密县盆地裂隙岩溶水资源评价

本文运用水均衡方法,对密县盆地地下岩溶水资源及允许开采量等进行了分析。并利用地下水长观资料及水文地质资料,对其水文地质参数进行了计算。在此基础上,建立了裂隙岩溶水数学模型,同时用有限单元法对地下水资源进行了进一步评价,得出了较为满意的结果。      

中国北方岩溶区含水岩溶裂隙介质的序列指示模拟研究

针对当前岩溶学研究领域中空隙位置定量预测和数学描述的难题，选择研究程度高、资料丰富、具有典型代表性的山东济南泉域的含水岩裂隙介质，运用序列指示条件模拟方法研究空隙间的连通性能，预测岩溶裂隙密集带和强径流带的位置。研究表明，它既可给出其模拟数值的波动区间，朋不同分位数值模拟图均能明显一致地指示出岩溶裂隙密集带和强径流带位置，尤其是当样本点较少时，也可获得几乎与样本点较多时的一致成果，从而为该方法的推广应用提供了广阔的领域。     

河间隐伏型岩溶裂隙含水系统演化的数值模拟

为揭示隐伏型岩溶含水系统在不同边界条件与介质特征下的发育状况,基于地下水渗流和碳酸盐岩溶蚀理论构建耦合裂隙网络渗流与碳酸盐岩溶蚀的岩溶裂隙网络溶蚀扩展模型,模拟再现了河间隐伏型岩溶含水系统平面上发育演化过程。结果显示:岩溶系统发育过程中流量变化呈现三个阶段:第Ⅰ阶段为缓慢层流阶段,流量增速为2.2×10 -6 mL·(s·a) -1,持续时间与初始水头差呈对数关系;第Ⅱ阶段为极快速紊流阶段,流量增速为5.5×10 2 mL·(s·a) -1,持续时间与初始水头差呈线性关系;第Ⅲ阶段为快速紊流阶段,流量增速为26 mL·(s·a) -1。优势裂隙的存在使得岩溶裂隙网络溶蚀演化加快,非均质系统进入极快速紊流阶段所用时间较均质系统缩短了53%,裂隙溶蚀扩展的速度加快了12.5%。      

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。     

裂隙岩溶含水系统溢流泉演化过程的数值模拟

本文利用非连续裂隙网络介质模型,耦合水动力条件和碳酸盐溶蚀动力条件,建立岩溶含水系统演化的数学模型,并用数值法进行模拟分析。在已建数值模型基础上,构造了两组实例模型(降水入渗补给的裂隙岩溶含水系统和河流补给的裂隙岩溶含水系统)来研究裂隙岩溶系统中溢流泉早期演化过程。模拟发现,裂隙岩溶含水系统演化过程中,裂隙不断被溶蚀拓宽,致使系统中潜水位不断下降,许多小泉被疏干;同时不同裂隙之间存在溶蚀差异,在潜水位及优势通道附近的裂隙溶蚀速度快,而其它位置则相对慢得多,差异溶蚀促使系统形成优势溶管,优势溶管逐渐袭夺水流,形成大泉。另外对比两模型发现,降水入渗为主要补给源的裂隙岩溶含水系统,泉管道从汇向源发育;而河流入渗为主要补给源的裂隙岩溶含水系统,泉管道则由源向汇发育。      

城市屋顶雨水回灌裂隙岩溶含水层的国内外案例介绍——兼对济南市屋顶雨水回灌裂隙岩溶含水层问题的思考

通过监测和分析济南市市区降水、屋面雨水水质和水量过程,屋顶雨水属微污染类水,经前期雨水弃流和预处理达到一定质量标准,通过管井回灌到裂隙岩溶含水层,可用于饮用水供水和保护地下水环境。已做的示踪试验表明,北方岩溶含水介质多属多重裂隙岩溶通道,因此在人工开采条件下,回灌应关注快、慢速流带来的不同水质变化问题,包括屋面雨水与裂隙岩溶介质的水岩作用。澳大利亚的案例说明,裂隙岩溶含水层对不同污染物有着不同的衰变效果。100多年来Mount Gambier市城区雨洪水经非承压石灰岩含水层径流一直排放到作为城市供水的蓝湖,到目前它对蓝湖水质没有表现出任何可量度的损害。但对于济南市的屋顶雨水回灌裂隙岩溶含水层,仍有许多问题需要研究。      

屋顶雨水回灌裂隙岩溶含水层连通示踪试验

雨水回灌后对岩溶水的影响分析和效果需要对回灌井和下游的观测井监测数据说明。由于岩溶含水层中岩溶发育极不均匀,在测定地下水位并判定出地下水流向的基础上,连通示踪试验是选择与回灌井相对应的观测井的有效办法。用氯化钠作为示踪剂,监测不同测井不同埋深地下水电导率随时间变化的方法确定了岩溶水观测井选址、岩溶含水层的结构及水文地质条件。示踪试验结果表明,3#观测井(西院井)可用来监测雨水回灌效果,并计算出该地区的地下水势流速在9 m/h～20 m/h之间。该成果对北方地区岩溶含水层回灌和环境评价具有重要的参考价值。     

广西北山岩溶管道—裂隙—孔隙地下水流数值模拟初探

本文从水动力学角度分析各种岩溶含水介质中的水流特征,将其归纳为储水介质、导水介质和控水介质,并根据折算渗透系数ＫＬ的概念和建立耦合达西流和百达西流于一体的岩溶管道－裂隙－孔隙三重介质地下水模型,对广西环江北山矿区岩溶含水系统进行了初步探讨。北山实例的模拟结果表明,三重介质模型较全面地刻画了岩溶水动态的特征,反映了相对均匀裂隙流与控制性管道流并存、线性流与非线性流相互转变的运动特点,不仅理论上比较合     

岩溶地区岩体裂隙网络渗流分析

岩溶区由于其特殊的岩性,造成岩体裂隙非常发育,这些发育的裂隙很容易形成连通网络,在具有化学侵蚀性水流的作用下,裂隙通道被加宽,从而导致渗漏量增加。在岩溶区岩体裂隙发育特点的基础上对岩体裂隙网络进行了划分,用Monte-Carlo三维模拟技术模拟岩体裂隙的发育程度,同时也模拟出裂隙网络连通图,该图再现了优势裂隙的发育方向。在岩体节理网络的基础上,将各种裂隙和孔隙按规模和渗透性分为四级处理, 即一级真实裂隙网络、二级随机裂隙网络、三级等效连续介质体系、四级连续介质体系,各级裂隙之间以水量平衡原理建立联系。然后采用多重裂隙网络渗流模型对岩溶区岩体裂隙的渗流进行分析。研究表明,将多重裂隙网络渗流模型应用于岩溶区坝基岩体渗流分析中,能够比较确切而直观的反映出岩溶区岩体裂隙系统渗流分布规律,对岩溶区水库的防渗和防腐蚀措施具有重要的指导意义     

降雨对裂隙型岩溶含水系统演化影响的数值模拟研究

本文在构建有降雨入渗及河流补给的裂隙型岩溶含水系统的概念模型基础上,采用有限差分数值方法,利用裂隙渗流立方定律及Dreybort（1996）经过实验总结出的碳酸钙溶蚀经验公式,定量地计算了裂隙型岩溶含水系统经过10 000年溶蚀的演化形态及岩溶泉的变化。模拟发现,岩溶含水系统的溶蚀主要发生在降雨入渗面处、河流补给处和岩溶泉的出露点附近。随着溶蚀的进行,岩溶含水系统的潜水位不断下降部分岩溶泉被疏干,通过计算岩溶泉汇流管道的隙宽变化,发现岩溶含水系统会出现明显的差异性溶蚀。在模拟过程中调节降雨量的大小发现降雨入渗对有河流补给的岩溶含水系统的演化影响并不显著。      

徐州市岩溶地下水运移规律的研究

通过对徐州市岩溶地下水资源及补排关系的研究分析,揭示了该区岩溶地下水在不同的自然地理及地质条件下的循环规律。整个岩溶地下水的运移既有畅流型,又有汇流型和散流型。岩溶地下水的储存、运移及富水规律既受自然地理、地层岩性的控制,同时又受地质构造的控制。搞清本区岩溶地下水的运移规律对于合理的开采地下水,有效利用地下水资源及减少因过量开采地下水所引起的各种地质灾害具有重大的现实意义。     

岩溶路基病害与处置技术国内外研究现状

随着我国西部大开发战略的实施,岩溶问题已成为南方岩溶地区突飞猛进的公路建设,特别是高速公路建设面临的主要地质问题。本文以近年来国内外与岩溶有关的公开出版的最新研究成果为基础,针对目前与岩溶路基病害处置密切相关的隐伏岩溶的探测技术、岩溶洞穴稳定性与风险评估、岩溶塌陷的试验测试、岩溶塌陷监测预报以及岩溶病害的防治方法等方面,系统总结了国内外学者的最新研究现状。最后,在分析国内外差距的基础上,提出我国岩溶路基病害防治技术的研究应包括岩溶路基病害的分类和处置方法体系研究、路基病害发育过程的大型模型试验研究、隐伏岩溶地球物理探测方法的有效性研究、高新技术在高风险区岩溶路基变形破坏监测中的应用研究等方面。      

GIS在高速公路岩溶路基病害研究中的应用—— 以水任—南宁高速公路为例

随着人口的增长、经济的发展,一些新高速公路的建设不可避免地经过岩溶发育地区,水任- 南宁高速公路No. 4合同段大约有10km穿过岩溶极为发育的岩溶谷地,下伏著名的地苏地下河系,对路基的稳定性造成巨大威胁。本文以该路段为例,从多源空间数据的管理、数据可视化、动态分段、数据查询、空间分析和专题地图制作等方面介绍GIS在高速公路岩溶路基病害研究中的应用。      

基于灰关联熵的喀斯特地区枯水资源演化趋势的探讨——以贵阳地区为例

贵阳地区的枯水资源系统是一个耗散结构,同时也是一个灰色系统。本文把耗散结构中的熵和灰色系统、协同理论结合起来,并以贵阳地区的6个水资源分区为研究对象,建立枯水资源系统演化方向判别模型。研究结果表明,贵阳地区1998年到2003年其枯水资源系统的有序度变化从增加到减小再到增加, 2003年以后灰关联熵又开始增加,系统有序度又有增强的趋势。因此,应采取有效的有序化调控措施,从而使贵阳地区的枯水资源达到有序状态,实现贵阳社会经济的可持续发展。      

广西干旱喀斯特平原的干旱及其成因量化研究

作为广西的重要粮食基地的喀斯特平原区,是气候干旱和喀斯特干旱迭加的地区,干旱问题已成为该区经济发展的障碍。本文主要通过以往的研究资料的分析、计算,从造成干旱的气候、喀斯特地质背景及人类活动3个方面的主要因素,分析干旱形成原因和量化干旱程度。研究结果表明,气候因素是产生干旱的基本原因;可溶岩地质基础是干旱形成的重要原因; 人类不合理活动则加重了旱灾的程度。其干旱程度,在峰丛谷地农业区最为严重,峰林谷地农业区和峰林平原区中等,孤峰平原区最轻。      

徐州市的环境地质问题及机理研究

岩溶地下水是徐州市城市供水的主要水源,多年来,由于对岩溶水的大量不合理开采,导致一系列环境地质问题。概述徐州市水文地持笔岩溶水的开采状况系统地分析徐州市的环境地质问题及其产生的原因和机理,并提出防治对策。     

旅游溶洞内氡污染和从业人员的辐射防护

在我国南方许多已辟为旅游景区(点)的溶洞中,氡及其子体浓度严重偏高,有的甚至超过放射性矿区坑道作业面上最大容许浓度,危害旅游从业人员和游客的健康,应引起有关部门的重视。     

高填方机场工程中岩溶地基处理研究

在岩溶地基上大面积深挖高填修建机场, 对于岩溶地基的处理在工程中至关重要。分析了机场工程的特点, 并总结了岩溶对机场工程的危害。针对道槽及影响区, 从岩溶地基的勘察探测、地表岩溶处理、地下岩溶处理、岩溶水的处理提出了原则及措施。针对机场道槽及影响区岩溶处理方法开展了详细研究, 对挖方后岩石地基、挖方后覆土地基、填方区岩溶地基的处理提出处理方法和施工工艺。通过在西南某机场的岩溶地基处理中的应用, 处理方法得到了实用性验证, 处理效果显著。     

圆梁山隧道桐麻岭背斜段岩溶与岩溶水特征研究

在简述桐麻岭凝斜地质环境的基础上，较详细地论述了前斜区，特别是部岩溶发育分布特征以及岩溶发育深度，岩溶水的发育分布与补给，迳流，排泄特征。     

桂林喀斯特石山苔藓植物生态分布的初探

通过以桂林喀斯特石山地区苔藓植物为研究对象进行取样调查,选择植被比较完整的样地进行典型样点取样,共选取样地15处,样点34个,采集鉴定苔藓植物40种,分属19科32属,其中苔类8科8属8种,藓类11科24属32种。以山顶、山腰、山脚和土生、石生、树生以及干湿状态环境因子组合共划分出18种不同的样点环境类型,应用数学生态学等级分划分类方法的组分析技术,以苔藓植物种在某一样点环境中存在与否的二元数据进行样点类型分划和确定临界种; 并通过样点共有种或相异种的分析,探讨不同环境条件下苔藓植物生态分布特点。研究结果表明: ( 1)运用等级分划分类法组分析技术进行桂林喀斯特石山地区苔藓植物生态分布的研究是可行且有效的; ( 2)桂林喀斯特石山地区的苔藓植物分布与湿度状态关系最为密切; ( 3)桂林喀斯特石山地区苔藓植物与环境最佳适应可依次以小凤尾藓( Fissidens bryoides [ L. ] Hedw . )、尖叶提灯藓( Mnium cuspidatumHedw . )和灰羽藓( Thuidium glaucinum Mit t )作为分划特征种。