北方岩溶大泉地下水系统的圈划:以太原盆地东西山地区为例

运用地下水系统分析理论, 以山西省太原盆地东西山地区为实例, 利用GIS技术对区内岩溶大泉地下水系统进行了圈划.运用岩相古地理、地质构造和水文地质分析方法, 首次提取了研究区岩溶含水系统的区域隔水底板等高线、边山断裂两壁投影图及岩溶水系统图等定量或半定量水文地质信息, 圈划出了东西山岩溶水系统的局部饱水带、饱水带和碳酸盐岩非饱水带.研究结果表明, 西山地区兰村泉、晋祠泉属于同一个岩溶子系统; 西冶泉岩溶子系统是相对独立的岩溶水系统; 东山基岩山区大部分属于娘子关泉岩溶子系统, 且东山岩溶水子系统与盆地地下水有密切水力联系而与兰村泉-晋祠泉岩溶子系统无直接关系.这些为模拟盆地地下水系统和评价北方岩溶地下水资源提供重要的科学依据, 对前人就太原盆地边山岩溶水系统边界的确定和内部结构的划分提法有了新的认识.      

延河泉岩溶水系统Sr/Mg、Sr/Ca分布特征及其应用

山西省延河泉岩溶水系统是我国北方岩溶大泉之一。依据碱土金属比值Sr Mg、Sr Ca与矿化度关系,分析了延河泉岩溶水系统Sr Mg、Sr Ca分布规律及形成条件。从补给区到径流区、排泄区,Sr Mg、Sr Ca值逐渐增高;径流条件好,Sr Mg、Sr Ca值低;径流条件差,其值高;径流滞缓区最高。并且Sr Mg、Sr Ca值主要受径流条件控制,不受人为作用的影响。因此,Sr Mg、Sr Ca是比较理想的天然示踪剂。根据Sr Mg、Sr Ca值将延河泉岩溶水系统划分为三个子系统,即下河泉子系统(泉1、2、3、5),延河泉子系统(泉4、6),南部散泉子系统(泉7、8、9)。     

娘子关泉群岩溶水系统西部子系统径流特征研究

根据娘子关泉群系统西部控水构造、含水层段、水动力场等水文地质条件，重新划定了娘子关岩溶水系统西部边界(兴道-大方山-郭家沟-线构造带)，则东山区成为娘子关的一个补给径流区。在此基础上，对西部子系统岩溶水径流特征提出了新的见解。     

山西太原晋祠—兰村泉水复流的岩溶水文地质条件新认识

晋祠泉和兰村泉是山西著名的岩溶大泉,受自然条件变化和人类活动的影响,两个泉于20世纪末相继断流。针对山西省政府提出的要使晋祠、兰村泉水复流的生态修复目标任务,文章在泉域水文地质调查基础上,就泉水复流密切相关的四个关键性岩溶水文地质条件问题开展研究并提出了新认识。核实了目前划定的晋祠—兰村泉域边界,依据最新资料对现行的晋祠、兰村泉域边界提出了7处修正,修改后晋祠泉域面积由2 030 km2变为2 713 km2,兰村泉域面积由2 500 km2变为2 614 km2。汾河二库在蓄水后库区的主体部分划归到晋祠泉域而非兰村泉域,其渗漏补给是造成近年来晋祠泉域区域岩溶地下水位大幅回升的主要原因。确定了晋祠泉域内盘道—马家山断裂带是一个岩溶水强富水带,也是岩溶地下水从北部中、上寒武统含水岩组向南部中奥陶统含水岩组的转换带。圈定了晋祠泉域:玉门河南峪村—杜儿平煤矿东侧—官地矿与白家庄矿交界处—龙山—明仙村东—晋祠泉的岩溶地下水强径流带。这些认识是开展晋祠—兰村泉域岩溶地下水资源评价、地下水开发管理和保护的基础,更是制定晋祠、兰村泉水复流方案的重要依据。     

兰村泉域岩溶水位动态遗传回归模型与岩溶地下水保护

近年来对兰村泉域岩溶地下水的大规模开采导致了兰村泉断流、泉域地下水位大幅下降等一系列问题。本次研究在分析兰村泉域1960年到2003年间岩溶地下水动态特征的基础上,建立该区地下水位动态遗传回归模型,定量分析了各种影响因素对系统岩溶地下水位动态的作用强度。最后,提出了包括削减人工开采、增加入渗补给等保护兰村泉域岩溶水的对策和方案。     

鄂尔多斯盆地地下水勘查

鄂尔多斯盆地矿产资源丰富，生态环境脆弱，地下水资源分布不均，水质复杂。在研究盆地周边岩溶区岩溶发育规律，地下水富集规律，地下水的补给、径流、排泄条件的基础上，将周边岩溶区划分为9个岩溶水系统，进一步划分为25个岩溶水子系统。白垩系自流盆地初步揭示了深部赋存有丰富的地下水，地下水受岩相古地理、地下水补径排条件等控制，水质差异较大。总结了东部黄土覆盖区的地下水类型及开发利用模式。     

永定河对北京西山岩溶水和玉泉山泉的影响

岩溶介质赋水各向异性使岩溶含水层具有不均一性和复杂性,增加了刻画地下水流场的难度和不确定性。为深入理解岩溶水系统不均一性,基于水化学和同位素数据研究了西山岩溶水系统补径排路径,为厘清岩溶水流场特征提供了新的依据。水化学和同位素证据表明西山岩溶区有3个补给源区:军庄、潭柘寺降水补给区和永定河渗漏补给区,每个补给区各自具有独立的径流通道。军庄补给区为降水和河水补给,降水补给向温泉-永丰屯方向径流;入渗河水补给沿永定河断裂向南东方向径流,在古城一带转向北东方向补给玉泉山泉。潭柘寺降水补给沿八宝山断裂北侧经回民公墓,八宝山朝四季青方向径流。自北而南可分为军庄-永丰屯径流带、永定河-香山径流带、潭柘寺-八宝山-四季青径流带。潭柘寺和永定河是西山岩溶水和重要补给源区,对玉泉山泉有直接影响。     

古堆泉岩溶地下水系统特征及系统圈划

古堆泉是汾河流域内唯一的中低温地热泉,研究其水文地质特征、划定岩溶地下水系统边界是进行岩溶地下水资源评价和地热水成因研究的基础。通过对古堆泉岩溶地下水系统的地质结构特征、水文地质结构特征和岩溶地下水循环演化规律分析,初步圈划了古堆泉岩溶地下水系统及其子系统。研究结果表明：系统内地质结构复杂、火成岩侵入和隐伏断裂发育,总体上可以将其概括为南北和东西向均"三隆三陷"的地质格局;古堆泉岩溶地下水主要接受塔儿山、二峰山及中条山碳酸盐岩裸露区的降水入渗补给,南梁泉和海头泉是系统内2个岩溶地下水的局部排泄点,古堆泉是最终排泄点。根据水文地质结构特征和岩溶地下水循环特征确定了古堆泉岩溶地下水系统边界及其水文地质性质,圈定的古堆泉岩溶地下水系统面积为2 942 km²,并进一步将其划分为4个相对独立的岩溶地下水子系统：塔儿山-九原山古堆泉岩溶水子系统、佛岭山-高显海头泉岩溶水子系统、中条山南梁泉岩溶水子系统、侯马盆地深循环岩溶水子系统。     

太原东山岩溶地下水系统的边界

太原东山岩溶地下水系统的边界用地质构造结合水位及水化学资料以及水的稳定同位素含量进行了详细研究。北部以系舟山断褶带为界。沿该边界北边松散层中排出的三个泉群是东山岩溶地下水深部循环的结果。东山局部系统的地下水可以排入地表河流并以总的向东方向流入滹沱河。由大威山—杨坪望背斜组成的南部边界是不透水的,这就得出结论在榆次附近三叠系中溢出的沅涡泉排除了来自东山岩溶地下水的补给可能。西部边界以三个断裂带作为边界。东山岩溶地下水在该边界北部可以流入太原盆地,在谷旦附近可以补给第四系含水层,而在边界南部东山煤矿附近处在滞流带。      

应用环境氚和碳—14估算娘子关泉岩溶地下水年龄和汇水区面积

娘子关泉排泄不同岩溶子系统中不同年龄岩溶水的混合水,其中包括当年补给水、平均通过时间为5a的“近年水”和平均通过对间为1.4ka的“老水”。老水的汇水区约8000km~2,太原东山一带岩溶水可能通过远程慢速岩溶子系统补给娘子关泉。老水占泉流量的56%左右。近10ka来,老水已被更新约7次。     

北京西山泉域岩溶水系统特征探讨

北京西山地区岩溶地下水主要以相对独立的岩溶地下水系统进行循环,其水文地质条件、系统结构模式及其水资源的重要性等,在北方具有代表性。文章主要以北京西山鱼谷洞泉域岩溶水系统、黑龙关泉域岩溶水系统、玉泉山泉域岩溶水系统为研究对象,从岩溶含水层结构、地下水循环、地质构造等方面,总结出北京西山泉域岩溶水系统特征主要为:双层含水层结构、多个子系统构成且多点排泄、系统内岩溶水转化关系复杂多样、岩溶水富集带及系统边界集中在逆冲断层处。      

太原东山和西山岩溶地下水的对比

提要 东、西山岩溶地下水，以地质构造，地下水位，水化学资料以及水的氧18含量作为基础详细进行了比较研究。太原地区岩溶地下水可以分出三个水流系统，一个汇水区和一个滞留水区。东山和西山岩溶地下水都可以汇入到太原盆地。所以，东山的岩溶地下水不可能补给到西山去。     

兰村泉域岩溶地下水水位多元回归模型研究

兰村泉域地下水是太原市工业、农业和城市生活供水的主力水源,采用多元线性回归模型研究了兰村泉岩溶地下水水位,分析岩溶地下水水位与诸多因素之间的相关关系。结果表明:影响岩溶水水位变化的因子主要包括:大气降雨入渗补给量、汾河入渗补给量、泉域开采量、向盆地孔隙水的侧向排泄量。根据不同水平年不同保证率下的补径排关系,对泉域的岩溶水水位进行预报分析。     

广西果化龙何地区表层带岩溶水系统及其水资源特征

从区域岩溶水系统分析入手,详细论述了龙何地区表层带岩溶水系统的结构特征及水循环过程,并按水动力条件将区内表层带岩溶水系统划分为若干个汇流状或散流状表层带岩溶水子系统。在此基础上,通过表层岩溶泉长观数据的统计分析得出本区表层带岩溶水天然资源量为31. 9× 104m3 /a,约占本区年降水总量的9. 5%。在表层带岩溶水天然资源量中,表层岩溶泉的可开采资源量为5. 9×104m3 /a ,可有效利用资源量为7 732. 4m3 /a。      

水文地球化学信息对岩溶地下水流动系统特征的指示意义--以山西神头泉域为例

神头泉域岩溶水的水化学特征显示,岩溶水样的总溶解固体质量浓度、Sr2 质量浓度及宏量组分质量浓度均由泉域北、西、南部向排泄区增大,与岩溶水的流动方向一致.根据c(Sr)/c(Ca)与总溶解固体质量浓度可将神头泉群划分为3个泉组,对应于3个不同的岩溶水子系统,岩溶水样的聚类分析结果与这一结论相符合.研究表明水文地球化学信息对地下水系统的水动力特征分析具有指示意义.     

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。     

塔里木盆地轮古东地区前石炭纪古岩溶微地貌及岩溶发育模式

以现代岩溶理论为指导,应用"印模与残厚组合法"恢复岩溶古地貌,在4种二级地貌类型(岩溶高地、岩溶陡坡地、岩溶缓坡地和岩溶盆地)划分的基础上,将塔里木盆地轮古东地区前石炭纪古岩溶地貌进一步划分为峰丛洼地、丘峰谷地、溶丘洼地、峰丛垄脊沟谷、峰丘洼地、丘丛垄脊沟谷、岩溶谷地、溶丘平原等8种三级地貌类型。并在垂向岩溶分带研究的基础上,明确了不同古岩溶地貌条件下的岩溶发育特征及充填机制。研究认为:岩溶高地为区域补给区,发育溶蚀裂缝和溶洞系统;岩溶陡坡地为补给-径流区,以高角度溶蚀裂缝为主;岩溶缓坡地为地下水径流区,发育暗河管道系统;岩溶盆地为排泄区,岩溶缝洞充填程度高。     

丽江黑龙潭地下水系统温度场特征研究

研究旨在通过地下水温度场的特征来推导岩溶泉域的地下水活动,并验证岩溶地下水系统划分的合理性,文章以黑龙潭岩溶泉域为例,采用对比分析等手段,对泉域地下水温度的时空变化特征进行研究,并探讨各变化特征的指示意义。结果表明：在空间分布上,泉域内地下水温与高程呈反比关系;在时间分布上,降雨作为引起地下水温度变化的主导因子,汛期补给区入渗增加后引起地下水温升高,同时大量的补给加快了地下水径流速度,致使排泄区地下水温降低。此外,还根据不同岩溶系统地下水温度场的差异性特征及其指示意义,验证了黑龙潭泉域系统划分具有合理性。     

长治盆地岩溶地下水合理开发利用研究

用历史的观点,研究了长治盆地奥陶系碳酸盐岩岩溶发育规律,系统地分析了岩溶水赋存及盆地岩溶水系统特征。研究表明,长治盆地属辛安泉岩溶水系统部分,是其西部一个相对独立的岩溶水子系统。该盆地岩溶水受不同类型和规模的蓄水构造控制。单斜蓄水构造及地垒蓄水构造是建设集中水源地的理想地段,各煤矿矿井用水可在背斜蓄水构造中就近解决。根据各蓄水构造的岩溶水文地质特征,合理布置水源地、科学确定取水量是岩溶水合理开发和经济可持续发展的关键。      

典型表层岩溶泉域植被对降雨的再分配研究

本文在表层岩溶泉域植被结构特征分析的基础上,监测桂林丫吉试验场S31号泉域内香椿和云实两种主要植被的穿透雨和树干径流特征以及钻孔和表层岩溶水的变化。结果表明:香椿林的总穿透雨量1 861.83 mm,占总降雨总量的59.65%;云实灌丛总的穿透雨量为1 626.42 mm,占总降雨量的52.11%;穿透雨率随降雨量增加而减少。香椿林的树干径流总量为89.4 mm,占总降雨量的2.86%;云实灌丛的树干径流总量为27.79 mm,占总降雨量的0.89%;香椿林和云实灌丛的林冠截留总量分别为1 169.97 mm和1 466.99 mm,平均截留率为37.48%和47.01%;用水量平衡法计算得出以灌丛覆盖为主的S31号表层岩溶泉域年蒸散量为1 623.81 mm,占降水量的52.03 %,年径流深度为1 497.39 mm,占降水量的47.97%。植被冠层改变了降雨对表层岩溶带的补给形式和补给量。降雨经过植被冠层的截留后转化成穿透雨和树干径流进入表层岩溶带,穿透雨以连续波状的形式补给表层岩溶带,而树干径流则以快速集中的方式补给表层岩溶带。