重庆岩溶地下河水文地球化学特征及环境意义

岩溶地下河系统是岩溶地区重要的地下水资源,重庆地区分布有岩溶地下河380条,是重庆市重要的地下水资源。为宏观掌握重庆地区岩溶地下河水化学特征,了解区域岩溶地下河水化学影响因素及分布规律,研究了重庆不同地区61条岩溶地下河水文地球化学特征。结果表明,重庆地区岩溶地下河的溶解组分主要来源于碳酸盐岩的溶解,水化学类型为Ca-HCO₃型或Ca(Mg)-HCO₃型,但部分地下河水化学受到人类活动影响变为Na+Ca-HCO₃型、Na+Ca-SO₄型、Na+Ca-Cl型或Ca-SO₄+HCO₃型,且农业活动或城市废水对地下河水化学的影响比工矿业活动普遍。地下河水温度随海拔升高而逐渐降低。在相同的地质背景下,地下河Ca2+、Mg2+、HCO₃-等离子由于受不同区域岩溶作用强度差异的影响呈现出明显的区域性,SO₄2-、NO₃-、Cl-等指标由于受不同区域人类活动强度和方式的影响也显示出明显的区域性。总体来看,岩溶地下河水质正在恶化。     

重庆市南川区南部岩溶地下水水文地球化学特征

以重庆市南川区南部地区岩溶地下水为研究对象,通过野外调查和取样测试分析,对研究区内149件地下水样品进行水化学常规分析和微量重金属元素分析,结果表明:研究区内地下水化学类型以HCO 3-Ca·Mg、HCO 3-Ca和HCO 3-SO 4-Ca型为主.地下水中主要阴阳离子HCO-3、SO 2-4、Ca2+和Mg2+浓度均表现出与含水岩组相对应的关系,即碳酸盐岩类岩溶水>碳酸盐岩夹碎屑岩水>碎屑岩水.地下水中Mg2+/Ca2+摩尔比值表明研究区内绝大部分地下水径流过程中以方解石和白云石的共同溶解为主.地下水中微量重金属元素含量整体偏低,绝大部分水质都在Ⅲ类水标准以内,只有极个别点受到污染导致部分重金属组分偏高.     

西南岩溶区水土流失与石漠化的变化关系研究——以重庆南川岩溶区为例

以重庆南川区为例,利用TM遥感影像、Arcgis和Erdas软件,运用地图代数原理,采用图像数据转移矩阵计算,结果表明从1988年到2000年水土流失增强面积为9 605.89 hm2,减弱面积为79 947.85 hm2;石漠化强度增强面积为15 078.92 hm2,减弱面积为12 492.53 hm2。石漠化是水土流失长期作用的结果,水土流失是石漠化形成过程的阶段性表现,二者在成因上存在因果关系,但在生态治理恢复的过程中,水土流失减弱面积与石漠化减弱面积的变化不同步,在时间上存在滞后关系。造成这种滞后的现象,原因是石漠化土地生态的恢复过程较水土流失土地的长。      

溶地下水脆弱性评价“二元法”及其在重庆金佛山的应用

岩溶地下水脆弱性评价是基于保护岩溶含水层从而有效地管理和利用地下水提出的有效方法和手段。我国西南岩溶区极大多数地区缺少应有的地下水保护带,地下水比较容易受到污染。本文论述了一种脆弱性的评价的简单方法— —基于径流特征和覆盖层厚度的二元法,并利用该法对重庆金佛山典型岩溶区进行了地下水脆弱性评价。结果表明,药池坝洼地和生态石林区脆弱性较高。究其原因,尽管药池坝洼地底部土壤层覆盖较厚,但存在地表径流集中排向落水洞,生态石林分布区地表裂隙、溶沟发育,可直接接受雨水入渗,因而污染物极易通过降雨和地表径流过程进入含水层。这一方法输入数据量小,对岩溶含水层普遍适用,为地下水资源可持续利用和土地利用管理提供了强有力的工具。      

Numerical simulation and environmental impact prediction of karst groundwater in Sangu Spring Basin,China

The changes of development and utilization of karst groundwater in Sangu Spring Basin have made the original groundwater resource evaluation unable to meet the needs of future economic development. Based on analysis of existing data, combined with the characteristics of supplement, runoff and draining of regional karst groundwater, the Visual Modelflow software was used to build a numerical simulation model of Sangu spring Basin. The amount of karst groundwater resource and groundwater environment of the Basin were evaluated under different exploitation schemes, and the changes of karst groundwater environment in the future ten years were also predicted. The fitting error which is less than 0.5 m between the calculated value and measured value of the water level in the fitted borehole accounts for 93%. For the lithologically and structurally complex Sangu Spring Basin, the fitting effect of numerical simulation model was ideal. On the basis of the current mining amount of 111.80 million m³/a, the total redistributed exploited amount in the spring region was 61.79 million m³/a. Under the condition that the quantity of recoverable resources reached 173.59 million m³/a and under different precipitation schemes, all constraint conditions were satisfied, such as regional water level drawdown, maximum allowable water level drawdown in every simulated water source area and the flow rate of Guobi Spring. The results will provide a scientific basis for the rational development and utilization of karst groundwater in Sangu Spring Basin.     

西南岩溶区表层岩溶带水脆弱性评价指标体系的探讨

从地下水脆弱性的胁迫应变关系出发,通过对西南岩溶区表层岩溶带发育机理和脆弱性特征的分析,提出了以表层岩溶带发育强度、保护性盖层厚度、补给类型、岩溶网络系统发育程度、土壤类型、植被条件、土地利用程度以及地下水开采程度8个胁迫因子(EPIKSVLG)作为对表层岩溶带水脆弱性进行定量评价的指标,并对各指标进行了详细的分析与分类,初步建立了表层岩溶带水脆弱性评价的指标体系。     

重庆市主城岩溶区地热资源可再生性评价

重庆主城岩溶区的地热资源主要分布在5大背斜的层状热储构造中,地热田主要分布在背斜两翼和背斜南（或北）倾没端。热储层为三叠系嘉陵江组灰岩,盏层为须家河和侏罗系地层,下部隔热层为三叠系飞仙关组泥灰岩地层。随着地热经济的发展和工程建设的加大,重庆市地热水资源可再生性受到影响。本文基于重庆市多年的地热资源勘查、监测资料,将主城岩溶区5个背斜的地热资源分为温泉出露和背斜翼部中深埋藏两类,并利用综合指数法对主城岩溶区地热资源的可再生性进行分区评价。结果显示,主城岩溶区地热资源属强可再生性的有5个,较强的有10个,中等和弱的分别为8和7个,其分布面积所占比例分别为12.95%、32.2%、32.15%和22.7%,可再生性总体呈较强-中等;其中温泉出露型的资源可再生性以较强和中等为主,分布面积分别占温泉出露区总面积的33.6%和33.95%;中深埋藏型以较强和强可再生性为主,其分布面积分别占中深埋藏区总面积的25.9%和30.8%。较强和强可再生性地热主要位于背斜北段,中等-弱可再生性地热则分布于背斜中段和南段。中深埋藏型地热资源的可再生性总体较温泉出露型的强。由此,建议加强背斜两翼中深埋藏区北段地热水资源的勘查开发力度,同时控制中-弱可再生性地热资源区,包括背斜两翼中深埋藏区中南段和部分温泉出露区的开采规模,以确保地热资源的可持续利用。     

西南岩溶石山地区岩溶地下水系统划分及其主要特征值统计

岩溶地下水系统是西南岩溶石山地区最基本的水系统,而岩溶地下水系统划分则是正确评价、合理开发利用西南石山地区岩溶地下水资源的重要基础。本文首先按西南岩溶水出露条件划分出3620个岩溶地下水系统,其中地下河系统1179个、岩溶泉系统1152个、集中排泄带岩溶地下水系统562个、分散排泄岩溶地下水系统727个,然后按岩溶含水岩组的出露条件将岩溶地下水系统划分为裸露型（2324个）、裸露覆盖型（108个）、覆盖型（275个）、裸露-埋藏型（98个）、埋藏型（88个）五种类型。除分散排泄岩溶地下水系统外,汇水面积大于1000km^2的其它岩溶地下水系统有26个。在地下河系统中,汇水面积大于10km^2而小于500km^2的有1049个,占88．97％,汇水面积小于100km^2的有711个,占总数的60．3％;在岩溶泉系统中,汇水面积小于50km^2的有814个,占总数的70．66％;在集中排泄带岩溶地下水系统中,汇水面积大于100km^2而小于500km^2的有303个,占总数的53．91％。流量统计结果显示,流量大于1000L／s的岩溶地下水系统有286个,占总数的11．2％,流量大于50L／s至小于500L／s之间的有630个,点总数的63．73％。[      

西南岩溶地区找水的地球物理方法探讨

总结了目前国内主要的物探找水技术方法,分析了各种方法的优缺点及其适应范围。以云南个旧市的找水成果作为典型案例,重点介绍了EH4电磁成像找水方法的技术特点、在岩溶区找水的可行性分析、数据处理和成果解释过程,最后推断出可能存在地下水的位置,并布设井位用于指导施工。后期追踪调查表明,勘察区已成功打出地下水,证明了使用EH4电磁成像技术在岩溶区找水的可行性。     

岩溶地区地下水污染风险评价方法探究——以地苏地下河系流域为例

岩溶地下水污染风险评价对岩溶地下水的保护、管理和合理利用具有重要意义。文章总结了近年来国内外地下水污染风险评价方面的研究进展,针对目前评价体系存在的不足,构建了适合岩溶区地下水污染风险评价体系。该方法基于欧洲模式,实现地下水防污性能评价;污染负荷评价则考虑污染物在覆盖层中的衰减过程,利用折减系数实现污染负荷量化;最后,基于GIS空间叠加分析耦合防污性能与污染负荷评价,实现区域地下水污染风险评价。文章以地苏地下河系流域为例,开展岩溶区域地下水污染风险评价,结果表明：区域整体地下水污染风险偏低,地下水中等及以上污染风险区域面积424.41 km2,占研究区总面积的39.03%,主要分布在研究区中东部地苏乡、东庙乡、六也乡局部等人类活动频繁与地苏地下河干流中下游段。地下水污染风险空间分布特征不仅显示了岩性、坡度、岩溶网络发育等自然条件对评价结果的影响,同时也反映了人类活动的影响。地势平缓,岩溶发育程度强烈,加之人类活动频繁是导致区域地下水污染风险较高的原因所在。     

Travel time based approach for the assessment of vulnerability of karst groundwater: the Transit Time Method

Karst aquifers represent important water resources in many parts of the world. Unfortunately, karst aquifers are characterised by high contamination risks. This paper presents a travel time based method for the estimation of karst groundwater vulnerability. It considers (1) physics-based lateral flow within the uppermost weathered zone (epikarst) in a limestone-dominated region and (2) high velocities of vertical infiltration at discrete infiltration points (e.g. sinkholes) or lines (e.g. dry valleys, faults). Consequently, the Transit Time Method honours the actual flow path within the unsaturated zone of a karst aquifer system. A test site in Northern Jordan was chosen for the demonstration of the assessment technique, i.e. the catchment area of the Qunayyah Spring north of the capital Amman. The results demonstrate that zones of highest vulnerability lie within valleys and nearby main fault zones. It also reveals that regions, categorised as protected areas by other methods due to thick unsaturated zones, contribute to a major degree to the total risk.     

乌蒙山以礼河流域岩溶地下水富集特征及供水意义研究

岩溶地下水是乌蒙山集中连片贫困区内居民生产生活的主要水源,归纳区内地下水富集特征并探讨岩溶地下水的供水意义对于当地地下水资源勘察和开发利用具有重要的现实意义。文章针对乌蒙山以礼河中上游区域,基于现场水文地质调查,对水样进行采样和测试,并结合地下水天然资源量的计算方法,归纳总结了研究区内岩溶地下水的富集特征,并结合富水程度、供水条件和水质特征三个方面探讨了岩溶水的供水意义。研究得到以下结论：（1）研究区内岩溶地下水的富集特征可归纳为五种类型：断裂导水带、断裂溶蚀谷、条带溶蚀谷、褶皱溶蚀谷、阻水接触带;（2）富水块段内地下水化学类型以Na-HCO₃型和Ca·Mg-HCO₃型为主,水质整体较好,I~III类水占比为79%,超标指标主要为硝酸盐和耗氧量;（3）各富水块段地下水的天然补给量和排泄量分别为329.7~14 512.4万m³·a⁻¹和4.6~1 308.4万m³·a⁻¹,排泄量占补给量比值为0.3%~15.5%,区内地下水资源剩余开发潜力较大;（4）断裂溶蚀谷、条带溶蚀谷和阻水接触带供水意义显著,其余富水块段在不同程度上受限于水资源时空分配不均、不具备供水条件、水质较差等情况,其供水受到影响。     

娘子关泉域岩溶地下水位变化特征及成因

利用多年观测资料,结合地下水补、径、排条件,分析娘子关岩溶地下水动态变化特征及成因。结果表明:（1）娘子关泉群流量在1980-2004年前总体表现为下降状态,2004年之后趋于稳定并略有回升;（2）岩溶地下水位动态空间上表现为地下水补给区比径流区变化大,时间上则分为两个不同时间段:1980-2004年表现为持续下降状态,2005-2014年表现为波动缓慢下降,部分地区水位小幅回升;龙庄岩溶地下水1998年1月到2004年1月水位下降22.9 m,平均年变幅3.82 m,2005年5月到2014年5月水位升高1.5 m,年均变化-0.17 m。      

Evaporite karst and sinkholes: a synthesis on the case of Camaiore (Italy)

In 1995 a sinkhole suddenly formed at Camaiore (Tuscany, Italy), causing destruction or heavy damages to several houses and resulting in the evacuation of many people. To understand the causes, for the formation and evolution of the collapse, surface and underground geologic features were investigated and reconstructed on the basis of geologic and geognostic surveys. The sinkhole area is underlain by thick alluvial deposits that cover a bedrock consisting of the Calcare cavernoso formation. This formation results from hydration and dissolution of Triassic evaporites and has a characteristic spongy and vacuolate texture. The bedrock contains karst cavities, generally filled by breccia and/or alluvial materials. Thus, the sinkhole disaster could be ascribed to deep collapse of a cave in the bedrock, and might be considered a distant effect of ancient karst phenomena in evaporites.     

山西柳林泉域地下水化学信息的因子—克立格分析

本文尝试将因子分析与克立格法相结合,用以分析柳林泉域地下水化学资料,获取到地下水成因,循环深度等方面的信息。研究表明,因子－克立格法是一种有效,实用的研究区域水文地质问题的分析方法。     

南方岩溶区地下水资源特征与水资源保障对策

【研究目的】中国南方岩溶地区干旱缺水等问题异常突出,岩溶地下水赋存和分布的复杂,开发利用率低,基于多年调查研究工作为基础,系统总结南方岩溶区地下水资源特征,研讨水资源保障对策。【研究方法】基于南方岩溶区地下水资源特点、地下水系统类型、地下水系统空间结构的叠置性和时空分布不均性分析,提出南方岩溶区水资源保障对策。【研究结果】南方岩溶区可从以下三方面充分发挥地下水资源安全保障作用,一是掌握地下水赋存分布规律,发挥分散供水和应急供水作用;二是加强调蓄工程建设,解决水资源时空分布不均问题;三是建立与生态重建和经济发展相结合的地下水资源可持续利用模式。【结论】南方岩溶区地下水赋存条件复杂,具有表层带岩溶水系统、岩溶地下河与管道流系统、岩溶大泉系统以及分散排泄地下水系统多种类型,规模大小不一,开发利用形式多样;在垂向上具有叠置性,水空分布严重不均;开发利用潜力较大。在地球科学系统论的指导下,查明岩溶水资源赋存分布规律,科学评价地下水资源量,因地制宜制定水资源开发利用和保护方案,为脱贫攻坚、生态文明建设和乡村振兴提供技术支撑。创新点：以系统水文地质环境地质综合调查和地下水开发利用示范工作为基础,系统总结南方岩溶区地下水资源特点;针对岩溶区水资源安全保障问题,分析其主要原因,提出了水资源保障对策。     

岩溶地区小城镇地下水资源多目标应急配置研究——以织金县为例

以织金县珠藏向斜北段储水构造为例,依据混合整数线性规划和多目标线性规划原理,从保障应急水资源供给的角度构建了不同干旱条件下地下水资源多目标应急配置模型（E-MIP）,并提出了2010-2030年的织金县城区地下水资源应急配置方案,结果表明:（1）珠藏背斜北部储水构造中裂隙-溶洞水的出露方式以地下河集中排泄为主,平均流量为62.04 m3·s-1,基岩-松散岩类孔隙泉则以分散排泄为主,平均流量仅2.14 m3·s-1;（2）干旱程度的加深不单纯限制了可利用水资源量,也直接刺激了用水效率和社会经济效益的提升,2010-2030年期间的织金县重度干旱缺水率比轻度干旱低21.25%,但其社会经济效益却增加了5.84倍;（3）应急地下水资源配置原则是优先保障居民生活用水需求,其次依据用水效率和权重次序对盈余地下水资源量进行产业化分配。进一步推算出了2020年、2025年织金县城区不同干旱状态下水资源应急配置方案。      

典型岩溶槽谷区地下水化学特征及地球化学敏感性分析

利用2012年4月—2013年3月的水化学数据研究了重庆老龙洞地下河流域地下水系统地球化学敏感性。结果表明,研究区表层岩溶泉和地下河水化学阳离子分别以Ca2+、Mg2+和Ca2+、Na+为主,阴离子以HCO3-、SO42-为主;表层岩溶泉雨季Mg2+/ Ca2+摩尔比和地下河雨季Na+/ Ca2+摩尔比旱季大于雨季,表层岩溶泉和地下河雨季 HCO3-/SO42- 摩尔比分别为3.428～6.524、3.122～5.966,旱季HCO3-/SO42-摩尔比分别为5.693～8.664、3.428～6.524,表现出低SO42-、高HCO3-的特征,主要受农业活动影响的表层岩溶泉主量元素地球化学敏感性依次为HCO3-> SO42->Ca2+> NO3-> Mg2+> Na+> K+>Cl-,而受农业活动、工业活动、城镇建设活动等多种因子共同影响下的地下河主量元素地球化学敏感性有所变化,依次为HCO3->Na+> Ca2+> K+> Cl-> Mg2+> NO3-> SO42-,随着人类影响的加剧,离子敏感指数将会有增加的趋势。      

辽宁省阜新地区地下水水质特征及污染防治措施

地下水水质特征和污染程度直接反映地下水环境质量的好坏。由于受工业“三废”、地表水体以及矿山固体废弃物排放等因素的影响,阜新地区地下水水质受到严重的污染,部分地下水化学指标已超出国家饮用水标准。文章综合分析该地区水文地质概况及水质特征,其中包括自然环境下地下水化学特征和人为环境下地下水化学特征,初步探讨了影响地下水污染的主要因素,并提出地下水污染的防治措施和对策,对该地区地下水资源合理开发、保护和可持续利用具有重要意义。     

Current situation and human health risk assessment of fluoride enrichment in groundwater in the Loess Plateau: A case study of Dali County,Shaanxi Province,China

This study aims to investigate the mechanisms and health risks of fluoride enrichment in groundwater in the Loess Plateau, China. By taking Dali County, Shaanxi Province, China as an example, this study obtains the following results through field investigation and the analyses of water, soil, and crop samples. (1) The groundwater can be divided into two major types, namely the Quaternary pore-fissure water and Karst water. The Karst area and sandy area have high-quality groundwater and serve as the target areas for optional water supply. The groundwater in the study area is slightly alkaline and highly saline. Meanwhile, high-fluoride groundwater is mainly distributed in the loess and river alluvial plains in the depression area of the Guanzhong Basin and the discharge areas of the groundwater, with the highest fluoride concentration exceeding seven times the national standard. (2) Fluoride in groundwater mainly originates from a natural source and human activities. The natural source refers to the fluoride-bearing minerals in rocks and soil, and the fluoride from this source is mainly controlled by natural factors such as climate, geologic setting, pH, specific hydrochemical environment, ion exchange, and mineral saturation. Human activities in modern life can be further divided into industrial and agricultural sources primarily. (3) The health risks of fluoride contamination are very high in the Loess Plateau, especially for children compared to adults. Meanwhile, the risks of fluoride exposure through food intake are higher than those through drinking water intake. The authors suggest selecting target areas to improve water supply and ensure the safety of drinking water in the study area. Besides, it is necessary to plant crops with low fluoride content or cash crops and to conduct groundwater treatment to reduce the fluoride concentration in drinking water. These results will provide a theoretical basis for safe water supply in the faulted basin areas in the Loess Plateau.© 2021 China Geology Editorial Office.