初始裂隙对岩溶水紊流形成的影响

岩溶地区地下发育着大量的溶洞和地下河管道,地下水流状态既有层流也有紊流,而紊流是溶洞管道形成的重要条件。紊流的形成受到岩石初始裂隙的影响,初始裂隙的张开度、分布、走向、迹长、密度等因素都影响着裂隙发育过程中水流状态的变化。通过对不同统计特征的初始裂隙网络进行水流和溶蚀的数值模拟发现,以张开度标准差反映的裂隙网络非均匀性越强,模拟紊流出现的时间就越早;主要裂隙的存在使裂隙网络的非均性增强,主要裂隙与水力梯度总方向的角度越小,紊流出现的时间就越早;当裂隙平均迹长过小时会导致裂隙连通性较差,影响裂隙水流和溶蚀作用;裂隙密度,尤其是主要裂隙密度,对岩溶发育的影响较大。相对于次要裂隙,如果主要裂隙密度偏小,紊流形成时间会大大增加,甚至很难形成紊流。当初始裂隙张开度小于0.001 cm,增大水力梯度仍没有紊流发生,岩溶几乎不发育。      

黔中茶店桥地下河流域不同水体硫酸盐浓度特征及来源识别

茶店桥地下河位于西南岩溶区,流域内"三水"转换迅速,地下水是当地的重要饮用水源。本文对流域内雨水、地表水、地下水中的SO_4~(2-)浓度进行了测试,利用氘(δD_(H_2O))、氧(δ~(18) O_(H_2O))同位素示踪地表水、地下水补给来源,用硫酸盐硫(δ~(34)S_(SO4))、氧(δ~(18) O_(SO4))同位素探讨了地表水、地下水中SO_4~(2-)的来源,并计算了地下河出口河水中不同SO_4~(2-)来源的贡献比例。结果表明:1不同水体中SO_4~(2-)浓度大小顺序为地表水地下水雨水,与邻近区域相比,茶店桥地下河流域雨水、地表水、地下水呈现富集SO_4~(2-)的特征。2地表水、地下水的主要补给来源为大气降水,硫酸不仅和HCO_3~-共同参与了流域内碳酸盐岩的溶解,也参与了雨水中含钙镁颗粒物的溶解。3地表水δ~(34)S_(SO4)、δ~(18) O_(SO4)值分别介于-12.98‰~-10.19‰和-0.54‰~+9.13‰之间,地下水δ~(34)S_(SO4)、δ~(18) O_(SO4)值分别介于-14.32‰~+16.58‰和+2.81‰~+14.35‰之间,SW02的SO_4~(2-)主要来源于大气降水,SW01、SW03、GW02、GW03、GW06主要来源于煤层,GW05主要来源于石膏,GW01、GW04为混合输入源。4地下河出口河水中大气降水带来的SO_4~(2-)贡献比例为13%,煤层硫化物氧化的贡献比例为40%,石膏溶解的贡献比例为47%。     

桂林市会仙岩溶湿地水资源特征及有效调控

会仙湿地是“漓江之肾”,对漓江补水和生态环境改善具有重要作用,但湿地水资源调蓄功能较弱,严重制约了湿地功能的发挥。本研究以会仙湿地为示范区,对湿地核心区狮子岩地下河系统和睦洞湖分散排泄系统流量进行了一个水文年的观测,并实施水资源调控措施。结果表明：会仙湿地岩溶含水层对大气降雨具有一定的调蓄作用,但调蓄功能较弱,雨季后若连续2个月无降雨地下河基本断流;会仙河通过桂柳古运河补给睦洞湖,补水效果取决于会仙河大坝的蓄水高度,当会仙河大坝蓄水高度小于149.25 m时,会仙河无法对湿地进行有效补水,对该大坝重修可增加对睦洞湖湿地的补水效果。针对狮子岩地下河系统具有管道集中径流、流量大、水量充足的特征,在地下河采取了上游“蓄”和“引”,中游“堵”,下游“拦”的三级调控工程使地下河水位从出口到八仙湖段1km范围内提高70 cm,可缩短狮子岩地下河溶洞湿地低水位期1个月以上。针对睦洞湖分散排泄系统地下水具有分散排泄的特征,采取出口“拦”的水资源调控技术,成功将出口水位抬高30 cm,核心区水位抬高10～20 cm,使睦洞湖湿地低水位期推迟2个月以上。     

基于PHT3D的地下水中六价铀吸附反应运移数值模拟

在铀尾矿地区溶解态U(Ⅵ)渗漏到含水层中对周围环境造成严重的威胁。本研究利用反应运移软件PHT3D对U(Ⅵ)吸附实验进行模拟,并与传统Kd吸附经验模型进行对比。模拟结果表明:传统Kd吸附经验模型在地球化学条件发生变化时无法刻画表面吸附的动态变化;由表面络合模型计算的Kd值在时空是不断变化的,其更接近实际中多变水化学条件下的吸附;应用PHT3D进行反应模拟能够在复杂地下水流条件中获得较好的效果。     

贵州洪家渡盆地泉水水化学和碳同位素特征及成因

泉水是洪家渡盆地居民的重要饮用水源,近些年随着人类活动的增强,泉水水质呈恶化趋势。为查明泉水中污染物来源及其地球化学过程,采集15组具有代表性的水样分析水化学、溶解无机碳（dissolved inorganic carbon,DIC）碳同位素(δ13CDIC)特征。结果显示泉水组分以Ca2+、Mg2+和HCO-3为主,富集SO2-4,硫酸、硝酸与碳酸共同参与了研究区碳酸盐岩风化。泉水Na+、Cl-、K+和NO-3主要来源于肥料（如化肥、粪肥）和污水,SO2-4主要来源于煤层中硫化物氧化、雨水和污水。S01和S09泉因NO-3超标已不可直接饮用。泉水δ13CDIC值主要受碳酸盐岩溶解和土壤CO2的控制,但硫酸、硝酸参与碳酸盐岩风化使泉水δ13CDIC值偏正,且SO2-4、NO-3浓度上升;而硫酸盐细菌还原作用和反硝化作用及人为输入污染物中有机质的降解导致泉水δ13CDIC值偏负。诸多因素导致泉水δ13CDIC值在-17.72‰~-8.74‰之间,平均值为-11.58‰。研究证实δ13CDIC与水化学相结合是探讨碳的生物地球化学过程及示踪岩溶区地下水污染物来源行之有效的方法。     

鲁中南泰莱盆地岩溶地下水赋存特征和找水规律

结合泰安市岱岳区水文地质调查资料和实施27口钻井发现:在鲁中南泰莱盆地西部山区,碳酸盐岩裸露,崎岖不平的峰丛谷地、峰丛洼地地貌导致水力坡度大,地下水沿构造断裂呈线状快速径流,地下水非饱和,无统一水力联系,岩溶地下水分布极不均匀成为钻井取水的难点,寻找有利蓄水构造成为钻井找水关键;在盆地东部和南部靠近河谷的缓丘平原覆盖型岩溶分布区,水文地质单元上处于地下水径流排泄区,岩溶地下水丰富且呈层状、面状分布,水力联系密切,滞流形成饱水带,利于钻井开采地下水资源,但应着重关注火山侵入岩等隔水岩层的展布情况,综合分析岩溶含水层厚度、地下水水位和汇水条件。     

贵州毕节岩溶斜坡地带地下水赋存规律与钻探成井模式

结合贵州省毕节地区水文地质调查资料和486口钻井资料发现:构造、岩性和地貌是控制钻孔是否成井的主要因素,应结合具体实例综合分析。寒武系娄山关组(2-3ls)、二叠系茅口组(P2q-m)、三叠系嘉陵江组(T1j)和关岭组(T2g)为主要岩溶找水层位,占成井总数的79.83%,成井率分别为88.1%、41.56%、76.32%、70.94%,平均单井涌水量分别为409.62 m~3/d、165.93 m~3/d、291.2 m~3/d、277.42 m~3/d,相较于厚层纯灰岩,灰岩夹碎屑岩地层和白云岩地层成井率更高,且钻孔平均涌水量更大;区域性断层不再是钻井找水的有利部位,中小型断裂等小构造控制局部富水区成为钻井找水的有利靶区,归纳4种钻探成井模式:中小型断裂控水模式、逆断层上盘富水模式、含水层与隔水层接触带富水模式、白云岩岩溶裂隙富水模式。     

地下水质量影响因素识别与定量评价——以广西桂林会仙湿地为例

近年来,在人类活动强烈的干扰下,湿地地下水环境日益恶化。传统的地下水质量评价方法因未区分天然高背景和人为污染的影响,评价结果不能全面、真实、可靠地表示出水质的实际状态。笔者等选取地下水主要超标指标进行因子分析,并根据各因子的得分和方差贡献率计算各采样点得分,并最终计算因子影响下的综合得分。综合评价结果表明,研究区地下水主要有3个影响因子,因子1主要为天然高背景引起的高铁（TFe）,锰（Mn）和铝（Al）,因子2为农业及生活污水影响导致的NH+4、CODMn和NO-2超标,因子3为天然与人为复合影响导致的I-污染。计算得出的综合影响程度与传统的水质评价结果吻合,综合影响程度得分图不仅可以得出地下水质信息,还可根据确定的因子得出天然与人为对地下水质的影响。     

地下水质量影响因素识别与定量评价——以广西桂林会仙湿地为例

近年来,在人类活动强烈的干扰下,湿地地下水环境日益恶化。传统的地下水质量评价方法因未区分天然高背景和人为污染的影响,评价结果不能全面、真实、可靠地表示出水质的实际状态。笔者等选取地下水主要超标指标进行因子分析,并根据各因子的得分和方差贡献率计算各采样点得分,并最终计算因子影响下的综合得分。综合评价结果表明,研究区地下水主要有3个影响因子,因子1主要为天然高背景引起的高铁(TFe),锰(Mn)和铝(Al),因子2为农业及生活污水影响导致的NH⁺₄、高锰酸钾指数(COD_Mn)和NO^-₂超标,因子3为天然与人为复合影响导致的I^-污染。计算得出的综合影响程度与传统的水质评价结果吻合,综合影响程度得分图不仅可以得出地下水质信息,还可根据确定的因子得出天然与人为对地下水质的影响。     

岩溶管道结构影响泉流量变化的数值模拟研究

采用MODFLOW-CFP建立管道流数值模型,模拟岩溶含水系统在暴雨期的响应过程,以泉口流量峰值作为因变量,分别对控制管道结构的4个参数以及落水洞集中补给比例进行调整,研究管道结构如何控制泉流量变化过程。结果表明:管道直径、管壁渗透系数和落水洞补给比例对泉口流量峰值均表现为正相关,其中管壁渗透系数影响最大;管道弯曲度值较小时其增大促进出口流量峰值变大,当径流途径变长引起的流量减小幅度超过管壁面积变大引起的流量增大幅度时,流量峰值逐渐变小;管壁粗糙度在达到两个相对应的雷诺数临界值时水流状态发生突变,导致流量峰值也表现为两次突变。