岩溶地区地下河系统水资源定量评价的问题与出路

岩溶地区含水介质的多重性和高度复杂性,给地下河系统的水资源量评价带来许多难题。在分析地下河系统水资源形成、分布和运移特征基础上,认为目前用于地下水评价的主要方法都不太适用来解决地下河系统水资源量的评价和预测问题。作者在比较地下河与地表水多方面的相似性后,建议引入现代水文学的理论方法和模型来解决岩溶地区地下河系统水资源评价问题,并分析了可能需要解决的若干关键问题。针对岩溶水资源的特征,作者认为,改变传统定量评价的思维、引进现代水文学理论方法和充分利用3S技术,是解决地下河系统水资源定量评价的主要出路。      

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。     

云南开远南洞地下河水质演变特征

在云南开远南洞地下河出口,连续19年采取旱、雨季水样进行水质变化监测,结果表明: ( 1)整体上地下水水质旱季好于雨季,历年旱季水质类型以良好为主,雨季则以较差为主; ( 2)水质变化阶段性明显: 1987— 1993年,离子浓度普遍较低,旱、雨季波动不大,水质多属Ⅰ 、Ⅱ 类,有机污染以NH+4 、NO-3 等为主; 1994—2000年,旱、雨季离子浓度均普遍升高且变化加剧, N H+4 、As、Cd、Cr、Mn出现历年最大值,金属离子污染日趋加剧,水质以Ⅱ 、Ⅲ 类为主; 2001— 2005年,旱、雨季离子浓度有升有降,以升为主, Pb、Zn、Cl- 、SO2-4 出现历年最大值,水质以Ⅱ 、Ⅲ 类为主。南洞地下河水质19年来发生了较大的变化,污染日趋严重。分析认为该地下河水质逐步变差与上游补给区盆地内经济发展状况密切相关。为此,提出了采用自动监测等方法加强地下河动态变化监测研究以及实行分区、分级管理等水质保护的具体对策建议。      

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。      

中国主要岩溶地区地下水系统及其生态水文特性

本文比较中国南、北方岩溶水特性及其水资源。在中国南方主要岩溶地区,已知有3358条岩溶地下河系统,枯季流量有420×108m3/a,目前开发量只有8%～15%。而在中国北方岩溶地区主要形成平均流量在1m3/a～13m3/a、流域面积在几百至4000km2的近百个大的岩溶泉系统,其水资源开采量已达70%～80%。对一些典型中国岩溶生态水文特性,主要由6个方面,包括水环境、生态特性、母岩与土之间的特质、结构、生物-地质作用及孢粉等方面予以探讨。根据主要的生态条件和人工效应,对有关地质环境与石漠化予以评判。中国主要岩溶地区地下水系统及其生态水文特性@卢…     

滇东岩溶断陷盆地水资源脆弱性评价

滇东岩溶断陷盆地区独特的"土在楼上,水在楼下"的岩溶地质地貌特征,导致水资源脆弱性问题逐步突出.当前水资源成为限制当地居民生活、区域经济发展和生态健康的重要因素之一.本研究以滇东断陷盆地中32区县为例,采用经典DPSIR模型为基础构建评价模型,选取水资源开发利用率、人均水资源量等具有代表性的18个指标构建水资源脆弱性评价指标体系,使用熵值法和层次分析法相互结合进行赋权,对滇东岩溶断陷盆地石漠化区的水资源脆弱性进行了评估.结果表明:滇东岩溶断陷盆大部分区县水资源脆弱性为中度及重度脆弱,其中马龙县、华宁县、罗平县为轻度脆弱.禄劝县、开远市、个旧市和泸西县等县为重度脆弱区,耕地石漠化面积比、人均水资源量、供蓄水比、生态需水满足率以及万元工业增加值用水量是驱动该区域水资源脆弱的关键因素.通过该区域水资源脆弱性评估,本研究有针对性地提出了滇东岩溶断陷盆水资源适应性管理对策,为有效缓解该区域水资源脆弱性提供科学依据.     

广西岩溶区地下河分布特征与开发利用

广西岩溶地区已查明地下河445条,其分布受地质、地貌条件控制.地下河出口主要分布于灰岩地层,在白云岩地区分布最低.以峰丛洼地区地下河分布数量最多、规模大,其次为峰林谷地和平原区,岩溶丘陵区地下河数量少、规模小.不同岩溶地貌区的地下河及开发利用带来不同的环境问题,峰丛洼地区以内涝最严重,峰林谷地和平原区的地下河水开发常造成塌陷,岩溶丘陵地区的地下河水污染严重.开发利用方式主要为出口建坝蓄水,天窗提水,地下河堵洞成库,堵截地下河引水发电,建地表、地下联合水库.     

典型岩溶槽谷区地下河水文动态响应研究——以重庆青木关地下河为例

为了更好地掌握重庆青木关地下河水文动态变化规律,2007年5月至2008年6月利用WGZ-1型光电数字水位计和水质监测仪(CTDP300型在线水质分析仪）,对降雨量和地下河水位、水温、pH及电导率进行了连续自动监测,并采用水文动态曲线线型分析法分析了该地下河水文动态变化对降水事件的响应。结果表明,地下河水文动态对降雨响应迅速,水位流量过程曲线线型呈不对称尖峰型,尤其在2007年7月17日出现的大暴雨事件中,最高水位为1.175m,滞后最大雨强6h10min,最大流量为2.5781m3/s,而观测中该地下河最小流量仅为0.0189 m3/s,反映出该岩溶地下河发育强烈,赋水空间较单一、含水层对水资源调蓄能力较弱。电导率、pH和水温对降雨同样快速响应,电导率由602.7μs/cm降到462.09μs/cm,pH由7.23降到7.01,水温由18.9℃上升到19.5℃,各指标滞后不超过15h。      

北京市房山区岩溶地下水水文地球化学特征

本文对研究区内岩溶地下水中的Ca2+、Mg2+、SO2-4、F-、Sr2+等化学成分与其所在含水层的地层岩性进行了相关分析,认为区内岩溶地下水的化学特征主要取决于含水层岩石的化学成份,由此形成3个相对独立的地下水运动系统.     

地下河系统水动态监测网络优化对比分析:以桂林海洋-寨底地下河系统为例

基于我国南方地区岩溶发育极不均匀、水位水质动态变化快的特点,通过对信息熵法和防污性能法所得结果的对比,分析在缺少系列监测资料条件下,利用岩溶水系统防污性能评价结果快速布设地下河系统水动态监测网的可行性及其布设原则。根据防污性能评价结果,结合水循环特征,桂林海洋-寨底地下河系统水动态监测网需由17个监测站组成;采用信息熵法对现有35个监测站进行优化后,认为只需要12个监测站就可组成最优监测网,但这12个监测站点与采用防污性能评价法得到的点位完全重合,且均位于防污性能差的地区。对比分析认为,以地下水系统防污性能评价结果布设地下水动态监测网是可行性的,因为岩溶发育区既是防污性能差的地区,也是地下水动态变化快的地区,能充分反映地下河系统水质水量变化。采用防污性能评价法布设地下水动态监测网时,需要充分认识和了解地下河系统水文地质条件和地下河管道结构特征,且需要遵循以下原则:(1)在岩溶发育相对较弱的系统中部(基本上不存在防污性能差的地区)不设置监测站点;(2)在距离地下河出口较近的岩溶发育区内(即防污性能差的地区)监测站点可由地下河出口替代;(3)对于多支管道系统,岩溶发育相对较弱且距离较短的小型支管道上可以不布设监测站,由支管道与主管道交汇处的监测站代替。     

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。     

裸露型岩溶区地下河系统岩溶水开发利用研究——以贵州省江口县凯德场地下河为例

裸露型岩溶区因其特殊的地质环境条件而具有独特的岩溶水资源形成和分布规律,其地下水资源十分丰富,但由于时空分布极不均匀,开发利用程度低,导致脆弱的岩溶环境所形成岩溶干旱及岩溶洪涝等生态环境问题突出。本文通过对凯德场地下河系统的水文地质特征、地下水开发利用条件进行分析,提出了因地制宜的地下水开发利用方案,为改善流域农村饮水不安全局面及生态环境提供有效途径,实现环境、经济、社会的协调发展。     

云南南洞地下河系统边界及性质研究

地下河系统具有固定补给范围和资源要素,是岩溶地下水进行独立循环的基本单元,控制了岩溶水的运移富集、水化学演化特征、资源构成以及环境地质问题。开展地下河系统研究首要任务是确定系统边界位置及其水文地质性质。以南洞地下河系统为研究对象,据野外调查、勘探、试验资料,以地球系统科学理论为指导,运用现代岩溶学、地质学及水文地质学的分析方法,确定南洞地下河系统是由1号暗河和2号暗河系统组成的,其中2号暗河还有叠置于其上的平石板和黑龙潭两个全排型暗河子系统;其含水岩层主要为三叠系个旧组（T2g）灰岩、灰质白云岩、白云质灰岩;根据边界的水文地质性质可以划分为地表分水岭边界、地下分水岭边界、隔水边界、岩溶含水层深埋滞留型边界。      

峰丛洼地区地下地表联合成库地下水开发模式--贵州普定马官水洞地下河开发利用

岩溶峰丛洼地区地表和地下岩溶均极为发育,并相互连通,成为统一的、有密切水力联系的岩溶空间系统。在查清岩溶系统的基础上,充分利用地下地表岩溶洼地与地下洞穴空间联合成库,是岩溶地下水开发利用的重要方式之一。本文以贵州省普定县马官水洞地下河为例,对该类型地下河的开发利用经验进行了总结,为岩溶地区同类岩溶水系统的开发利用统供参考例证。     

南洞地下河岩溶管道展布及结构特征的示踪试验解析

运用高精度的示踪试验研究了南洞地下河流域部分岩溶管道的展布状况,并对暗河管道的结构特征进行了分析。试验结果表明:一号暗河有一独立的含水系统,补给区为瓦白白一带,二号暗河主管道总体通往永宁和石洞方向,三号暗河通往城红寨方向,二号暗河和三号暗河在南洞口附近有连通,枯季时二号暗河补给三号暗河。此外,一号暗河和二号暗河分别呈老年期和壮年期地下河形态,较为畅通;三号暗河则发育较晚,出口处有较多的裂隙。最后,结合现有的资料及流域内的水文地质条件,对流域内岩溶管道的大体分布位置进行了推断,绘制了岩溶管道的展布图,以期为南洞地下河流域的岩溶水文地质调查、物探、钻探及地下水开发利用等提供理论依据。      

贵州大小井地下河流域表层岩溶带结构及岩溶水开发

贵州大小井地下河流域碳酸盐岩大面积出露,受地质、气候条件的影响,表层岩溶带发育。本文着重对区内表层岩溶带的发育规律、结构特征及岩溶水的动态特征、开发利用方式进行了详细研究,从中总结了一些规律性认识。     

云南泸西岩溶断陷盆地水循环系统及水资源循环利用方案

云南泸西岩溶断陷盆地水资源丰富,但水资源时空分布极为不均,水资源利用率低.盆地地貌具有水平分区明显,垂向分级清楚的特点,盆底沉积平坝区是南盘江流域的局部上层排泄基准,其间残存和恢复重建的湿地具有调节和净化水的功能,且高程接近于供水需求区带.因此,分析和构建地表水-地下水联合调度的水资源循环利用方案,可有效提高水资源的利...     

Characteristics of Underground Water Flow at Different Water Levels in Tianshengan Karst Area, Yunnan, China

Three tracing tests from the same injection point executed at low, medium, and high water levels in the karst aquifer near Tianshengan village, Lunan Stone Forest, Yunnan Province, China, have revealed the basic properties of underground water flow. They showed the general directions of water flows; tracer concentrations were observed at six successive points allowing for the calculation of apparent dominant flow velocities at these sections towards the Dalongtan karst spring. For the high water level, the discharge between single sections was between two and 10 times greater than that at low water level. For the medium water level, the flow velocity at different sections was between 1.4 and 3.7 times faster than that at low water level; and for high water level, it was between 1.3 and 2.7 times faster than that at medium water level. The fastest water flow appeared at the first section (23 cm/s at medium water level); and the slowest (0.6 cm/s at low water level) appeared where water flow must cross the Tianshengan fault (north–south direction), and later, a layer of 20–30 m thickness of quartz sandstone and shale clay-stones. It was also possible to calculate the recovery of the tracer for point 4, Dakenyan, where discharge was measured. At the medium water level, 50% of the injected tracer was detected a half-day after its first appearance and at low water level after more than 3 days. The previously published research illustrates the transport velocities of possible contaminants and their solubilities in water at different hydrological conditions.