磷）、F-（游离态氟化物）在岩溶管道系统中扩散和迁移的规律、岩溶管道地下水系统自我净化能力进行了研究。结果表明：污染物主要沿岩溶管道、裂隙的延伸方向扩散和迁移,而在垂直地下水径流方向不明显;TP、F-浓度在迁移的过程中的衰减主要与地下水系统中地下水的稀释有关...     

交口县岩溶地下水资源量估算

在综合考虑岩溶水存储条件及水动力条件的基础上,对山西省交口县的岩溶地下水资源进行了合理的分区,根据岩溶水分布特征及其地质、水文地质、水动力等条件,交口县裂隙岩溶水分布为郭庄泉岩溶水区和十字崖岩溶水区,并在分区的基础上对岩溶地下水资源量进行了估算,交口县岩溶地下水资源量为8 878.5万m^3/a。     

四川锦屏落水洞岩溶地下水示踪

在岩溶水文地质调查的基础上,进行钼酸铵示踪试验。结果显示,落水洞沟水在落水洞附近进入地下含水层后,沿T2z / T1 岩层接触边界或断层( F6- F9)分成两股,一股向东排向磨房沟东大理岩地下水排泄带,另一股向南转西南、西北分别排向景峰桥- 牛圈坪沟段西雅砻江河床。磨房沟泉流域地下水向西袭夺造成该流域西部地表、地下分水岭不一致。而西雅砻江示踪段构造裂隙发育,地下水主要沿具有双重含水介质(稀疏裂隙和少量岩溶管道)的大理岩流动,天然条件下地下水流动缓慢。其中的局部大型溶蚀裂隙或串珠状溶洞成为主要地下水储水空间,其疏干性突水对工程施工有一定影响。      

南方岩溶含水系统结构识别方法初探

岩溶含水系统因其含水介质的高度不均匀性和各向异性而难以刻画。文章选取鄂西岩溶槽谷区典型的岩溶含水系统为研究对象,基于野外地面调查、裂隙测量、洞穴探测、多源高精度地下水示踪试验、地下水动态监测等传统手段,结合新技术、新方法来综合查明岩溶含水系统的结构,探讨岩溶含水系统的边界结构、岩溶发育主控方向、介质空间结构的识别方法,最终刻画出岩溶含水系统结构的概念模型。文章的研究成果旨在为岩溶山区1∶5万水文地质调查工作思路与方法应用提供参考,为提高全国新一轮1∶5万水文地质调查成果的精度与质量做贡献。      

山西娘子关泉群及其水的来源

娘子关泉域群泉是中国北方最大的岩溶泉,泉域汇水面积达7 436 km2,前人认为:泉域内岩溶水由北、西、南3面向娘子关一带径流汇集,由于娘子关一带下奥陶系燧石团块或条带白云岩相对隔水层隆起,并被桃河侵蚀出露,使岩溶地下水溢出地表成泉群,其主要含水层为中奥陶系含石膏碳酸盐岩。但各泉的水化学、同位素特征有差异,娘子关泉群并不是出自统一源。文章通过水化学、同位素、水文地质剖面等方法研究得出: 娘子关泉域存在两个含水层、三个子系统:中奥陶系灰岩含水层和中上寒武系白云岩含水层;西部奥陶系岩溶水系统、东部奥陶系岩溶水系统和东部中上寒武系岩溶水系统。泉域内城西泉与程家泉出露于中奥陶系下马家沟组泥灰岩之上,含水层为中奥陶系灰岩裂隙、溶隙水,由于区域下马家沟组泥灰岩隆起隔水出露地表成泉,属于东部奥陶系岩溶水系统;坡底泉、五龙泉、河北泉、水帘洞泉、苇泽关泉其补给主要来源于中上寒武系含水岩组,为承压上升泉,属于东部中上寒武系岩溶水系统。      

古堆泉岩溶地下水系统特征及系统圈划

古堆泉是汾河流域内唯一的中低温地热泉,研究其水文地质特征、划定岩溶地下水系统边界是进行岩溶地下水资源评价和地热水成因研究的基础。通过对古堆泉岩溶地下水系统的地质结构特征、水文地质结构特征和岩溶地下水循环演化规律分析,初步圈划了古堆泉岩溶地下水系统及其子系统。研究结果表明：系统内地质结构复杂、火成岩侵入和隐伏断裂发育,总体上可以将其概括为南北和东西向均"三隆三陷"的地质格局;古堆泉岩溶地下水主要接受塔儿山、二峰山及中条山碳酸盐岩裸露区的降水入渗补给,南梁泉和海头泉是系统内2个岩溶地下水的局部排泄点,古堆泉是最终排泄点。根据水文地质结构特征和岩溶地下水循环特征确定了古堆泉岩溶地下水系统边界及其水文地质性质,圈定的古堆泉岩溶地下水系统面积为2 942 km²,并进一步将其划分为4个相对独立的岩溶地下水子系统：塔儿山-九原山古堆泉岩溶水子系统、佛岭山-高显海头泉岩溶水子系统、中条山南梁泉岩溶水子系统、侯马盆地深循环岩溶水子系统。     

黔东北高原斜坡地区4种岩溶地下水系统模式及特点——基于地貌和蓄水构造特征

受深切河谷地貌控制,黔东北大部分地区岩溶地下水深埋且排泄于河谷岸边,以快速的管道裂隙流为主,给地下水资源勘探开发带来了极大的困难,局部地区受蓄水构造控制形成勘探有利的地下水富集区。笔者基于地貌和蓄水构造将研究区岩溶地下水系统归纳总结为深切河谷型、向斜山地型、单斜夹层型和背斜槽谷型4类模式。深切河谷型岩溶地下水系统地下水水力坡度大,地下水以快速的管道流为主,排泄点低,开发利用方式建议直接在地下河出口或天窗中抽提地下水,经济效益明显地区可堵洞成库进行综合利用;向斜山地型岩溶地下水系统发育高位岩溶泉或地下河出口,排泄点高,适合直接引水利用;单斜夹层型岩溶地下水系统在岩性接触带出露一系列接触泉,排泄分散,开发利用方式建议直接利用或抽提岩溶泉水,受夹层隔水顶底板影响局部地区可钻井取水;背斜核部出露寒武系白云岩地层,导致背斜槽谷型岩溶地下水系统含水岩层均匀厚度大,分布大量非全排型岩溶泉,地下水开发适合抽提泉水或钻井抽取地下水。     

河北省井陉县威州泉域岩溶水资源分析计算

井陉县由一个古老的农业大县发展成为以打造河北省西部经济生态强县为主的经济强县,对地下水资源的需求量日趋增多,正确计算和评价本区奥陶系灰岩岩溶地下水资源,有利于可持续发展。威州泉域是华北地区著名的岩溶大泉,通过对奥陶系灰岩地下水资源的计算,是建立在对区域地质、水文地质条件分析研究的基础上,对16年的补给量进行计算。采用了综合相关分析和一次线性相关分析及多元线性相关分析法分别对可能构成地下水因素的降水、入境水、开采量及矿坑排水进行相关分析。经过分析计算可以得知入境水是制约井陉威州泉的重要因素。作为全排型泉域,开采净消耗量和溢出量即可作为本区奥陶系灰岩岩溶裂隙地下水资源量,得出多年平均地下水资源为26 661万m3。     

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。     

基于GMS的山西辛安泉域地下含水层结构模型研究

辛安泉域岩溶地区存在较多岩溶管道、人工采煤巷道和复杂的地质构造等,水文地质条件十分复杂。为准确构建辛安泉域三维地表水-地下水数值模型,开展岩溶水资源承载力评价,需要精确建立辛安泉域三维地下含水层结构模型。采用GMS软件基于实际钻孔数据资料、虚拟钻孔数据和水文地质剖面资料精细建立长治市辛安泉域岩溶含水层三维含水层结构模型。结果表明,采用GMS模型,基于实际钻孔数据资料、虚拟钻孔数据和水文地质剖面资料建立的长治市辛安泉域三维含水层结构模型更接近实际,采用这种方法构建含水层结构模型能够为后期精确建立长治市辛安泉域三维地表水-地下水数值模型打下坚实的基础。     

重庆涪陵页岩气勘查开发区岩溶水文地质结构研究

通过对页岩气勘查开发区碳酸盐岩分布特征、岩溶发育规律及岩溶水的赋存与动力循环过程展开研究,采用系统分析法,归纳出平缓单斜型单层、背斜褶曲型多层、向斜褶曲型单层和断裂型四种岩溶水文地质结构,其中平缓单斜型单层和背斜褶曲型多层水文地质结构区岩溶介质类型主要为管道-裂隙型,地下水径流畅通,易导致岩溶水污染。     

裂隙岩溶含水系统溢流泉演化过程的数值模拟

本文利用非连续裂隙网络介质模型,耦合水动力条件和碳酸盐溶蚀动力条件,建立岩溶含水系统演化的数学模型,并用数值法进行模拟分析。在已建数值模型基础上,构造了两组实例模型(降水入渗补给的裂隙岩溶含水系统和河流补给的裂隙岩溶含水系统)来研究裂隙岩溶系统中溢流泉早期演化过程。模拟发现,裂隙岩溶含水系统演化过程中,裂隙不断被溶蚀拓宽,致使系统中潜水位不断下降,许多小泉被疏干;同时不同裂隙之间存在溶蚀差异,在潜水位及优势通道附近的裂隙溶蚀速度快,而其它位置则相对慢得多,差异溶蚀促使系统形成优势溶管,优势溶管逐渐袭夺水流,形成大泉。另外对比两模型发现,降水入渗为主要补给源的裂隙岩溶含水系统,泉管道从汇向源发育;而河流入渗为主要补给源的裂隙岩溶含水系统,泉管道则由源向汇发育。      

MODFLOW-CFP软件在岩溶水系统数值模拟应用中的若干关键问题

MODFLOW-CFP软件很好地解决了管道流与含水层连续介质地下水渗流的耦合问题以及管道中水流运动的层流-紊流转换问题,为岩溶管道型地下水系统的定量研究提供了一个适用的数值模拟平台,近年来也在工程实际中得到了较多的应用。为了更好地利用和推广该软件在岩溶地下水系统定量平价和研究中的应用,避免新方法在实际应用中的盲目性,文章结合MODFLOW-CFP软件自身的特点、岩溶水系统常见的水循环特征及其在实际应用中存在的一些关键问题,从地下水数值模拟的基本要求出发,探讨如何通过一些有针对性且相对比较容易开展的野外岩溶水文地质调查、降雨-流量（水位）高分辨率监测、地下水示踪试验和综合分析研究等工作,提取MODFLOW-CFP模型所需的关键结构要素、水文地质参数以及模型识别的目标函数,进而提高复杂岩溶水系统地下水数值模型的仿真度和预测精度,推动岩溶地下水定量研究的发展。     

北方岩溶大泉地下水系统的圈划:以太原盆地东西山地区为例

运用地下水系统分析理论, 以山西省太原盆地东西山地区为实例, 利用GIS技术对区内岩溶大泉地下水系统进行了圈划.运用岩相古地理、地质构造和水文地质分析方法, 首次提取了研究区岩溶含水系统的区域隔水底板等高线、边山断裂两壁投影图及岩溶水系统图等定量或半定量水文地质信息, 圈划出了东西山岩溶水系统的局部饱水带、饱水带和碳酸盐岩非饱水带.研究结果表明, 西山地区兰村泉、晋祠泉属于同一个岩溶子系统; 西冶泉岩溶子系统是相对独立的岩溶水系统; 东山基岩山区大部分属于娘子关泉岩溶子系统, 且东山岩溶水子系统与盆地地下水有密切水力联系而与兰村泉-晋祠泉岩溶子系统无直接关系.这些为模拟盆地地下水系统和评价北方岩溶地下水资源提供重要的科学依据, 对前人就太原盆地边山岩溶水系统边界的确定和内部结构的划分提法有了新的认识.      

褶皱构造对岩溶泉发育的控制作用——以贵州威宁地区为例

在威宁水文地质调查中,笔者等发现这一地区向斜和背斜转折端有岩溶泉的发育,其走向与褶皱轴线走向一致,对上述现象做了一些探讨和研究。研究结果显示,在构造应力场作用下,岩层变形逐渐加大,继而形成构造形迹褶皱构造,在其轴部局部应力场作用下,在褶皱转折端产生放射状张裂隙,该类张性裂隙有利于地下水的赋存、径流和岩溶发育。