沂蒙山区中北部侵入岩蓄水构造的富水特征及供水意义

通过对沂水县侵入岩贫水地区开展水文地质调查,综合运用物探、水文地质钻探、抽水试验等工作手段,分析侵入岩分布区地下水赋存规律,确定了侵入岩分布区主要蓄水构造类型包括断裂型、韧性剪切带型、侵入体接触带型等。断裂型蓄水构造一般呈线状发育,富水性受断层的力学性质、发育规模及汇水条件等因素控制,单井涌水量差异较大;韧性剪切带型蓄水构造呈面状发育,含水层埋深一般小于65m,单井涌水量一般大于100m3/d;侵入体接触带型蓄水构造发育特征因侵入体的形状而异,一般呈带状,富水性受接触带连通性、围岩岩性及汇水条件等因素控制,单井涌水量一般100~500m3/d。通过分析不同蓄水构造类型地下水的补、径、排特征、富水情况及其供水意义,对侵入岩缺水地区找水打井具有较好的借鉴意义。     

嘉祥县红运水源地岩溶发育特征及富水规律研究

红运水源地地处嘉祥断块北部,主要含水层为奥陶纪三山子组中细晶白云岩,且岩溶发育,在岩性上中细晶白云岩细晶白云岩泥灰岩灰岩和豹皮灰岩微晶白云岩。区域断裂构造发育,多以张性断裂为主,一般为带状岩溶发育,深度143～330m,与断裂构造的走向基本一致,为地下水的富存和运移提供了良好的场所和通道。奥陶系顶板不同埋藏深度形成的高差,为岩溶地下水径流提供了强烈的地下水动力条件。通过研究岩溶发育特征,对比区域地质、水文地质条件,证实岩溶发育与地层岩性、地质构造、地下水动力条件、埋藏深度等关系密切。通过对比钻孔地层资料,分析了红运水源地富水性条件,地层岩性是岩溶发育的物质基础,地质构造是岩溶发育的控制因素,水动力条件是岩溶发育的外在因素,对指导北方覆盖型岩溶地下水勘查及寻找覆盖型岩溶水富集区具有借鉴意义。     

沂南县贫水山区找水定井技术研究

综合分析沂南县气候、自然、地理,尤其是地质与水文地质条件,及2011年国土资源抗旱打井工作成果,结合沂南地下水含水岩组分布、赋存、地下水运移特征、构造对岩溶发育与地下水运动的控制等。得出沂南县岩溶地下水补给径流区的构造破碎带及其附近地下水相对富集。地下水富集特征可分为:构造带控水型、火成岩体阻挡富水型、断裂影响带强富水型及远离构造破碎带弱富水型等几种类型。根据岩溶地下水补给径流区地下水富集规律的分析研究,为今后贫水山区找水定井提供参考。     

山东莒县龙王庙富水块段陡倾灰岩地层富水性研究

莒县灰岩地层产状较陡,多被断裂切割成若干个SN向窄条带状分布的小块段,岩溶发育具有不均一性,地下水资源缺乏,灰岩地层富水性研究对当地水源供给保障具有重要意义。本文以龙王庙富水块段为例,依据"1∶5万东莞幅、招贤幅区域水文地质调查"的实际调查分析数据,系统地进行富水性研究,从地形地貌、地层岩性、地质构造以及地下水动力条件4个方面分析岩溶地下水富集规律,认为只要在这4个方面具备有利条件,就有较大可能形成相对富水块段。该次在灰岩地区找水的成功经验,对于今后在其他灰岩地区开展找水工程及相关研究具有一定的借鉴意义。     

大汶河流域中上游地区岩溶地下水水化学特征及其控制因素分析

为查明大汶河流域中上游地区岩溶地下水水化学特征和离子来源, 基于2018年枯、丰两期采集的岩溶地下水样品水化学数据, 综合运用数理统计、相关性分析、Piper图、Gibbs图以及离子比值等方法, 对大汶河流域中上游地区岩溶地下水水化学特征及其控制因素进行了分析。结果表明,大汶河流域中上游地区枯、丰水期岩溶地下水的pH均值分别为7.6和7.5, 整体表现为弱碱性。岩溶地下水中Ca2+为占优势的阳离子, HCO₃-和SO₄2-为主要阴离子。枯、丰期岩溶地下水中ρ(TDS)均值分别为645.4, 648.4 mg/L。按照TDS划分, 大汶河流域中上游地区岩溶地下水均属于淡水或微咸水;枯、丰水期岩溶地下水水化学类型均以HCO₃·SO₄-Ca为主。岩石风化作用是控制区内岩溶地下水水化学特征的主要控制因素, 碳酸盐岩和硅酸盐岩矿物的溶解是地下水主要离子的重要来源。同时, 大汶河流域中上游地区岩溶地下水还受到了比较明显的人为输入影响, 地下水中NO₃-主要来自于农业生产活动。该研究成果为水资源利用提供了指导作用。      

莒县沭河下游地区水文地质条件及富水块段特征

基于在鲁东南低山丘陵区莒县地区开展的1∶5万水文地质调查工作,详细论述了沭河下游地区水文地质条件,将区内地下水类型划分为松散岩类孔隙水、碎屑岩类孔隙裂隙水、碳酸盐岩类裂隙岩溶水以及基岩裂隙水4类,并总结了其含水岩组富水性;分析了地下水补给、径流、排泄特征与地下水动态变化特征。圈定了有集中供水意义的第四系孔隙水富水地段3处,碎屑岩类孔隙裂隙水地下水富水地段1处,基岩裂隙水地下水富水地段1处。总结了地层阻水型蓄水构造和断层储水构造2种蓄水构造类型,分析了富水机理,从而提出了允许开采量。利用总结的区内富水块段,共施工具有供水意义的水文地质钻孔10眼,总涌水量7017.84m~3/d,可解决该地区近10万人的用水和393.33多公顷农田灌溉问题,对下一步找水定井工作具有指导意义。     

典型西南岩溶地下水抗生素污染指示因子识别

我国南方岩溶地区是全球三大岩溶集中分布区之一,由于岩溶地区独特的含水层结构,其地下水极易受到地表污染。为了探明岩溶地下水中抗生素污染空间分布的主控因素,厘清抗生素浓度与水化学参数的相关关系,进而识别岩溶地区水环境中抗生素污染的指示因子,以西南典型岩溶地下河系统为研究对象,利用超高效液相色谱串联质谱联用仪(UPLC-MS/MS)分析了35种抗生素浓度。结果表明：研究区共检出了30种抗生素,包括3种四环素类(<检出限(MDL)～421 ng/L)、5种大环内酯类(28.3～884 ng/L)、9种磺胺类(2.50～30 ng/L)和13种喹诺酮类(19.5～1 807 ng/L)。其中,大环内酯类和喹诺酮类抗生素是研究区检出的主要抗生素,其空间分布特征主要受污染源和稀释作用控制。研究区水化学类型包括HCO₃-Ca·Mg型和HCO₃-Ca·Na·Mg型,抗生素浓度在不同的水化学类型中存在显著差异,HCO₃-Ca·Na·Mg型水样中抗生素浓度显著高于HCO₃-Ca·Mg型(2～10倍)(Mann-Wh...     

高密度电阻率法在山东泰安地区抗旱打井工程中的应用

山东省泰安地区地下水类型主要为松散类孔隙水、变质岩火成岩裂隙水及碳酸岩裂隙岩溶水三大类。通过分析不同水文构造单元地质特征,采取不同的物探方法,测量岩石的电阻率差异分析推断其富水性,研究确定富水层位并通过钻探工程验证实现地质找水。在2010—2011年山东泰安地区抗旱打井工程中,利用高密度电阻率法在解决地质找水方面取得了重要成果。     

豫北平原浅层地下水化学特征与成因机制

地下水的化学特征与成因机制对地下水演化、地下水资源的合理开采及质量评价具有重要意义。为查明豫北平原浅层地下水的水质特征及控制因素,采集了不同类型的浅层地下水和地表水样品,分别测试了水样阴、阳离子和氢氧同位素组成。结果表明:①地下水中总溶解性固体物质（total dissolved solids,简称TDS）质量浓度范围为316~6 948 mg/L,微咸和咸地下水呈条带状分布在沁河冲洪积平原中部,在三阳镇-修武县一带,水化学类型复杂,以HCO₃·SO₄-Na·Mg·Ca型和SO₄-Na·Mg型水为主。北部山前冲洪积扇和沁河北岸地下水为淡水,为HCO₃-Ca·Mg型水。②δ2H-δ18O关系说明地下水起源于大气降水,水化学组分受水岩相互作用控制,在补给区以碳酸盐岩溶滤作用为主,径流区发生硅酸盐岩的风化溶解以及阳离子交换作用,排泄区以蒸发浓缩、石膏溶解和阳离子交换作用为主。③地质和气候环境是造成地下水咸化的主要成因,且受到工农业污水渗漏的影响。研究成果可以为该区地下水资源的合理开采和有效管理提供依据。      

电法在日照市丘陵区找水中的应用

电法勘探在寻找浅层地下水时,主要利用含水地质体与围岩的电阻率差异来间接找水,通过综合分析日照市不同地下水类型50余例物探找水定井资料,总结了其含水层的测深曲线特征,若围岩为高阻,则含水层曲线特征表现为平缓上升或变异下降;若围岩为低阻,则含水层曲线特征为明显上升段。对于含水性特征不明显的,开展激发极化法多参数测量,依据视极化率、半衰时等参数综合判断。对于日照市丘陵区松散岩类孔隙水、基岩裂隙水和构造裂隙水的不同电性特征,选择利用联合剖面法寻找含水构造,多参数激电测深法确定储水构造位置,经验系数法推断富水地层深度,能够快速、高效的确定井位,为今后日照市丘陵区的找水工作提供了经验。     

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。      

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。      

基于水动力量化因子的岩溶强发育深度研究

地下水垂向循环水动力条件是岩溶发育深度的主要控制因素。为探求川东背斜构造岩溶区多级水流系统控制下的岩溶强发育深度，采用地理信息系统（GIS）技术，选取地形指数和水动力坡降构建岩溶水动力强弱的量化因子F_HQ，并结合钻孔数据推求假角山背斜构造区地下岩溶强发育深度。研究显示:水动力因子F_HQ与地形指数、水动力坡降在空间上呈明显正相关关系，同时可指示岩溶水流系统向深循环的深度，以此推求背斜构造区地下岩溶的强发育深度下限。假角山背斜两翼F_HQ集中在0.1~0.4之间，岩溶水动力整体偏弱，深沟F_HQ值整体高于浅沟。东、西翼深沟控制下的地下岩溶强发育深度分别约40~100 m和110~180 m；浅沟控制下的地下岩溶强发育深度分别约15~60 m和10~90 m。研究成果可进一步丰富川东背斜区岩溶发育评价方法体系，为隧道工程岩溶突水灾害预测防治提供理论依据。      

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。      

沂蒙山区典型断陷盆地岩溶地下水系统特征: 以莱芜盆地为例

2011年以来，中国地质调查局在沂蒙山区组织实施了1:5万标准图幅水文地质调查4万余km2，并在严重缺水村镇开展了大量的找水打井示范工作，获得了较为丰富的地质数据，对断陷盆地地下水流系统取得了新认识。受中新生代构造影响，沂蒙山区发生断裂褶皱、伸展滑脱及岩浆侵入活动，形成一系列"南超覆北断陷"的地堑-半地堑盆地，并最终形成现今典型的"盆-山"岩溶水文地质结构，及以盆地为单元的相对独立的岩溶地下水流系统。为研究沂蒙山区地下水流系统发育特征，选择莱芜盆地为典型研究区，基于野外地质调查，通过综合分析盆地南北两侧地貌单元、含水岩组立体空间分布及地下水水位、水化学及同位素结果等，探讨了沂蒙山区典型"盆-山"结构塑造的多级岩溶地下水流系统特征。结果表明，莱芜盆地岩溶地下水由盆地外围向盆地中心呈"向心式"径流；受人类活动影响、地质构造控制和含水层分布制约，盆地南北两侧地下水流系统特征存在差异:盆地南部发育中间和局部两级地下水流系统；盆地北部则仅发育单一的局部地下水流系统，但占有已勘查论证的近1/2的地下水水源地。此外，研究发现在大汶河最低侵蚀基准面，区域滑脱构造及热液混合作用拆离的空隙，与岩层面、层间裂隙、顺层溶蚀空隙等共同构成立体的岩溶地下水网络，影响着岩溶水循环途径及深度。以此认识为指导，实施的探采结合井成井率达到86%，强化了地下水流系统理论在北方基岩山区水文地质工作中理论与实践的结合。      

洞庭湖平原西部地区浅层承压水中铵氮的来源与富集机理

洞庭湖平原西部地区浅层承压含水层是当地主要的地下水开采层,却面临严重的水质型缺水问题,其中以铵氮异常最为典型,但目前对于其来源和富集机制的认识十分薄弱。以洞庭湖平原西部为研究区,沿区域地下水流方向对地下水样品进行水文地球化学分析,旨在查明地下水中铵氮的来源,揭示地下水流动对铵氮富集的控制机理。结果表明:NH₄-N质量浓度为0.05~16.75 mg/L,且与DOC、HCO₃-、As、Fe2+、Mn、P质量浓度呈现较好正相关性;而高质量浓度的NH₄-N对应着很低质量浓度的Cl-、SO₄2-、NO₃-和很低的Cl/Br比值,可以推测浅层承压水中的铵氮主要由天然有机质矿化作用产生,而非人为输入。沿着地下水流向,NH₄-N和As、Fe2+、Mn质量浓度均显著升高,说明由于水流越来越滞缓,含水介质颗粒越来越细,沉积物有机质越来越富集,含氮有机质矿化作用逐渐增强,使得NH₄-N质量浓度逐渐升高,并形成了还原性逐渐增强的地下水环境,相关地球化学过程产生的还原性组分（砷、铁、锰等）也逐渐富集。本研究进一步丰富了地下水原生铵氮的成因理论,可为当地的供水安全保障提供理论基础。      

岩溶大水矿山暗河型导水通道探查与治理技术研究

对于很多可溶岩地区的矿山而言,采矿过程中往往面临井下突涌水问题,对矿山安全生产和作业人员生命安全造成严重威胁。部分岩溶大水矿山受地层岩性、产状及构造带发育特征等综合影响,往往存在主要的地下水补给通道,发育规模较大且集中的即为暗河型导水通道。通过采用地面物探、钻探勘察、超声测井及连通试验综合探查技术,有效查明某矿F_4断层下盘发育的主要导水通道的分布范围,同时利用地面钻孔投料和注浆技术进行了封堵,彻底切断了矿坑-30m水仓揭露涌水点与区域强岩溶地下含水层的水力联系,大幅减少矿坑排水量。研究成果对于指导类似条件岩溶矿山的涌水治理具有借鉴意义。