一个岩溶地下河流域模型及其应用

许多无地下水观测资料的岩溶山区,其水资源评价主要靠岩溶水文学方法。本文根据桂林岩溶区寨底地下河水文与水文地质条件,建立了一个模拟非岩溶地表水与岩溶地下水相互转化的流域模型。并在空间上外延至较大的无地下水资料岩溶区间,模拟岩溶水对地表河补给,与地表河流量演算模型衔接,构成整个岩溶区域地表水、地下水评价的计算机模型。      

中国北方岩溶区地下岩溶水库-地表水库联合调蓄

从中国北方岩溶水资源环境动力系统特征出发 ,论证北方岩溶区地下岩溶水库地表水库联合调蓄的意义。以济南泉域为例 ,探讨了封闭千佛山断裂 ,开发西郊地下岩溶水库和地表水库联合调蓄 ,以达到保泉供水目的的可行性。结果表明 ,在中国北方岩溶区进行地下岩溶水库地表水库联合调蓄 ,将可有效地截取地表洪水 ,增加地下水开采量 ,调节地下水与地表水资源环境。从而为解决我国北方岩溶水资源紧缺问题提供一条有效途径。     

地表溶蚀盆地-地下岩溶联合成库条件分析——以弄岩水库为例

水资源已成为人类社会及经济发展的重要制约因素,国内外都在积极探索不同气候、不同地质条件下水资源的合理开发利用。受地下岩溶发育及气候影响,岩溶地区的地表及地下水资源在时间、空间上分布极不均匀,旱涝并存,通常以单一拦蓄地表水或直接抽取地下水来应对,存在较大局限性。文章在总结分析前人的研究成果上,结合弄岩水库,利用水文系列资料进行相关分析,找出地表水与地下水之间的变量关系及相应可开采水资源量;查明地下岩溶蓄水条件,在岩溶通道设置地下拦蓄工程,实现地表水与地下水联合开发,并利用地表及与地下岩溶水库的调蓄功能均衡供水,有效解决旱涝问题,水资源得以最大化合理利用。      

贵州盘县乐民河流域三股水岩溶泉水文地质条件分析

三股水岩溶泉为贵州碳酸盐岩山区典型的岩溶大泉,周边煤企广布,排污现象普遍,岩溶地下水系统较为脆弱,分析岩溶泉形成的水文地质条件是地下水污染防治的基础。在环境水文地质调查的基础上,对岩溶地下水系统边界及补给、径流、排泄特征进行了分析。地表岩溶形态调查及物探成果显示,盘关向斜东西两翼各发育1条岩溶管道,并在三股水一带相互贯通。示踪试验成果表明,平关及小果郎河一带的降雨及地表水与三股水岩溶泉存在水力联系,三股水岩溶地下水系统中的岩溶含水介质以裂隙-管道型为主,裂隙的大量发育使该岩溶地下水系统具备较强的调蓄能力。     

北方岩溶区地表水库—地下岩溶水库联合决策模型研究

建立了我国北方岩治区地表水库—地下岩溶水库联合决策模型。给出了一个实例,并采用有限单元法进行模拟、预报,对各种不同的建库方案进行了优选。结果表明,在我国北方岩治区,进行地表水库—地下岩溶水库联合决策,将可有效地截取地表洪水,增加地下水开采量,调节地表水与地下水资源,从而为解决我国北方岩治区水资源紧缺问题提供了一条有效途径。      

三峡地区泥灰质岩石斜坡带岩溶作用及其对工程稳定性的影响

泥灰质岩石岩溶是岩溶研究一个薄弱环节,将工程稳定性与岩溶作用相结合是岩溶地区地质灾害评价和治理所面临的新课题。三峡地区巴东组（T2b）泥灰质岩石的岩溶问题是新近发现的重大工程地质问题。由于构造破碎和河流切割引起岩石卸荷与松动,使岩石有利于水的渗入和岩溶作用。水是岩溶的溶剂,在峡谷斜坡地带,雨水是地表水和地下水的主要水源,地处亚热带的三峡地区雨水丰沛。通过对15个不同类型水样的化学成分测试和计算表明,雨水呈酸性,方解石的饱和指数（SI）低,具有强烈的溶蚀性,在地表和地下运移的过程中对泥灰质岩石产生了强烈的溶蚀作用。不同的地貌位置和构造层位具有不同的地表水和地下水状态,从而产生不同强度和不同形式的地表和地下岩溶。地质历史时期,岩溶作用使岩石发生成分和结构的一系列变化,从而导致岩石力学强度降低,岩体发生不均匀沉降、地裂缝、滑坡、崩塌、泥石流和地面塌陷。测试和计算还表明,不仅雨水及其转化成的地表水和地下水,而且江水和自来水均有一定的溶蚀性。将来,水的岩溶作用和水的诱发作用可能导致地基不均匀沉降、地裂缝、滑坡、崩塌、泥石流和地面塌陷,从而破坏工程稳定性。防治三峡地区地质灾害的关键在于防止水向地基的入渗。建议对三峡地区泥灰质岩石斜坡带岩溶进行深入研究。     

岩溶浸没内涝灾害研究

在我国华南、西南的裸露型岩溶地区, 旱涝灾害频发。这是亚热带湿润气候条件下岩溶地区环境脆弱的一种表现。一些地势较高的峰丛洼地, 由于地表迳流稀缺, 难以修建蓄水工程, 干旱缺水现象较为普遍。而地势较低的岩溶洼地, 谷地和峰林平原, 夏秋雨季, 地下岩溶管道排泄受阻, 经常发生滞洪涝灾, 使农田、村镇周期性受淹。如果修建水库抬高了河水位, 淹没了地下河或泉口, 使库水循地下河倒灌, 顶托了地下河的排泄, 则使岩溶洼地内涝更加严重。此种岩溶地区三水(大气降水、地表水、地下水 )转化现象所导致的内涝灾害, 称之为岩溶浸没内涝。     

塔河油田海西早期岩溶古水系识别方法及其特征

塔河油田海西早期形成了复杂的碳酸盐岩岩溶缝洞系统,其发育规模在东部地区和西部地区表现出显著的差异性。岩溶水作为岩溶发育的关键因素,在不同地质背景下表现出的水文学特征及水动力作用与岩溶缝洞系统的发育密切相关。为了深入认识和阐述岩溶储层发育机制,基于三维地震资料,通过地震属性技术结合现代岩溶理论成果恢复了塔河油田埋深5 000m以下的古水文网络,精细描述了水系发育特征。研究结果表明:东部地区地表水系统具有较大汇水量,水系以强烈的垂向侵蚀作用为主,发育了完整的地表-地下双重水系型水文网络系统;西部地区地表水以水平溶蚀作用为主,地貌较为平缓,尚未产生大型地下水系网络系统,属于地表水系型水文网络系统。东、西部地区地表、地下水文系统动力学机制的不同,为这2个地区岩溶储层发育的差异性提供了合理解释。     

岩溶地区地表地下水库联合优化调度模型：以贵州普定后寨地下河流？…

岩溶地区由于其独特的地表地下结构,地表水资源较为缺乏,如何充分合理地利用岩溶地区宝贵的水资源,对当地的经济发展有着重要的影响,本文以贵州普定后寨地下河流域为例,根据地表,地下水库的不同储水特性,建立了地表地下水库联合优化调度模型,采用本模型调度,可增加保灌面积１７９．２ｈａ,减少弃水１２９×１０＾４ｍ＾３。充分提高了岩溶地区水资源的利用效率。     

岩溶地区地表地下水库联合优化调度模型

岩溶地区由于其独特的地表地下结构,地表水资源较为缺乏。如何充分合理地利用岩溶地区宝贵的水资源,对当地的经济发展有着重要的影响。本文以贵州普定后寨地下河流域为例,根据地表、地下水库的不同储水特性,建立了地表地下水库联合优化调度模型。采用本模型调度,可增加保灌面积179.2ha,减少弃水129×10     

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。      

珠江流域岩溶地下河分布特征与影响因素研究

珠江流域岩溶地下河枯季流量约4 738.69万m3·d?1,赋存丰富的地下水资源,探讨地下河分布和发育特征对我国南方岩溶水资源的开发利用具有重要的指导意义。文章以西南岩溶区大量的野外调查工作为基础,结合珠江流域内1∶20万水文地质普查报告,选择348组岩石样品和1 036条岩溶地下河,从岩性、地形地貌、构造、水动力条件和新构造运动等角度总结分析珠江流域地下河发育规律、分布特征及其影响因素。结果表明:地下河在比溶解度介于0.84~1.2的细粒?鲕粒生物碎屑纯灰岩中最为发育,在比溶解度介于0.43~0.61的泥质灰岩中发育较弱。根据地下河形态及水循环演化条件,将地下河分为发育初期单管型、发育多期羽毛型、新构造控制网络型、发育成熟期树枝型4种类型。地形地貌和地表河网决定岩溶地下河运动的趋势和方向;构造控制地下河发育的空间格局,其中构造反接复合部位、压扭性断裂两侧破碎带、与非可溶岩接触带、褶皱弯曲最大部位、背斜轴部破碎带和向斜轴部地下河发育尤为明显;水动力特征影响地下河发育规模和发育深度;新构造运动促进地下河发育向深性、继承性、新生性发展。      

黑河流域中游盆地地表水与地下水转化机制研究

地表水与地下水相互转化是中国西北干旱内流盆地水循环的显著特征,转化机制研究是盆地水循环规律认知和水资源可持续管理的重要基础。以我国西北干旱内流河黑河流域中游的张掖盆地和盐池盆地为研究区,建立了黑河主干河道时变水平衡模型和地表水地下水耦合数值模型,研究了长周期水文变化和人类活动双重影响下地表水与地下水转化机制,得到如下认识:（1）补给条件由以天然条件下河流渗漏为主的线状补给演变为以河流与引水渠道渗漏的线状补给和灌区田间入渗面状补给,排泄条件由以泉水溢出和天然湿地排泄演变为以泉水溢出与地下水开采为主的排泄。（2）张掖盆地黑河干流河道入渗段和溢出段大致以G312 大桥为界,亦称为地表水与地下水转化的转折点。莺落峡—G312 大桥段为悬河渗漏段,河道入渗补给主要受控于进入河道的实际过水量。其中,莺落峡—草滩庄段河道入渗补给率为28.20 %;草滩庄—G312 大桥段河道入渗补给量与河道过水量的关系可用分段函数表达,河道过水量大于或等于0.37×108 m3/mon时呈幂函数关系,小于则呈线性函数关系。G312 大桥—正义峡段为地下水溢出段,其中G312大桥—平川大桥段地下水溢出量约占全部溢出量的70%,溢出峰值出现在高崖水文站下游约6 km处,其单长溢出量可达0.46 m3/(s·km)。（3）研究区是一个相对完整的河流—含水层系统,近31年来经历了连枯和连丰的水文变化,地下水补给排泄条件及与地表水转化机制均发生了相应的变化。地表水与地下水转化最强烈的地区为张掖盆地中部的黑河—梨园河倾斜平原。1990—2001 年连枯期,灌区引水量总体逐年减少,以河道入渗和渠系渗漏为主的补给量平均以0.06×108 m3/a速率减少,农田灌溉面积增加导致灌溉用水增加,地下水开采量显著增加,地下水水位逐年下降,储存量累计减少5.77×108 m3,地下水溢出量平均减少0.16×108 m3/a;而2002—2020 年连丰期,灌区引水量总体逐年减少,河道入渗量呈增加趋势,地下水总补给量平均增加0.15×108 m3/a,灌溉面积继续扩大,农灌开采量随之增加,以河道入渗量增加为主导,地下水水位持续上升,储存量累计增加5.45×108 m3,地下水溢出量平均增加0.08×108 m3/a。总之,补给和排泄条件变化较大,地下水储存量先减后增,地下水溢出总量变化较为平缓,反映了该区巨厚含水层系统的巨大调蓄功能。（4）位于张掖盆地东部的诸河倾斜平原地下水水位长期处于持续下降状态,这是由于地表水开发过度,补给量锐减。黑河侵蚀堆积平原地下水水位基本稳定。30 多年来盐池盆地倾斜平原地下水水位长期处于持续下降状态,这是由于移民开垦导致地下水过量开采。（5）内流盆地天然悬河入渗段是珍贵的地下水补给通道,无论连枯期还是连丰期,河道实际过水量是河道渗漏补给量的关键,保护上游天然河道和一定的河道实际过水量是内流盆地水资源可持续管理的关键。     

贵州乌江南源上游流域不同岩溶地貌单元的流量衰减分析

选取云南高原向贵州高原过渡地带上的乌江南源——贵州省三岔河上游流域作为研究对象，分别提取其流域内的花渔洞地下河流域与三塘地下河流域的地形指标，分析两者的流量衰减现状，并探讨了岩溶地表形态和岩溶含水介质结构之间的关系。结果显示:（1）花渔洞地下河流域的平均起伏度为73.2 m，可分为高起伏度的Ⅰ区（均值122 m）和低起伏度的Ⅱ区（均值64 m）两个区，其分别占整个流域面积的14.9%和85.1%；三塘地下河流域的平均起伏度为87.6 m，可分为高起伏度的Ⅰ区（均值106 m）、中起伏度的Ⅱ区（均值81 m）和低起伏度的Ⅲ区（均值48 m）三个区，其分别占流域面积的40.2%，49.7%和10.1%；（2）花渔洞地下河流域各阶段的衰减系数为0.000 3，0.000 1，0.000 06（0.5 h）-1，总蓄水量达2 199.356×104 m3，各亚动态蓄水量分别占总蓄水量的0.1%，9.9%、90.0%；三塘地下河流域各阶段的衰减系数为0.001、0.000 3、0.000 1（0.5 h）-1，总蓄水量为2 310.902×104 m3，各亚动态蓄水量分别占总蓄水量的9.4%、30.8%、59.8%。这表明地面起伏度和衰减动态之间可能存在着关联性，即高起伏度对应岩溶发育强烈的管道流，低起伏度对应导水通道较小的裂隙、溶隙等含水层。      

关于南洞地下河系统南边界问题的讨论

岩溶水系统的划分研究是水均衡分析、水资源评价的基础。南洞地下河是中国南方4个超大型地下河系统之一,其水文地质条件复杂,开发潜力巨大。由于南洞地下河系统蒙自盆地内有第三系阻水深槽存在,使得该区地下水位高于南北两侧,部分研究认为该阻水带是南洞地下河系统的南边界。本次通过进一步收集盆地内部和外围水文地质钻孔及地热钻孔资料、野外调查、洞穴探测及示踪试验,认为盆地内阻水深槽并不阻挡深部地下水,南洞地下河系统南边界应南移至南部地表分水岭一带。蒙自盆地及南部地下水流向应整体由南向北。     

喀斯特断陷盆地水资源高效开发利用模式构建

在调查研究典型喀斯特断陷盆地水文地质特征、地表水文过程、“五水”转换及水资源均衡,研发地下水高效开发利用、地表水调蓄、水污染风险评估与水质修复、农田节水灌溉及土壤保墒、水资源优化调控等系列技术的基础上,以可持续发展和系统科学理论为指导,构建了喀斯特断陷盆地水资源高效开发利用模式,包括理论与技术支撑体系和开发利用工程体系两个层次。前者的基本构成及内涵为:水资源高效开发利用工作流程、理论依据及技术支撑,是模式的理论与技术内涵;后者为沿着盆地地表、地下水的形成、运动和转换过程,从上游山区到下游河谷区,逐级分区部署的水资源开发利用工程体系,工程布局做到因地制宜、科学合理,大、中、小、微型并举,集中供水与分散供水兼顾,同时系统推进水质修复、水循环利用、节约用水等措施,实现水资源的高效和可持续开发利用。      

利用高精度示踪技术和大功率充电法确定地下河系统的管道分布特征——以毛村地下河系统为例

由于岩溶发育的非均一性和复杂性,确定岩溶地下河流域范围及地下河管道的位置是非常困难的。高精度示踪技术可用来确定地下河管道的连通性及地下河流域大致范围;大功率充电法能够准确定位岩溶地下河管道的平面分布特征并追踪地下河系统的管道展布方向。综合高精度示踪技术和大功率充电法等成果,并结合地下河的地表出露特征和钻探等信息进行验证,查明毛村地下河系统的地下河管网分布特征及大致流域范围,探测技术方法组合成效显著。主要成果体现:在毛村地下河系统上游,存在多个地下河管道分支,且还存在一个未被发现的地下河管道,连通各地下河分支;在地下河系统中游径流区,地下河主管道接受周围山体的补给并与次级管道、岩溶裂隙带形成复杂的地下河网状系统;在地下河系统下游排泄区,地下河管道分支呈扇形向排泄点聚集。另外,大功率充电法探测结果显示灯明泉可能是毛村地下河系统的一个分支,但是两者之间的连通性较差,在雨季或水位上涨时,两者之间的联通性可能会有所改善。      

重庆典型岩溶区地下河水体有机氯农药污染初步研究

利用GC-ECD对重庆典型岩溶区地下河水体中有机氯农药(OCPs)进行检测,结果表明,地下河水中OCPs浓度为3.41～51.34ng/L,均值为13.23ng/L;滴滴涕(DDTs)浓度为0.07～2.37ng/L,均值为0.72ng/L;六六六(HCHs)浓度为1.16～39.82ng/L,均值为7.89ng/L。南川湾滩地下河水体有机氯农药污染最为严重,其上游纸厂排放废水是影响该地下河有机氯农药污染的主要原因。与国内外其它河流相比较,研究区地下河水体有机氯农药含量处于中低水平。由于岩溶区特殊的二元结构,地表水体一旦受到污染,将直接影响到地下水体。因此,对岩溶地下河进行有机污染物的调查研究具有重要的现实意义      

稳定同位素和元素组成判定潜水河雨后地表径流水的构成

潜水雨后地表径流由地表下潜水、雨水地面上径流、雨水风化层径流构成，三部分水均随河道流量的增减而增减。其中地表下潜水超过一半，雨水挤压和置换雨前地表下潜水的作用是该流域降雨形成产流的重要作用。雨水地面上径流在流量过程线退水段转折点附近基本消失。     

Karst groundwater protection in the Kupa River catchment area and sustainable development

One of the most significant water resources in the Republic of Croatia is the catchment area of the Kupa River, located in the region bordering the Republic of Slovenia. About 88% of the total amount of water in this catchment originates in Croatia and just 12% from Slovenia; therefore, the largest part of the catchment area (about 1000 km²) is on the Croatian side of the border. It is a typical karst area of the Dinarides with aquifers characterized by a relatively rapid water exchange, high groundwater flow velocities and aquifers open to human impact from the surface. Consequently, the aquifers are highly vulnerable and at risk. Due to the availability of large quantities of high-quality spring water (about 6 m³/s), the entire area has a strategic importance within the context of any future development strategy pertaining to the western part of Croatia. The catchment area on the Croatian side was investigated using a wide range of research methods that included a classical hydrogeological approach, the detailed hydrologic calculation of water balance to the hydrogeochemical analyses and modelling. The objective was to determine protection zones and protection measures for the whole area. The difficulties are increased due to the fact that the karst catchment area is crossed by major traffic corridors, oil pipelines and a railway and that many settlements and a highly developed wood industry are present. The combination of protecting water resources with adequate prevention measures and necessary remedial activities that should satisfy the very strict requirements necessary for the protection of the karst aquifers while still allowing for present and future human activities is difficult – but not impossible – to achieve. One good example is the present highway with a closed dewatering system and waste water treatment before the water passes into the karst underground system.