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。     

西南岩溶地下水资源开发利用效应与潜力分析

西南岩溶地区面积78万km2,地下水系统包括裸露岩溶水系统和覆盖-埋藏型岩溶水系统两大类。由于降水丰富、地下岩溶发育,西南岩溶地下水资源丰富,在43万km2调查区内,具有地下水天然资源量1762.82×108m3/a,岩溶地下水允许开采资源量615.70×108m3/a。近年来,通过开展水文地质调查,在地下河、表层岩溶水和蓄水构造岩溶水打井开采方面均取得重要进展,产生了显著的经济和生态环境效应。但由于西南地区岩溶水开发难度大,区域经济落后,西南岩溶地下水的开发利用程度普遍较低,已开采量为98.32×108m3/a,仅占允许开采量的15.97%,剩余地下水潜力资源量517.38×108m3/a。     

岩溶浸没内涝灾害研究

在我国华南、西南的裸露型岩溶地区, 旱涝灾害频发。这是亚热带湿润气候条件下岩溶地区环境脆弱的一种表现。一些地势较高的峰丛洼地, 由于地表迳流稀缺, 难以修建蓄水工程, 干旱缺水现象较为普遍。而地势较低的岩溶洼地, 谷地和峰林平原, 夏秋雨季, 地下岩溶管道排泄受阻, 经常发生滞洪涝灾, 使农田、村镇周期性受淹。如果修建水库抬高了河水位, 淹没了地下河或泉口, 使库水循地下河倒灌, 顶托了地下河的排泄, 则使岩溶洼地内涝更加严重。此种岩溶地区三水(大气降水、地表水、地下水 )转化现象所导致的内涝灾害, 称之为岩溶浸没内涝。     

西南岩溶地下河流量重复统计问题及对策探讨

西南岩溶区的地下河数量及总流量是有关职能部门和专业技术人员关心的两个重要数据。20世纪80年代对西南6省进行统计,结果为2 836条,流量1 482 m3/s;20世纪90年代对西南8省进行统计,并经过近年的数据库校核为2 523条,总流量1 321.7 m3/s;其中流量大于2 000 L/s有120条,合计流量699.7 m3/s,占总流量的52.94%;流量在50~500 L/s地下河最多,有1 311条,占总数的51.55%,其次为流量小于50 L/s的有723条,占总数的28.43%。文章针对上述统计方法存在岩溶地下河流量重复统计、与岩溶大泉流量交叉重复统计两种问题,以大小井和寨底地下河系统为例,给出了具体重复统计量。基于1∶20万水文地质普查资料,大小井和寨底地下河重复统计量分别占总出口流量的57.1%、7.1%;而基于最新调查资料,重复统计量则分别可增加到134.3%, 86.1%。因此,随着1∶5万水文地质调查面积越多,所发现的地下河出口越多,按传统的统计方法其重复统计量则越大。引起上述重复统计问题主要原因是把地下河系统和子系统混合在一起。文章最后讨论了地下河系统的空间属性,提出避免重复统计措施,对西南岩溶区地下河流量正确统计以及具有相同特征的岩溶大泉流量统计有一定指导意义。      

典型岩溶水系统碳汇通量估算

现代岩溶学研究成果表明,碳酸盐岩在全球碳循环中响应极其迅速,水循环过程中的碳汇效应显著。本研究选取广西桂林寨底地下河系统、广西环江大安地下河系统、重庆北碚青木关地下河系统三个典型岩溶地下水系统,利用各系统地下河的流量和HCO3-浓度的监测资料,采用简单化学平衡模式法估算碳汇通量(CO2)。结果显示,寨底地下河系统的单位面积年碳汇通量为68.82 t/(km2.a),大安地下河系统的单位面积年碳汇通量为81.18 t/(km2.a),青木关地下河系统的单位面积年碳汇通量为100.07 t/(km2.a)。分析认为同一个岩溶水系统的结构特征和环境条件基本上是稳定的;地下河的流量和HCO3-浓度是影响岩溶碳汇强度的关键因素,尤其是地下河流量的变化对碳汇强度的影响显著;不同岩溶水系统的碳汇通量不但受水化学条件和地下水动力条件的控制,同时受土地利用变化的影响。该研究对于改进碳循环模型和评价岩溶地质碳汇有重要意义。     

西南岩溶石山地区不同类型地下河开发利用模式探讨

西南岩溶石山地区岩溶发育规律复杂, 给地下河的有效开发利用带来了困难。在近年来西南岩溶区地质调查成果的基础上,系统总结不同岩溶地貌类型区地形地貌条件、岩溶发育特征,提出了6种典型地下河开发利用模式:（1）峰丛洼地区地下河溶洼成库模式;（2）岩溶深切河谷区地下河堵洞成库模式;（3）岩溶槽谷区地表-地下联合成库模式;（4）岩溶垄脊褶皱区隧洞引水模式;（5）峰林平原（谷地）区地下河机井提引利用模式;（6）断陷盆地边缘地区地下河地表-地下联合成库模式。这6种模式的提出,为因地制宜、合理高效开发利用地下水资源,提供了切实可行的方法借鉴,可有效服务国家精准扶贫战略。      

基于地下水开发的岩溶地下水系统类型划分方案探讨

岩溶山区多年的地下水开发利用实践证明,传统的岩溶地下水系统划分不利于指导岩溶山区勘查找水和地下水资源的开发。为了更好地指导岩溶山区地下水资源的勘查和开发,文章从有利指导岩溶山区地下水勘查和开发利用的角度,在继承传统划分方法的基础上,提出了一种新的以地下水的赋存条件、富集条件,以及开发条件三个层次组合的地下水系统综合划分方法:根据岩溶地下水系统与供水目标在空间上的关系划分为“高位”和“低位”两种类型,根据控制地下水富集的水文地质结构划分为“开放”和“封闭”两个亚类,根据地下水的水动力和排泄特点划分为集中（地下河、岩溶泉）和分散排泄三类系统,并给出了“高位”型地下水系统开发成本低、“封闭型”地下水系统资源丰富,“封闭型地下水系统”是缺水区勘查找水的主要目标,合理的岩溶水系统的开发利用应按照“高位封闭型”、“高位开放型”、“低位封闭型”的顺序进行规划部署,“低位开放型”地下水系统则因富水性差、开发利用成本高可作为储备水源地的建议。      

鄂尔多斯盆地渭北东部奥陶系岩溶地下水的补给环境

应用环境同位素方法对渭北东部奥陶系岩溶地下水补给环境进行了研究。认为研究区奥陶系岩溶地下水为统一地下岩溶水系统。其西部碳酸岩裸露区为地下水直接补给区,地表水在裸露区的渗漏补给是本区主要补给方式。碳酸岩浅埋区为岩溶水的间接补给区,碳酸岩中-深埋区为径流和排泄区。本区氘的等值线图指示洛河以东至黄河地段有一"缺口",岩溶水向区外有排泄,氘剩余与氚值关系的研究证实这一地段可能存在地下分水岭。对氚和 14 C的研究表明,区内奥陶系岩溶地下水为混合水,其老水和新水所占比例在补给区和排泄区不同,西部平均老水所占比例为24．73‰,表明西部岩溶露头区吸收降水和地表水能力较强,东南部排泄区老水所占比例为 85．6‰,表明此处为岩溶水的径流排泄区。     

北京岩溶水系统划分及特征分析

岩溶水是北京市重要的战略后备水源,在城市供水方面发挥了重大作用,岩溶水系统划分对于掌握岩溶水资源、合理开发利用岩溶水是至关重要的。本文结合地质构造、地形地貌、水文地质条件,考虑含水岩组的连续性、不同级别地表水分水岭、地质构造的水文地质性质,将北京地区划分为3个一级岩溶水系统、7个二级岩溶水系统、16个三级岩溶水系统。其中隐伏型岩溶水系统无裸露的可溶岩或零星分布,天然资源少,地下水径流方向主要受开采影响,与上覆孔隙水有密切的水力联系。山前型岩溶水系统可溶岩分布于山区和平原,岩溶水天然补给资源丰富,含水层厚度大、分布广,调蓄能力强,开发利用程度高,排泄区有明显的阻水边界,储水能力强。山区型岩溶水系统可溶岩分布于山区,地下水向河谷、低洼处径流,排泄速度快,储存能力差,开采井零星分布,开发利用程度低。     

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。     

西南喀斯特山地水土流失特点及有关石漠化的几个科学问题

由于特殊的岩土组构,喀斯特坡地的水土流失具有如下特点:地表和地下流失相互叠加;地表产流、产沙少;纯碳酸盐岩区地下流失比例大。论文区别了石漠化和石质化的科学内涵,指出了喀斯特山地石漠化的核心是土地的石质化,提出了按照地面物质组成与裸岩率叠加的石漠化分类系统。根据土壤中硅酸盐矿物的物质平衡,提出了不同碎屑岩含量碳酸盐岩区的土壤允许流失量介于5～500 t/(km2?a)之间。喀斯特坡地土壤虽然肥沃,但总量太少,矿质养分不足可能是石质坡地植物生产力低的重要原因。此外,根据农耕驱动土地石质化的机制,提出了相应的石漠化治理的对策建议,具体是:（1）不但要治标,提高植被覆盖率,更要治本,防止或减缓土地石质化,同时还要增加群众收入;（2）按照坡地岩土组成的垂直分带特点,因地（土）制宜,开展治理;（3）重视矿质肥料的施用;（4）在纯碳酸盐岩土石质和石质坡地农田的小型蓄水工程修建中,要加强集流面建设。      

岩溶地下河中砷迁移过程及其影响因素分析——以广西南丹县里湖地下河为例

以广西南丹县里湖地下河作为研究区,对砷在地下河中的存在形态,迁移过程及其影响因素进行了分析。结果发现,里湖地下河中砷浓度较高且与人类活动密切相关;由于地下河中相对较低的氧化还原环境,使毒性更强的 As（Ⅲ）含量超过 As（V）,占总无机砷的53%,增加了该地区发生砷中毒的风险;总 As、As （III）和 As（V）在地下河中衰减了51%、36%、59%。相关性分析结果表明,沉积物中的 Fe、Ca、Mn、有机质及水体中的 Ca2＋与沉积物中的砷呈现显著正相关关系,有助于水体中砷的吸收;而水体中的 Cl-、SO 2-4、HCO -3与沉积物中的砷呈现负相关关系,不利于砷的吸附,其中 HCO -3的抑制作用最为明显。与非岩溶区水体相比,Ca 和 HCO -3成为影响砷迁移转化的主要因素,因此在岩溶地下河砷污染治理中应考虑岩溶区的水文地质特点,提高砷的污染治理效率。     

利用泉水电导率频率分布辨别岩溶含水系统的水源组分

岩溶含水系统中水源组分的识别能帮助认识系统的结构,解决岩溶水文及水化学研究的基础问题。以灵水岩溶大泉为例,分解了4个水文年的电导率频率分布隐藏的峰,并对其所代表的水源组分进行分析。发现灵水泉口的水源组分主要有4种:① 含水系统中岩溶裂隙或管道中释放的重力水,占53%~77%;② 源于泉口附近携带污染物质的水源,占3%~7%;③ 强降雨期间通过覆盖层分散入渗的水源,或先前存贮在管道或裂隙中流动性差的水被带出含水层,占13%~42%;④ 地面径流以及直接降落到湖面的雨水,占2%~3%。将灵水的电导率频率分布与峰丛洼地的两个典型岩溶水系统对比,分析了电导率的频率分布所蕴藏的含义。研究结果为西南3 620个岩溶水系统的进一步归类提供了参考。     

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。      

陇东盆地西部岩溶地下水形成机制研究

陇东盆地西部处于鄂尔多斯盆地西缘逆冲推覆构造带，新元古-下古生界碳酸盐岩裸露或浅埋，构成-南北向展布的岩溶水富集带。通过运用构造控水分析、水化学同位素等方法，对岩溶裂隙水系统进行了深入的分析与讨论。指出本区岩溶水的空间分布明显受南北向逆冲推覆构造控制，储水空间以岩溶裂隙为主，构造条件是岩溶发育和岩溶水富集的主要制约因素。岩溶水化学特征具有明显的南北差异，在补给条件优越的中南部平凉-华亭地区，水化学主要由含水层岩性及其赋存条件决定。岩溶地下水以大气降水来源为主，对于埋藏型岩溶水表现为多源水混合而成。根据岩溶水的空间分布与水动力场特征及其补径排条件，全区可划分为平凉、华亭和环西3个相对独立的岩溶水系统．并以此可作为水资源评价的基础。这些认识对于深入了解西北干旱-半干旱地区岩溶水赋存及富集规律、形成与演化机理和在该区开发利用岩溶地下水资源具有重要的科学意义。     

明月峡背斜南部张关—排花洞岩溶水系统地下水径流模式解析

川东明月峡背斜地下岩溶发育的强烈非均质性造就了独特的地下水径流模式,孕育出区域复杂的岩溶工程水文地质问题,查明明月峡背斜南段地下水径流模式对指导区内隧道工程选址及建设具有重要意义。文章在已有研究基础上,以“张关—排花洞”岩溶水系统为研究区,通过系统厘清区内水文地质条件,深入剖析区内地下水水文地球化学特征及水动力条件,明确区内岩溶含水介质不均一性控制下的地下水小尺度径流规律。结果显示:研究区地下水在平面上表现为形似“扫帚状”的径流模式:在补给、径流区,三叠系下统嘉陵江组一段（T₁j1）、嘉陵江组三段(T₁j3)地层（强岩溶化）与嘉陵江组二段（T₁j2）、嘉陵江组四段 （T₁j4）地层（弱岩溶化）呈间互状分布的特点导致相邻地层之间水力联系较弱,以地层为单位形成多个相对独立的岩溶水子系统;在研究区排泄区,受控于势汇最强的T₁j3内部管道流对其他地层地下水持续的袭夺效应,地下水统一汇聚至排花洞暗河出口向御临河排泄,各岩溶水子系统最终整合为一个岩溶水系统。      

石期河流域岩溶水系统及其水资源构成分析

在深入研究石期河流域岩溶水系统含水介质结构特征、水资源形成的基础上,通过对流域岩溶水总排泄口流量动态长观资料系列的分析,选择2005年丰水期内最后一次洪峰(年内最大洪峰)后的流量衰减过程,根据该过程的数据资料建立本流域岩溶水总排泄口的流量衰减方程,并利用该流量衰减方程对流域岩溶水资源的构成进行定量分析研究。结果表明,石期河流域岩溶水系统在2005年最大洪峰状态下,可自然排泄的岩溶水资源总量为69 469.95×104 m3, 其中:流域坡面产流占3.64%,赋存于大型溶洞或管道中的溶洞-管道水占4.53%,赋存于小型管道或强岩溶化裂隙中的管道-裂隙水占74.10%,赋存于细小溶蚀裂隙中的溶隙水占17.73%。从衰减期的初始时刻起,它们各自可供消耗(可作为有效利用岩溶水资源)的时效分别为2日、8日、35日和126日以上。      

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.     

湖南宁乡大成桥地区岩溶地面塌陷分布特征及影响因素分析

湖南宁乡大成桥地区至2012年产生岩溶地面塌陷484处。文章通过对地质环境条件及岩溶地面塌陷时空分布特征的分析,总结出本区岩溶地面塌陷的分布特征和影响因素:（1）岩溶发育区发生塌陷428处,占总数的88.5%;冲沟地形中发生岩溶地面塌陷339处,占70%;覆盖层厚度小于10 m区发生塌陷335处,占总数的69.2%;双层结构区发生塌陷266处,占总数的55%,分布密度为7.82处/km2;冲洪积成因土体产生塌陷404处,残积土中产生塌陷80处;(2)岩溶地面塌陷在雨季的4-7月发生281处,占总数的58%;2001-2006年平均每年产生塌陷20处,2007-2012年平均每年产生塌陷54处,逐年增加趋势明显;（3）484处岩溶地面塌陷全部分布在煤炭坝疏干排水形成的降落漏斗范围之内;（4）本区地质环境极为脆弱:岩溶发育,覆盖层厚度较薄、力学性质差且双层结构土广泛分布于冲沟及冲积平原,是产生塌陷的内在因素;矿区疏干排水是主要诱发因素,降雨分布不均、地表水渗漏及河道整治对塌陷产生起促进作用。      

沪蓉高速公路乌池坝隧道区岩溶发育特征及其涌水分析

乌池坝隧道区有6种岩溶地貌类型,涉及2个岩溶水系统（3条地下河）。其中白岩坝地下河发育受碳酸盐岩层组类型控制,管道结构单一,具有侧向补给、纵向排泄的水文地质特征;龙潭和毛田地下河发育受构造控制,具有多分支、多级排泄的特征。本文将乌池坝隧道分成3部分5个岩溶区段,评价了各区段岩溶发育对隧道涌水的影响,认为从ZK256＋300至ZK257＋000段,岩溶涌水可能性极大。采用大气降水入渗系数法和地下水疏干法,对各岩溶区段隧道涌水进行计算预测,其中ZK256＋300至ZK257＋500段涌水量达31．3×10^4m^3／d。[