山东省峄城断块岩溶发育特征及富水规律研究

为查明峄城断块岩溶水系统岩溶发育特征及富水规律,通过对收集到的各类岩溶钻探资料统计与分析,并结合开展的1∶5万区域水文地质调查,对地表和地下岩溶特征进行了系统论述和总结,详细分析了岩溶富水规律及构造控水特征。研究表明,系统内奥陶纪马家沟群、寒武奥陶纪九龙群三山子组地层岩溶最为发育,从补给区到排泄区,岩溶发育由弱到强,由浅到深,补给区岩溶以溶蚀裂隙为主,排泄区则多为溶蚀裂隙加溶孔、溶洞。区内裂隙岩溶发育程度在垂向上随着埋深的增加逐渐变弱,岩溶发育主要集中在20～180m。地下水富集区地貌以山间谷地、洼地及山前平原区为主,广泛分布的可溶性岩石为地下水的存在提供了丰富的物质基础,复杂的地质构造则加强了岩溶水的富集,在断裂与岩脉交叉侵入部位,断裂强烈发育或互相穿插复合部位,开阔平缓的褶曲轴部以及断裂密集带等地段均是岩溶水的富集区。     

济南泉域岩溶水动态特征及有关问题讨论

济南泉域岩溶水补给来源主要为大气降水渗入和河流渗漏，排泄方式主要为人工开采和泉水排泄，总体向北径流，多年平均补给量为70×104m3／d。1987～1996年间济南泉域岩溶水动态受降水影响极为明显：1987～1990年枯水期由于降水量少，水位呈下降趋势，1990年枯水期市区水位达到历年来最低点，为20．8m±；1991～1996年降水相对充沛，岩溶水水位总体呈上升趋势，1996年丰水期市区水位为十几年来最高值，达到29．4m。受人工开采量增加的影响，近十年泉域岩溶水水位较70年代以前明显下降，泉流量变小。济南市区岩溶水与西郊炒米店断裂（带）以东地区岩溶水联系密切，为此，加大峨嵋山水厂开采量或在炒米店断裂以西地区增加开采量不会对市区水位产生明显影响。     

泰安上泉泉域边界特征与泉水保护

泰安市西南25km处的大汶口盆地东部出露泰山南麓最大的上泉岩溶泉群。上泉泉域边界清晰,受断裂构造、地层岩性控制。泉域东部云亭山、南山一带丘陵区寒武-奥陶纪碳酸盐岩夹碎屑岩裸露地表,接受大气降水直接入渗补给,西部山前倾斜平原地带浅覆盖或半裸露,除接受大气降水下渗补给外,还接受南留河渗漏和胜利水库季节性放水农灌回渗水补给,地下水动态受补给作用影响明显。泉域多年平均大气降水补给资源量约190万m~3,南留河渗漏补给资源量约259万m~3,农灌回渗水补给资源量约52万m~3,合计约501万m~3,扣除上泉泉群排泄量34万m~3,工农业和生活用水开采量约222万m~3,剩余约245万m~3在向泉域下游径流中逐渐向上顶托越流排泄于第四系松散岩类孔隙含水层中。为保护上泉泉群景观资源,本着"先看后用"的原则,应禁止在泉群上游增采岩溶地下水,可在泉群下游隐伏寒武纪炒米店组灰岩、张夏组灰岩分布区适当布井,夺取部分径流排泄资源量对泉群喷涌不会产生大的影响。     

从研究岩溶地下水角度分析评价岩溶塌陷的危险性——以南宁坛洛塌陷为例

南宁市是广西岩溶地面塌陷危害十分严重的城市之一。2012年6月2日突发的岩溶地面塌陷主要集中分布在坛洛镇南西方向,形成塌陷坑19个,地裂缝17条,威胁62户共232人,潜在经济损失约870万元。坛洛塌陷多形成于松散盖层厚度小于15m,地下水位埋深小于20m,地下岩溶强发育的区段。碳酸盐岩岩溶发育、松散盖层厚度较小和水动力条件(降水、地表水和地下水)复杂为岩溶塌陷产生的必要条件,尤以地下水的作用对岩溶塌陷的形成起至关重要的作用。通过对坛洛地下水动态观测与岩溶塌陷的调查研究确定地下水强径流带,分析评价岩溶地面塌陷的危险性,为岩溶地区的岩溶塌陷危险性勘察、评价工作提供一定指导意义。     

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。      

岩溶水流系统识别方法及其在引调水工程隧洞选线中的应用

某国家重大引调水工程引水隧洞将穿越聚龙山向斜可溶岩地层，可能面临严重岩溶涌突水问题。为了查明隧洞突涌水条件，选择岩溶水害风险较低的引水方案，综合采用岩溶水文地质调查、水化学与同位素分析等方法对聚龙山向斜岩溶水流系统特征进行了识别。结果表明:聚龙山向斜含水系统具有"两含夹一隔"的多层结构，下部二叠系主要为埋藏型岩溶弱发育区，而上部三叠系裸露型岩溶区中发育了具有多级水流系统的巨型岩溶汇水盆地。穿聚龙山向斜段工程论证的3个方案中，A线方案从向斜西段岩溶水系统的补给区穿越，隧洞穿可溶岩段长度短、且全部为埋藏型岩溶，剖面上绕避了三叠系岩溶汇水盆地，发生岩溶涌突水的风险低；而B线方案和C线方案均进入了三叠系岩溶汇水盆地，穿越裸露型可溶岩段的长度大，遭遇高压岩溶突水的风险高，故推荐A线引水方案。研究成果可为引水隧洞线路比选提供科学依据，对类似深埋长隧洞工程建设也具有参考价值。      

平凉天然水环境同位素研究及其在隐伏岩溶水文地质中的应用

本文在研究平凉地区大气降水、地表水和地下水的氢氧稳定同位素和氢的放射性同位素的基础上，重点讨论了大岔河隐伏岩溶水的水文地质条件。结果表明，大岔河隐伏岩溶水的补给局限在大岔河流域内，其径流条件良好，现代降水混入量平均为５４％，具有潜在的开发利用价值。     

娘子关泉域径流-排泄区岩溶水污染特征及成因分析

娘子关泉域径流-排泄区主要分布于山西省阳泉市,泉域内岩溶水是阳泉市重要的供水水源。分析评价了泉域径流-排泄区水质变化,结果显示岩溶水污染严重,主要污染物为SO2-₄、总硬度、TDS。岩溶水中SO2-₄的浓度来源对判别总硬度和TDS的污染源具有指示性意义,应用硫同位素(34S)计算表明采煤是岩溶水水质污染的重要原因。与2003年水质对比,地表水和岩溶水中SO2-₄来自煤系硫的比重都有所增加,尤其以岩溶水排泄区的增长速率最大。      

广西武鸣灵水泉形成条件研究及保护建议

灵水泉为广西典型的构造型岩溶大泉,其泉域分布面积大,泉水具出口多、流量大、动态较稳定等特点,多年来一直为武鸣县城的供水水源。文章从地形地貌、地质构造、岩溶发育、水动力条件等方面,系统分析了灵水泉的形成条件,并结合其水文地质条件,提出一些保护建议,为灵水泉地下水的开发利用和保护提供参考。     

滇中高原岩溶关键带典型含水系统水化学特征及成因分析

岩溶关键带水文地球化学过程的研究对于科学认识其内部的演化环境与结构特征具有重要意义。岩溶水是水-岩作用后主要的信息载体, 定量分析其水化学特征及成因是揭示岩溶关键带含水系统介质环境与水动力条件的有效手段。以滇中高原岩溶关键带3个典型岩溶含水系统为研究对象, 通过对不同含水系统出露的岩溶泉进行野外采样与室内测试, 综合采用数理统计分析、水化学图解、离子比例系数与水文地球化学模拟等方法, 深入剖析了各含水系统岩溶水水化学组分特征、成因作用和含水层介质特性, 并对关键带中水循环与水化学的内在联系及规律进行了探讨。结果表明: ①HCO₃-、Ca2+是各含水系统岩溶水中含量最高且来源稳定的离子组分, Mg2+是控制各含水系统水化学类型异化的关键因素; ②碳酸盐岩类的岩石风化、矿物溶解是各含水系统内岩溶水化学组分特征的主要成因作用, 岩溶水对华宁水系统含水层的溶蚀作用仍在发生, 阳离子吸附交替与硅酸盐岩类的风化溶解是区域岩溶水中Na+、K+的重要来源; ③区域岩溶的发育强度、岩溶含水层的出露条件及含水介质岩性与连通性共同塑造了滇中高原岩溶关键带不同含水系统地下水化学特性。研究成果丰富了对滇中高原岩溶关键带水文地球化学过程的认识, 为区域岩溶水资源的开发、利用与保护提供基于水化学的证据支撑。      

百脉泉泉群流量动态特征及影响因素分析

对1971年以来百脉泉泉群流量动态特征进行了系统分析。根据研究区岩溶地下水的补径排条件,开展岩溶地下水动态、泉群喷涌与大气降水、地下水开采、土地利用(植被覆盖)等因素之间的定量相关性分析,为有针对性的做好泉水保护奠定了基础。     

沂水县富锶地下水特征及成因分析

沂水县富锶(Sr)地下水分布广泛,白垩纪沂南序列侵入岩的锶(Sr)含量最高,平均含量1013.64×10^-6,其次为白垩纪火山岩,锶(Sr)平均含量为739.18×10^-6,太古代侵入岩、变质岩中的锶(Sr)平均含量为398.99×10^-6,寒武-奥陶纪灰岩、页岩中的锶(Sr)平均含量为201.54×10^-6;碎屑岩类孔隙裂隙水含水岩组地下水锶(Sr)平均含量为0.99mg/L,喷出岩孔洞裂隙水含水岩组地下水锶(Sr)平均含量为0.95mg/L,碳酸盐岩裂隙岩溶水含水岩组地下水锶(Sr)平均含量为0.76mg/L,块状岩类(侵入岩)裂隙水含水岩组地下水锶(Sr)平均含量为0.48mg/L。碎屑岩类孔隙裂隙水含水岩组、喷出岩孔洞裂隙水含水岩组、块状岩类(侵入岩)裂隙水含水岩组地下水中锶(Sr)主要来源为围岩的风化溶解;碳酸盐岩裂隙岩溶水含水岩组地下水中锶(Sr)主要来源于沂南序列构造破碎带和风化带的风化溶解,其次为寒武-奥陶纪灰岩的风化溶解,锶(Sr)强变异性与不同含水层地下水的混合比例有关。     

宜昌长江南岸岩溶地下水中水生动物群落分布特征及其环境响应

为探究宜昌长江南岸岩溶区地下水中水生动物群落分布特征及环境响应规律,在2018年7月至8月对宜昌长江南岸15处表层岩溶泉及9处岩溶大泉中水生动物进行采集,同时对地下水理化指标进行测试。共采集到809个动物个体,共有13个亚纲,同时包括多个物种的暗层和非暗层种。结果发现:①不同动物在地下水空间分布上各异,在表层岩溶泉,Copepoda的暗层种和Ostracoda的暗层种大量存在(31.3%, 23.7%),Trichoptera和Diptera少量存在(0.4%, 2.9%);在岩溶大泉,Copepoda(非暗层种)和Amphipoda大量存在(25.0%, 8.3%),Ostracoda的暗层种少量存在(2.2%)。②不同地下水的环境也表现出差异,区内岩溶大泉pH, Na+, Ca2+, Mg2+等指标的极差(分别为0.64, 1.25, 34.0, 22.1 mg/L)小于表层岩溶泉(分别为2.45, 5.68, 59.6, 33.4 mg/L),表现出更稳定的环境特征。③通过对各环境因子以及不同物种的逐步回归分析得出,表层岩溶泉的主控环境因子为pH, Na+, Mg2+,岩溶大泉的主控环境因子为pH, SO₄2-, Mg2+;表层岩溶泉的主要代表性生物群落为Ostracoda, Diptera, Turbellaria的暗层物种,岩溶大泉的主要代表性生物群落为Mollusca, Diptera, Decapoda。④通过路径分析发现,生物通过种间相互作用,对环境因子具有直接与间接响应。在表层岩溶泉,Diptera主要通过与Ostracoda的种间关系对Na+和Mg2+起间接响应,另外Ostracoda, Diptera, Turbellaria的暗层种对pH有直接响应;在岩溶大泉,Mollusca主要通过Diptera对pH起间接响应,Diptera通过Decapoda对SO₄2-起间接响应,另Mollusca, Diptera, Decapoda对Mg2+直接响应。研究发现生物分布规律是对于环境因子的直接作用和生物之间的间接作用共同响应结果。      

隔档式构造区岩溶地下水流系统多级次嵌套结构的水化学识别

川东隔档式构造区岩溶地下水流系统表现出多级次嵌套结构的特征, 之前主要是定性的水文地质条件分析, 缺乏来自水化学方面的量化依据。利用41个浅层和19个深层岩溶水样的水化学资料开展分析, 发现浅层岩溶水为HCO₃-Ca·Mg型,ρ(Mg2+)较低, 深层岩溶水为SO₄-Ca·Mg型且ρ(Mg2+)明显偏高, 说明地下水在岩溶含水层中的滞留时间与ρ(Mg2+)具有正变关系。对典型剖面地下水流系统的分析表明, 优先采用ρ(Mg2+)来评价地下水滞留时间, 将地下水排泄点ρ(Mg2+)小于20, 50 mg/L分别作为划分局部-中间、中间-区域水流系统的依据。浅层岩溶水受地貌作用控制明显, 其中浅切沟谷泉点为局部地下水流系统的排泄点, 深切沟谷泉点一般属于中间或区域流动系统的排泄点。ρ(Mg2+)反映了泉水循环的滞留时间, 也能够反映钻孔所揭露的深循环特征。这种水化学识别方法可为相似岩溶区识别地下水流系统的多级次嵌套结构提供参考。      

乌蒙山地区岩溶地下水流系统结构及其找水应用

为推动乌蒙山贫困缺水区生态环境建设、地下水资源合理利用,以昭通市作为重点调查区,基于地质调查、泉流量统计、水质检测,展开岩溶地下水富集规律及物探找水方法的研究。结果表明:①研究区岩溶地下水系统以条带岭谷型、埋藏型为主。条带岭谷型岩溶地下水系统以现代岩溶为主,目标含水层多、发育深度有限、岩溶发育及富水程度差异大,富水块段为背斜核部及两翼、向斜核部、断层影响带;埋藏型岩溶地下水系统以古岩溶为主,目标含水层单一、发育深度较深且极不均匀,富水块段为断陷谷盆埋藏的古岩溶。②地下水化学类型以HCO₃型、HCO₃·SO₄型为主,条带岭谷型、埋藏型岩溶水分别占96.73%,92.93%,水质总体较好,综合水质评价Ⅰ~Ⅲ类水占比分别为80.84%,64.41%。③建议对>50 L/s大泉进行提引、丰储冬用,对富水块段进行综合物探探测和钻探验证的方法找水。④综合物探找水方法:先通过高密度电法、联合剖面法查明岩溶破碎带及断层,再激电测深确定极化率高的含水层,最后综合测井和钻孔揭露确定具体出水段及涌水量,找水成功率为86.67%,适用于条带岭谷型及浅埋岩溶地下水。      

胶东半岛温泉的地热特征

胶东半岛位于欧亚板块与太平洋板块边缘内侧 ,是地壳长期稳定缓慢隆起地段 ,区内地质构造发育 ,大部分温泉出露在背斜核部 ,NE、NNE向与NW、NNW向断裂交汇处。地热系统属中低温深循环对流型 ,略为偏高的大地热流是其主要热源 ,地表水是地下热水的补给水源 ,地下水通过发育在花岗岩和变质岩中的断层或断裂破碎带 ,下渗和深循环对流 ,在径流过程中不断吸取围岩热量成为热水 ,沿断裂上升过程中 ,与地下浅部裂隙水混合而成为化学成分各异 ,温度高低不等的温泉水     

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。