滇东地区断陷岩溶盆地裸露—覆盖型岩溶水系统特征剖析——以吴家营岩溶水系统为例

岩溶断陷盆地裸露-覆盖型岩溶水系统是滇东地区的主要水文地质类型。本文系统地剖析了吴家营一带的水文地质及水资源特征,可以代表这一类型。其中,裸露型岩溶区具不均匀的洞隙系统,为快速管道流;覆盖型岩溶区含水层等效于多孔介质特征,为慢速扩散流。这类岩溶水系统的水资源大部分在山边暗河出口或大泉排泄到地表;覆盖区由于盆地断陷幅度大,往往补给不畅,水资源有限。因此,对这类岩溶水系统应着重于暗河和大泉的调查观测,对覆盖区不宜轻易投入太多的勘探工作量,不然,效果往往不理想。     

云南断陷盆地浅循环岩溶水赋存规律初步研究

断陷盆地是云南省主要的盆地类型.研究断陷盆地岩溶水赋存规律,对于科学地寻找和合理地开发利用岩溶水资源,具有重要的社会经济意义.通过总结云南岩溶断陷盆地中岩溶水形成规律,并对典型断陷盆地进行研究,归纳了裸露型、裸露-覆盖型、裸露-埋藏型和滞水型4类浅循环岩溶水的赋存特征.裸露型岩溶区具不均匀的洞隙系统,为快速管道流,覆盖型岩溶区含水层等效于多孔介质特征,其垂向上的分层结构差异较大,多为幔速扩散流,地下水多在盆谷地边缘呈暗河、大泉方式排泄,深覆盖区、埋藏区往往补给不畅,水量有限,应着重于暗河和大泉的调查及其补给迳流区的研究;滞水型属有阻条件的裸露型岩溶水,赋水分散且水量有限,适宜解决山区缺水困难.针对云南不同大地构造区断陷盆地,提出相应的岩溶水合理开发方式.     

云南省岩溶水系统特征及调查要点

云南省岩溶分布面积110 875.7km2,占全省面积的28.14%。主要分布于东经102°以东、元江以北的滇东片区,以及滇西北、滇西保山至沧源片区。滇西北岩溶区,纵谷深切,岩溶水快补速排,是以江河汇水区为主的岩溶流域。滇西北东部和滇西岩溶区则山间盆地也较发育,也形成以盆地为汇流中心的岩溶流域,岩溶水在盆地中排泄到地表之后再向大江大河汇聚。滇东岩溶区则以山间盆地及河谷汇水区为主要的岩溶流域。云南岩溶区,由于强烈构造运动,断裂交错发育,各时代地层被切割成不同形态的断块或条带,错落分布于不同高程上,加之岩溶含水层与非岩溶相对隔水层在垂向上的间隔分布,从而形成诸多水文地质特征不同、相对独立、不同等级的岩溶水系统。本文岩溶水系统分类分级以岩溶水循环特征为纲,根据水文地质条件及其基本特征差异性进行分类;按照从上到下、由一般到具体的次序进行分级。分类力求反映各类型的基本特征和共性,便于剖析和归纳总结岩溶水的运动和赋存规律。一级:研究对象———岩溶水。二级:根据岩溶水循环深度和周期长短,划分为浅循环和深循环两类岩溶水系统。浅循环岩溶水系统是指岩溶水循环深度较浅,循环周期在一个水文年内,受降水的季节变化影响明显的岩溶水系统。深循环岩溶水系统是指岩溶水循环深度大,循环周期长达数年或数十年以上,受降水的季节变化影响微弱或不受其影响的岩溶水系统。三级:具体的补给、迳流、排泄系统(称水文地质单元),多以地下分水岭、透水性弱的岩土体、断裂以及河流等构成其边界。对于浅循环岩溶水系统,岩溶导水、赋水空间的发育和空间分布受碳酸盐岩的成层性特征控制明显,在勘查和开发实践中,往往将其视为层状含水层组。对于岩溶水的形成、运动、赋存特征,含水层组的埋藏条件起着突出的作用。因而,根据岩溶含水层组埋藏条件的差异,进一步划分为:裸露型、裸露-覆盖型、裸露-埋藏型三类岩溶水系统;对于深循环岩溶水系统,岩溶水的运动和赋存受地质构造控制,主要存在两种类型:一是深埋藏层控型,另一类为断裂带型。裸露型岩溶水系统是指岩溶含水层组由岩溶山地补给区延伸至盆、洼、谷地排泄点或带,基本上呈裸露展布。此类系统岩溶发育极不均匀,导水、赋水空间以溶洞管道为主,岩溶水主要为暗河流,沿暗河有许多落水洞、天窗、溶井、脚洞与其沟通,岩溶水通过这些通道获得补给,岩溶水系统储存调节能力弱,水位流量季节变化剧烈。岩溶水流以快速流为主,多以大泉、暗河形式排泄。裸露-覆盖型岩溶水系统,是指岩溶含水层组由裸露岩溶山区延伸至松散土层覆盖区,由裸露过渡为覆盖型的岩溶水系统。多分布于断陷盆地和底部存在近期沉积的谷地、洼地区。此类系统由于补给条件好,水循环交替快,允许开采量大,且覆盖型岩溶含水层组具有一定量的储存资源可以发挥调节作用,是一般供水勘查和开发的主要对象。目前,已经勘查和开发的也主要是这类岩溶水系统。这类岩溶水系统的主要特征,一是均可划分为差异很大的裸露和覆盖型岩溶区。前者是岩溶水的补给、迳流区,岩溶赋水空间为不均匀的洞管隙系统,岩溶迳流主要为快速的管道流。后者往往处于断裂的下降盘,岩溶发育相对均匀、连通性好,其水文地质特征等效于多孔介质,地下迳流主要为慢速的扩散流;二是系统水资源大部分从山边暗河出口或大泉排泄到地表,地下水资源的开采,应以截流提引和建库调蓄开采暗河或大泉为主。但覆盖区往往处于断陷区,岩溶发育深度大,有较大的储水空间和储存量,可同时布井开采,起到调节暗河或大泉枯季流量减少的作用;三是系统内部存在统一的水力联系,当覆盖区过量开采时,首先表现为袭夺暗河和大泉流量,甚至导致其干涸,进而造成大范围水位持续下降,在一定的条件下还可能引起岩溶塌陷等地质灾害。因此,必须按系统完整地进行勘查评价工作,系统规划开采方案。裸露-埋藏型岩溶系统指岩溶含水层组由裸露岩溶山区延伸至其它非可溶岩埋藏区,由裸露型过渡为埋藏型的岩溶水系统。这类系统的特征与裸露-覆盖型岩溶水系统基本相同。但埋藏型岩溶含水层组赋水空间以发育较均匀的网状岩溶裂隙为主,富水性及透水性更为均匀,一般都赋存承压水,水质优良,动态稳定。这类系统的卫生防护条件和环境条件更好,埋藏区在岩溶含水层组上覆岩层完好的条件下,与上层潜水及地表水基本无水力联系,不易产生含水层污染和岩溶塌陷等地质灾害。此外,埋藏型岩溶含水层组的分布可能达到盆地、谷地边缘山坡之上,更有利于利用。深埋藏层控型岩溶水系统,是指岩溶裂隙含水层组埋深在数百至数千米以上的岩溶水系统,这类系统富水性均匀,富含承压水,其富水性、水温、水质主要受埋深和构造控制,基本不受气象水文、地形地貌条件的影响,地下水循环周期在数十年以上。在断裂作用强烈的断陷盆地区,多赋存有水质优良的热矿泉水。断裂带型岩溶水系统,是指沿断裂破碎带形成的带状或脉管状岩溶水系统,靠裂隙及破碎带导水,在地形高差产生的水压差以及地下水温差作用下,形成地下水对流系统。具有系统分布范围狭小,对流通道分布随机,循环深度大,循环周期长,水位、流量受气象水文、地形地貌条件的影响小,较为稳定,水温较高的特点。当对流通道通过浅部孔隙、裂隙或岩溶含水层组时,一部分深循环水流会扩散到这些含水层组中,在深循环水流通道附近形成一定范围的囊状或带状水温异常区。对于浅循环岩溶水系统岩溶水的调查评价。裸露型岩溶水系统,应重点通过遥感、水文地质测量、洞穴探测、取样分析、地下水动态观测和示踪试验等手段,查明岩溶水补给和赋存条件、暗河系统的埋藏分布、各类岩溶水天然出露点和富水块段,以及岩溶水动态和水质、岩溶水系统的储存调蓄能力和人工调蓄的条件、地质环境条件。水资源评价以水文分析法为主;裸露-覆盖型岩溶水系统及裸露-埋藏型岩溶系统,勘查工作应根据裸露区、覆盖(埋藏)区的不同特点布置,裸露区的勘查要点基本上同裸露型岩溶水系统。对于覆盖(埋藏)区,主要应用物探、钻探、抽水试验、连通试验和取样分析测试等手段,查明:含水层组的埋藏分布及边界,与裸露型岩溶补给、迳流区的关系,岩溶水平和垂直分带,含水层组的富水性,富水块段的分布位置,迳流场特征,盖层的稳定性及其它环境地质条件,取得有关水文地质参数等。这类系统岩溶水资源主要是降水渗入(灌入)补给量,一些地区还有部分地表水渗入、系统外含水层的越流补给量,在气象因素影响下,具有年和多年的周期性变化规律。但这类系统一般具有较大的储存量,在枯水期可对开采量起到调节补偿的作用。因此,水源地均为调节型。岩溶水开发利用,通常采取截引裸露区的大泉或暗河与在覆盖(埋藏)区打井调节的方式联合开采。由于裸露区与覆盖(埋藏)区水力联系密切,因此,对于岩溶水允许开采量的评价,必须系统地进行,应采用裸露区的统计或灰色模型与覆盖(埋藏)区的确定性模型联合模拟评价。深循环岩溶水系统岩溶水的调查评价,应根据层控型岩溶水系统的水文地质特征进行。其勘查手段主要以区域水文地质测量、物探、钻探、抽水试验、水化学分析、地下水测年、水位观测等手段,查明系统所处的大地构造背景、岩相古地理及地质发展史、含水层组的埋深、分布及厚度、富水性、盖层类型及特性、基底类型及特性、以及系统的侧向构造边界,取得有关参数。通过地下水迳流场、温度场、水化学场的分析,结合测年结果,确定地下水有无补给及其循环速度。这类系统一般只能获得相邻含水层的越流补给,其补给量有限,循环速度慢,开采量主要是储存量,水源地多为非稳定的消耗型水源地,开采方式主要为井采。这类系统有条件应用确定性模型评价地下水允许开采量。断裂带型岩溶水系统,根据其水文地质特征,适宜采用水文地质测量、动态观测、水化学分析、地下水测年等手段,查明地质背景、导水构造特征、导水通道及泉点的分布、水量、水质及其动态。这类系统以提引泉水开采为主,在深循环水流通道附近形成一定范围的囊状或带状水温异常区的条件下,也可适量布井开采。允许开采量的评价以泉流时间系列分析为主。     

西南岩溶石山区断陷盆地岩溶水系统分类及供水意义

笔者根据岩溶区水文地质条件及特征的差异，以地下水循环的特征为纲，应用系统分析方法，将岩溶水系统分为三级，对各级系统进行了分类。第一级为岩溶水系统，第二级分为浅循环和深循环岩溶水系统、第三级分别进一步分为裸露型、裸露-覆盖型、裸露-埋藏型、滞水型及层控型和断裂带型6类基本的岩溶水文地质单元。并论述了各类型的水文地质特征，指出了各类系统的供水意义，对断陷盆地岩溶水资源的勘查和开发有较大的参考价值。     

西南岩溶地区岩溶水系统分类、特征及勘查评价要点

根据岩溶区水文地质条件及特征的差异,应用系统分析方法,将岩溶水系统分为三级,对各级系统进行了分类。第一级为岩溶水系统, 第二级分为浅循环和深循环岩溶水系统,第三级分别进一步分为裸露型、裸露— 覆盖型、裸露— 埋藏型及层控型和断裂带型五类基本的岩溶水系统;论述了各类型的水文地质特征,提出了各类型的地下水勘查评价要点。      

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。     

明水泉岩溶水系统分析

明水泉是山东重要岩溶大泉之一。本文运用系统理论方法研究明水泉岩溶水系统，圈定系统的范圈，讨论岩溶水系统的补给与排泄，从客观上建立水文地质模型，对长期争论的水文地质问题进行了论证，提出了开发，保护与管理水资源的建议。     

昆明大板桥岩溶地下水系统污染边界及其防污性能研究

大板桥岩溶地下水系统是滇东断陷盆地区较典型的裸露—覆盖型岩溶地下水系统,文章中定义了岩溶地下水系统污染边界,进行了大板桥岩溶地下水系统分级,即大板桥裸露—覆盖型岩溶水一级系统及横山—龙泉寺裸露型子系统和大板桥—阿地村覆盖型子系统两个二级子系统,确定了大板桥岩溶地下水系统侧向边界、裸露区顶界、裸露型子系统与覆盖型子系统的边界及覆盖区顶界四种裸露—覆盖型岩溶地下水系统污染边界,并对边界防污性能进行了研究,认为裸露区顶界防污性能弱、裸露型子系统与覆盖型子系统的侧向边界防污性能较弱,覆盖区顶界防污性能强。      

云南省岩溶水赋存特征

云南省岩溶水赋存特征,从宏观到微观层面主要表现为:高原面上总体岩溶含水层的富水性比较均匀,其中的汇水型岩溶断陷盆地内,岩溶含水层特征等同于多孔介质。高原面边缘、河谷斜坡地带岩溶含水层的富水性极不均匀,其中在汇水—径流型岩溶断陷盆地内,上游部分富水性比较均匀,靠近下游转换带及其以下溶洞管道区富水性极不均匀。在一个完整的水文地质单元内,饱水带水位埋深基本接近集中排泄点的水位。通常,补给区实质上主要是透水层;径流区基本具备含水层的特征;排泄区方形成了名副其实的含水层。特定的微地貌组合形式,能够反映岩溶水的运动、赋存特征,应注意调查研究。      

南盘江上游草海断陷盆地岩溶水系统研究

在西南岩溶山区,分布着许多断陷盆地,是主要的人口聚居区和经济发展区.由特殊的地质环境条件所决定,水资源时空分布不均,每当旱季或遇上干旱年,工农业和生活用水紧缺,制约着当地经济的发展.以南盘江上游草海断陷盆地为例,揭示断陷盆地岩溶水赋存规律,为断陷盆地岩溶水开发利用提供依据.     

裸露型岩溶区地下河系统岩溶水开发利用研究——以贵州省江口县凯德场地下河为例

裸露型岩溶区因其特殊的地质环境条件而具有独特的岩溶水资源形成和分布规律,其地下水资源十分丰富,但由于时空分布极不均匀,开发利用程度低,导致脆弱的岩溶环境所形成岩溶干旱及岩溶洪涝等生态环境问题突出。本文通过对凯德场地下河系统的水文地质特征、地下水开发利用条件进行分析,提出了因地制宜的地下水开发利用方案,为改善流域农村饮水不安全局面及生态环境提供有效途径,实现环境、经济、社会的协调发展。     

云南蒙自断陷盆地岩溶地下水流向研究

岩溶地区地下水径流特征复杂。以云南蒙自断陷盆地为例,通过开展水文地质调查、示踪试验、综合研究等,揭示了不同水文地质单元岩溶地下水径流方向:蒙自盆地内东山—蒙自(Ⅰ-1)、大屯(Ⅰ-2),蒙自盆地东南黑龙潭(Ⅰ-3)单元内岩溶地下水整体由南东流向北西;新安所(Ⅰ-4)单元内由南向北;蒙自盆地南部8号暗河(Ⅱ-1)、9号暗河(Ⅱ-2)两个水文地质单元内岩溶地下水由北流向南,对研究西南典型岩溶区地下水径流特征、合理评价和开发地下水资源具有重要的理论意义和实际应用价值。     

基于物理试验的岩溶区PSSK转化关系研究

为深入了解岩溶地区不同水源转化机理,文章以Basic Hydrology System为平台设计了4组小尺度物理试验。分别对裸露型岩溶区裂隙管道地下径流衰减规律,覆盖型岩溶区土壤达西流、裂隙管道水流转化规律,地表径流、土壤达西流、裂隙管道地下径流三者在覆盖型岩溶区和不同覆盖厚度条件下的转化关系进行了物理模拟。通过试验数据并结合指数衰减方程,得到了裸露型岩溶区流量衰减系数与降雨强度的关系;覆盖型岩溶区以及不同覆盖厚度条件下PSSK(precipitation-surface water-soil water-karst water,降水-地表水-土壤水-岩溶水)转化规律。     

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。     

蜀山背斜岩溶水系统特征研究

为了岩溶水的合理利用,根据物探及水源井资料,对蜀山背斜岩溶水水文地质特征进行了研究。结果表明：蜀山背斜寒武-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,可溶成份含量高的地层、构造发育强烈的地段及碳酸盐岩埋藏浅的地区岩溶发育程度相对较高,相反,岩溶发育程度较低;岩溶水主要接受上覆孔隙水的垂向越流补给,其次为裸露区大气降水入渗,主要排泄途径为人工开采及侧向排泄;岩溶水水位总体上随气候与气象呈周期性变化,基本处于动态平衡状态;岩溶水水质良好,水化学类型主要为SO4·HCO3-Ca·Mg型,水质在枯水期与丰水期的变化不明显。     

广西岩溶地区岩溶水开发利用问题

本文叙述了广西岩溶区旱涝的基本情况，分析造成旱涝的原因，根据裸露型及覆盖型岩溶区岩溶水平开发利用的典型实例，提出旱涝综合治理的意见。     

忻州盆地边山岩溶水系统与盆地孔隙水补给分析

忻州盆地边山岩溶水与盆地孔隙水存在密切的水力联系,岩溶水系统的圈划与分析对盆地孔隙水资源评价十分重要。文章运用地下水系统分析理论,基于地理信息系统技术,定量提取区域地质(岩相古地理、地层与构造)和水文地质信息,绘制了基于区域隔水底板等高线图、典型剖面图、盆地-山区两壁投影图等信息的岩溶水系统图;运用岩溶水系统图分析得出下马圈泉岩溶水系统与盆地孔隙水存在间接汇水、潜流和河流(泉)渗漏等补给关系,并给出了补给量的计算方法,为忻州盆地地下水资源评价与定量模拟提供了新的水文地质依据与基础。     

滇东南泸江流域岩溶地下水质量及污染影响因素研究

泸江流域是滇东南典型的喀斯特断陷盆地发育区,主干水系连接着多个断陷盆地及坡立谷.根据最新的地下水污染调查资料,流域喀斯特地下水质量总体以Ⅲ类为主,水质超Ⅲ类的岩溶水点中,东部多,西部少,且暗河占比最大,岩溶泉次之,机井最小.主要污染源是工矿企业及城镇生活垃圾污染源,研究分析了污染影响因素为环境水文地质条件的差异、污染源类型及排污强度、岩溶含水层防污性能的强弱程度和岩溶地下水污染机制的不同.详细阐述了岩溶地下水主要污染机制为落水洞或岩溶洞管灌入污染机制、溶隙溶孔含水介质渗透污染机制及浅覆盖型岩溶含水层越流渗漏污染机制.针对性的提出了3条防治对策:一是调整工业布局,切实减少、杜绝污染源;二是调查污染源及污染途径,重视环境水文地质条件对污染物迁移转化的影响;三是编制地下水开发与保护规划,制定相应的管理措施,有效保护水源.     

中国南方岩溶石山地区不同岩溶类型的地下水与环境地质问题

依据碳酸盐岩的出露形式、岩性和层组类型、大地构造等,将南方岩溶环境系统划分为裸露型、埋藏型、覆盖型和断陷盆地型,其中裸露型又可分为连续型和间互型.简要叙述了连续性、间互型、埋藏型和覆盖型岩溶区的大地构造、岩性和岩层组合方面的特征,结合多个典型点最新的研究成果,重点介绍了连续型岩溶区的地表水缺乏、污染、内涝和石漠化问题,提出修建水窖、封山育林等措施缓解缺水和治理石漠化;同时介绍了间互型岩溶区的地表、地下水污染、缺水、石漠化问题,提出依托高位隔水层溶洼成库、寻找蓄水构造打井、封山育林等治理措施;最后介绍了埋藏型岩溶区的缺水、石漠化和塌陷问题,指出打井、恢复植被等治理措施.     

降水量对邢台岩溶水地下水位影响分析

百泉、达活泉两大泉群流量的大小与泉域内降雨量有着密切的关系,并存在一定的滞后效应。市区岩溶水主要依赖西部338.6平方公里岩溶裸露区降水补给。近几年来伴随着气候的变暖,大气降雨量逐年减少,蒸发量逐年增高,从整体上减少了大气降水对泉域岩溶水的补给量。分析泉域内降水量结合邢台百泉泉域的水文地质条件,对泉域内岩溶水水位的影响以及存在的问题进行了较为系统的综述,最后提出相关的建议,并对未来研究方向进行展望。