西南某岩溶区地下水系统示踪试验与解析

以西南某典型岩溶区为例,解析示踪试验在岩溶管道连通性以及获取水文地质参数中的应用。选择落水洞为投放点,分别从落水洞西侧和东侧寻找地下水出露点作为接收点,判别落水洞地下径流的实际去向以及落水洞与接收点之间的水力联系。结合Qtracer2软件对示踪试验成果进行定量解析,确定示踪剂回收率、地下水平均流速、最快流速,估算出岩溶管道结构特征和水文地质参数。结果表明:落水洞与接收点JS01、JS03之间不存在直接水力联系;落水洞与接收点JS02存在水力联系且岩溶管道极为发育,含水介质不均匀,地下水运移路径较为通畅,为典型的紊流流态;落水洞地下径流的主要方向是由西向东,但在丰水期雨量较大期间,接收点JS04能够接收到荧光素钠,说明丰水期水位上涨后两者间会有水力联系,导致部分水量向落水洞西侧排泄。     

微生物与化学示踪岩溶地下水补给源和途径

在重庆岩溶地下河系统,进行两次高分辨率示踪试验,分析地下含水介质的类型;以硝化、反硝化细菌作为微生物指示因子,根据Cl-和流量聚类分析划分雨、旱季,分析其与NO2-、NO3-的相关性,判断地下水补给途径。两次示踪试验中示踪曲线均为单峰型,无拖尾,示踪剂回收率分别为93.94%、27%,最大视流速与平均视流速之比为1.26、1.12,说明该岩溶槽谷区存在大型的岩溶管道含水介质,水流畅通,无大型溶潭或岔道。聚类分析结果为:旱季(10月~次年4月)地下河出口S2处硝化细菌与NO3-、反硝化细菌与NO2-相关系数达0.9290、.811,与土壤渗透水性质类似;雨季(5~9月)时,微生物与NO2-、NO3-无相关性,R均低于0.5,与上游落水洞D1处地表水类似。说明旱季时地下水主要是地表下渗的裂隙水补给,流经与暗河连接的岩溶裂隙途径,雨季时为经落水洞流入地下河的地表径流补给岩溶管道。     

桂林毛村地下河流域雨季与旱季定量示踪分析

以典型岩溶地区广西桂林市毛村地下河流域为例,基于在线高分辨率监测进行雨季与旱季定量示踪试验,精细刻画流域内含水介质特征。根据示踪试验研究及毛村地下河系统内地下水的径流和分布特征,可将毛村地下河系统划分为社更岩、扁岩地下河系统,大冲里-背地坪系统和大岩前落水洞-毛村出口系统。这三个子系统分布于毛村流域的上游和下游,其示踪剂浓度历时曲线为陡升陡降的尖峰,地下管道相对单一,无较大岔道和溶潭发育。各段地下河水动力作用以对流作用为主,且水流一般呈现为紊流流态。雨季流速快、流量较大,平均运移时间短,示踪剂回收率比旱季高。流域中游含水介质相对均匀,无管道发育,地下水主要赋存于溶蚀裂隙。      

西南岩溶石山地区岩溶地下水示踪试验与分析——以湖南湘西大龙洞为例

围绕大龙洞水库成库条件调查中存在的疑点问题开展示踪工作。根据示踪试验区的水文地质条件,选择降雨时地表水向地下集中渗漏排泄的狗肉寨极乐村洼地落水洞作为投放点,并在极乐村洼地落水洞的北东大龙洞地下河出口附近的鬼冲地下河、鬼冲泉和大龙洞地下河出口下方对岸100m处的Y034季节性水点(表层带岩溶泉点)及大龙洞地下河出口设置接收点,采用弱酸性红A荧光染料类试剂作示踪材料。示踪结果显示,鬼冲地下河、鬼冲泉和大龙洞地下河与投放点的连通性差;季节性水点Y034与投放点的连通性好;表明通过狗肉寨极乐村洼地落水洞汇集转化成的岩溶地下水与表层岩溶带季节性岩溶泉水水力联系密切,而与鬼冲地下河、大龙洞地下河之间则存在有地下分水岭。      

锦屏普斯罗沟坝址右岸地下水连通试验

连通试验证明普斯罗沟溪水与PD07、PD47、PD01、PD29及其邻近泉存在水力联系。地下水涌水点的分布受T2-3z^2(4)层和NW向张性裂隙带控制。涌水点水的电导率曲线具双峰特征，揭示右岸地下水系统具岩溶管道与岩溶裂隙双重并联型特征。右岸坝肩内地下水水力坡度较大，且裂隙及岩溶裂隙通道较为发育。普斯罗沟沟水是右岸坝肩地下水的重要补给源，但并非右岸坝肩地下水的唯一补给源，可能还存在其他补给源，锦屏山断裂属于区域性的导水带，通过该导水带有一定量的地下水从其南侧的解放沟方向越过普斯罗沟潜入了右岩坝肩。     

岩溶地下水管流场类型与示踪曲线的对应关系及在生产中的应用

本文通过对各类岩溶地下水管流示踪场进行模型慨化,导出了五种示踪场的历时浓度分布规律。同时利用理论示踪曲线与实际示踪曲线对比分析,得出了岩溶地下水管流场类型与示踪曲线间的下述关系: 1.岩溶地下水单管流场与上半峰对称的单峰示踪曲线对应: 2.岩溶水并联管流场与多峰示踪曲线对应; 3.岩溶单管串联地下水池流场(水池数量<5)与非对称示踪曲线或(水池数量≥5)钝峰示踪曲线对应; 4.并联管流串联有水池时,示踪曲线形状兼有两类流场的示踪曲线特征; 5.管道、裂隙双重并联流场与“夷平”峰丛状示踪曲线对应。 上述关系为用示踪试验探测岩溶水管流场提供了理沦依据。文中列举一应用实例。      

浅论安徽巢湖半汤地热田成因及径流通道问题

滁河断裂带总体走向北东40°,长约170km,宽5km,在断裂带内发育奥陶系一震旦系地层,该套碳酸盐岩受断裂构造影响,裂隙、岩溶发育,具备地下水渗透、径流、储存所需的空间条件。由于该断裂规模大,影响深,是地壳深部热源导控断裂,沿断裂带有温水、温热水温泉出露7处之多。巢湖市半汤地热田就是其中之一,地热田成因受北北东向F2、F3断层和滁河断裂带南缘巢湖一香泉断层（F1）的控制,由于地热田区裂隙、岩溶在不同标高段发育,地下水沿裂隙、岩溶径流亦有深浅之分,由于地下水径流循环深度不同,因而涌出地表的温泉温度也不尽相同。     

岩溶缝洞系统地下水系研究

通过现场调查,获得了研究区岩溶裂隙与溶洞的发育特征;根据此特征,提出了变流量连通试验方法,并与示踪连通试验方法结合,进行了岩溶缝洞系统连通试验,分别测试了观测点流量与水样电导率随时间的变化。结果表明：研究区的岩溶裂隙与溶洞较发育;变流量连通试验方法和示踪连通试验方法相结合,可以确定岩溶缝洞系统地下水系与流体流动途径,为合理开发岩溶区地下水资源与确保水利水电等工程安全提供科学依据。     

乌蒙山区地下水赋存独特性与开发利用模式——以昭觉地区为例

通过地面水文地质调查、水文地质钻探和地下水资源开发利用等综合研究手段,查明研究区地下水类型以基岩裂隙孔隙水为主,碳酸盐岩岩溶水和第四系松散岩类孔隙水为辅,总结出不同类型地下水的赋存特征;从断裂、皱褶和裂隙发育特征阐明地质构造对研究区地下水运移、存储、富集和排泄的影响规律,断裂破碎带通常具有阻水作用,而在断裂一侧或两侧某一段的影响带内往往充水,沿断裂带发育方向易形成地下水排泄带,次级断裂是控制研究区内深部热水活动通道的主要构造;向斜构造使得浅层裂隙水和下部层间水得以富集,形成向斜储水盆地;近东西向张性和"X"节理裂隙有利于地下水的富集.根据研究区内主要地形地貌和含水层特点,将研究区划分为山间盆地、丘陵山区和岩溶山区3种主要类型区,通过对各类型区地下水赋存特征及规律分析总结,结合开发利用可行性,归纳出3种地下水开发利用模式:山间盆地蓄水构造钻井抽水模式、丘陵山区表层泉水池调蓄模式和岩溶山区溶洼成库和地下河堵洞成库地表-地下联合模式.研究成果为提高乌蒙山区地下水开发利用效率,解决该地区用水困难提供科学依据.     

宜万铁路野三关隧道“8.5”突水事故成因分析

2007年8月5日宜(昌)万(州)铁路野三关隧道发生了重大的岩溶突水事故.在岩溶水文地质调查的基础上,对野三关隧道所处流域两个主要岩溶洼地以NaCl为示踪剂进行了充水水源和充水途径的示踪试验.两次示踪试验结果查明水洞坪岩溶洼地是"8.5"突水事故的主要水源,茅口组灰岩中发育的周家包暗河被F18断裂切割,将暗河水导入隧道形成突水事故.稻子坪的水在隧道突水段西以渗-涌水的形式进入隧道.水洞坪示踪实验得出二叠系栖霞-茅口组岩溶含水层中的地下水流速为50 m/h.稻子坪示踪试验得到茅口组灰岩含水层中的地下水流速为45.5 m/h;大冶组灰岩含水层中的地下水流速为10.8 m/h.本示踪结果为宜万铁路野三关隧道的后期恢复施工和防渗工作提供了依据,并为岩溶地区深埋隧道的设计和施工提供了试验和分析工作的实例参考.     

黔东北高原斜坡地区4种岩溶地下水系统模式及特点——基于地貌和蓄水构造特征

受深切河谷地貌控制,黔东北大部分地区岩溶地下水深埋且排泄于河谷岸边,以快速的管道裂隙流为主,给地下水资源勘探开发带来了极大的困难,局部地区受蓄水构造控制形成勘探有利的地下水富集区。笔者基于地貌和蓄水构造将研究区岩溶地下水系统归纳总结为深切河谷型、向斜山地型、单斜夹层型和背斜槽谷型4类模式。深切河谷型岩溶地下水系统地下水水力坡度大,地下水以快速的管道流为主,排泄点低,开发利用方式建议直接在地下河出口或天窗中抽提地下水,经济效益明显地区可堵洞成库进行综合利用;向斜山地型岩溶地下水系统发育高位岩溶泉或地下河出口,排泄点高,适合直接引水利用;单斜夹层型岩溶地下水系统在岩性接触带出露一系列接触泉,排泄分散,开发利用方式建议直接利用或抽提岩溶泉水,受夹层隔水顶底板影响局部地区可钻井取水;背斜核部出露寒武系白云岩地层,导致背斜槽谷型岩溶地下水系统含水岩层均匀厚度大,分布大量非全排型岩溶泉,地下水开发适合抽提泉水或钻井抽取地下水。     

地下水水位及水温在查明矿区岩溶水补给条件中的应用——以福建马坑铁矿为例

综合利用马坑矿区积累的水位、水温资料,结合前期对矿区水文地质条件的认识,查明了矿区岩溶水在疏干条件下的补给的变化特征。矿区岩溶含水层以石炭系船山组至二叠系栖霞组灰岩为主,大气降水为其主要补给来源。矿区开采过程中由于矿山采石场开采灰岩造成的溶洞出露地表、采空塌陷裂隙、第四系扰动及沟谷堵塞等使大气降水入渗补给量增大;断层破碎带使分布于灰岩含水层上部的二叠系文笔山组泥质砂岩地层具有了良好的含水性及导水性,致使其上部加福组砂岩裂隙水通过小娘坑断层及F3断层等破碎带补给岩溶水;溪马河河水沿河床与F1断层交汇段渗漏补给岩溶水;深部花岗岩低温热水也沿F1及F10断层破碎带进入矿坑。      

Characteristics of karst groundwater system in the northern basin of Laiyuan Spring area

Guided by the theory of groundwater system, based on the groundwater level data from the northern basin of Laiyuan Spring area, the authors took into account factors such as the lithology, geological structure and topography to study the relationship between groundwater recharge, runoff and drainage in this area. It was concluded that the infiltration of atmospheric precipitation is the main source of groundwater supply in this area; the upper layer of the Spring area is distributed with the Cambrian-Lower Ordovician karst water, and the lower layer is filled with the Jixian system karst water. The upper layer of karst water supplies to the lower layer of karst water or the pore water in loose strata through the fault while the lower layer of karst water runs to the three strong runoff belts from the east and west sides of the watershed, southwards into the basin, partially replenishing the pore water in loose strata, or forming fault Springs (e.g. Nanguan Spring, Beihai Spring) when dolomite movement encounters faults. Replenished by atmospheric precipitation and the upper and lower layers of karst waters, the pore water in loose strata joins the groundwater in the southern basin and then flows eastwards, in the end it flows out of the system in Shangfanpu. Through the analyses of groundwater level data and hydrogeological drilling data, based on groundwater D and 18O isotope test results, the karst groundwater circulation system in the northern basin of Laiyuan Spring area is further verified, which provides hydrogeological basis for water resources development and utilization as well as protection in this area.     

成都市白垩系灌口组富膏盐红层溶蚀特征与机理

成都市白垩系灌口组近地表红层富膏盐地层因富含膏盐、钙芒硝等易溶矿物普遍发育红层类岩溶现象,制约着地下空间的开发利用.为梳理出成都市域灌口组富膏盐红层溶蚀规律与机理,防范红层硫酸盐岩溶相关的工程地质问题,综合利用钻孔岩芯、物探、测井、物性测试、溶解实验等资料,分析区域内富膏盐地层的分布规律、富膏盐红层溶蚀特征、溶蚀发育的...     

滇东南南洞地下河系统源区洞穴特征及其成因演化机制

滇东南岩溶地貌发育,岩溶洞穴是该区典型空洞体系。文章以滇东南南洞地下河系统源区典型岩溶洞穴为研究对象,基于地学理论和地球化学分析,对该区地貌特征、成因及演化机制开展科学研究。研究表明,NW向的张性断裂、区内可溶部分最高个旧组碳酸盐岩以及杨柳河向西流动的水动力作用是南洞地下河系统源区洞穴发育的主要成因;全新世中期6 kaBP以来,该地区洞穴演化过程经历了三个阶段,其中,主体形成时间为6~4 kaBP;此外,建立石洞洞穴与地下河发育模式。本次研究对南洞地区地下水资源评价具有实际意义。      

西南岩溶山区地下水资源评价方法对比研究——以寨底地下河流域为例

西南岩溶山区地下水资源丰富,查清地下水资源量是科学管理水资源的基础,岩溶山区地下水资源量的评价方法多样,计算过程不同,进而评价结果也存在差异。本文选择寨底地下河流域为研究对象,采用四种不同的评价方法（总排泄量法、基流分割法、径流模数法、数值模型法）对流域地下水资源量进行评价,分析各方法的评价机理和流程,研究其主要影响因素,并对其适用性进行讨论。结果显示:针对西南岩溶石山地区,基流分割法简单快捷,适用于枯季地下水资源量评价,在雨季地下水资源量评价中存在一定不足;总排泄量法的评价结果较为准确,但资料获取难度大,且成本较高;数值模拟法运算高效,但需要大量的前期调查研究数据资料;径流模数法操作性较强,对岩溶山区具有较强的适用性,但参数的选择存在一定的不确定性,对评价结果影响较大。确定计算参数是水资源评价中的关键步骤,通过实测流量反推和灰色聚类法,可提高参数精度和计算效率。      

陕北能源化工基地岩溶水赋存条件及其影响因素

岩溶水是解决陕北能源化工基地用水的重要水源之一。为了合理地开发岩溶水资源,依据大量的勘探钻孔和抽水试验资料,分析了区域和陕北能源化工基地岩溶水的赋存条件,认为研究区岩溶水的赋存和富集主要受地层岩性、构造条件和水文网的影响。岩溶水主要赋存于奥陶系中统上马家沟组和下马家沟组碳酸盐岩中,其他层位岩溶发育程度低,岩溶水贫乏。受断裂、褶皱构造的控制和黄河排泄基准面的影响,岩溶水在黄河沿岸的府谷县天桥至清水川口段富集,可建成清水川、浪湾和天桥3个集中供水的岩溶水源地。     

长白山仙人桥温泉断裂岩溶复合型地热成因模式

长白山仙人桥温泉是我国著名的矿泉水疗养旅游胜地,阐明其成因模式对于温泉区的进一步开发和热水资源的可持续利用具有一定的指导意义。笔者采用地质学、水文地质学和地球物理学结合的方法对其进行了系统研究。结果表明,该区属中低温对流型地热系统,地热成因模式为断裂岩溶复合型。热储层主要为古生界寒武系和奥陶系灰岩,灰岩本身的孔渗条件较差,但后期发育的构造裂缝和溶蚀裂缝却极大地改善了热储层的储集性能;盖层主要为中生界侏罗系安山岩和安山质火山碎屑岩,封闭性较好。长白山一带的大气降水沿侧向断裂和溶蚀裂缝渗入热储层中成为地下水;然后经正常大地热流加热成为地热水,热储温度为89~118℃,循环深度为2 853~3 820m;最终地热水在区内NE向与NW向断裂交汇处富集并沿导水断裂上涌形成温泉。因此,该区断裂交汇和岩溶发育的部位是地热勘探的有利部位。该结论为该区类似地热资源的勘探提供了理论依据。     

广西布泉地下河发育特征及连通性分析

为查明广西布泉地下河岩溶发育规律和分布特征,在1∶5万水文地质调查的基础上,对该区地下水水位动态进行长期观测和示踪,研究布泉地下河地表和地下岩溶发育特征,分析布泉河上游和中游各支流间的连通性。该区地表主要为峰丛洼地,溶蚀强烈,地下河管道主要沿断层展布,平面形态呈树枝型,剖面形态呈阶梯型。地下河中下游管道的地下水水位动态对降雨的响应滞后,上游管道及远离管道区的地下水水位动态对降雨的响应敏感。地下河上游和中游地下水平均流速分别为1 166 m/d和1 079 m/d,地下水总体径流速度较快,上游地下水的水力坡度大于中游。地下河上游管道分支较多,地下水连通性较复杂,中游主管道明显,连通性较好。