山西省辛安泉岩溶水系统特征及泉流量预测模型

在对山西省辛安泉岩溶水系统及泉流量进行分析、研究基础上,建立系统泉流量的多元回归模型、趋势—周期—随机模型、门限自回归模型和灰色系统模型,预测泉流量,并通过拟合及预测结果,对各种模型功效做出评估。     

岩溶含水系统降水入渗补给研究进展

岩溶含水系统中赋存着丰富的优质地下水,而大气降水是浅部可供开采的岩溶地下水的最主要补给来源。受岩溶含水系统各向异性、不均一性和直接观测难度大等因素的影响,降水入渗补给量的计算是一个非常复杂的过程。确定岩溶含水系统的汇水范围是降水入渗补给计算的首要问题,示踪法与经验公式法被证明是最有效的两种方法。降水入渗补给量的计算方法主要包括水文过程线法分析法、氧同位素法、氯质量平衡法、基于GIS的多变量综合分析法和模型法。本文对目前岩溶含水系统降水入渗补给计算方法的关键点和适用条件进行了总结和对比,同时指出大气降水物理化学性质的时空特征以及水-岩反应可以作为未来研究岩溶含水系统降水补给的研究方向之一。     

运用水文时间序列分析识别济南泉域岩溶发育特征

岩溶含水层具有高度的非均质性和各向异性,为定量识别济南泉域岩溶含水层发育状况,通过选取泉域岩溶水补给区和排泄区的地下水位动态数据,采用相关分析和频谱分析,研究其对降雨补给的响应特征.地下水位-降雨量的自相关和互相关分析表明,系统对降雨输入信号的敏感程度自补给区至排泄区逐渐降低,但记忆作用逐渐增强.相位分析结果表明泉域地...     

贵州后寨流域岩溶地下水资源评价及干旱特征分析

岩溶泉流量时间序列蕴含大量岩溶含水系统水动力特征信息,可为岩溶地下水资源量的确定及水文干旱分析提供重要途径。本研究基于长系列泉流量时间序列,推求流量理论频率曲线,通过拟合的理论频率曲线获得后寨岩溶典型小流域在95%、80%、50%、20%保证率下的岩溶地下水流量为0.25m3/s、0.23m3/s、0.39m3/s、0.57m3/s。在概率为80%的流量截取水平下,获得岩溶含水系统1991～1997的中最严重干旱为1993年,干旱历时为195d,缺水量为2.9×106m3。泉流量时间序列的理论频率分析能很好的应用于岩溶含水系统地下水资源计算和干旱特征分析,为岩溶含水系统水资源的合理优化配置提供依据。     

济南岩溶泉水流量衰减原因分析及动态模拟

以济南岩溶泉水为例,采用统计学方法,结合统计学分析软件SPSS对岩溶含水系统的流量动态进行分析。根据济南市38年（1959—1996年）的观测资料,将泉水流量多年动态过程分为两个阶段（1959—1968年及1969—1996年）,分别对其进行偏相关分析。结果发现,前一阶段的影响因素主要为自然因素,而后一个阶段则受自然因素和人类活动共同影响。在此基础上,建立了各阶段的数学模型并对流量动态进行了模拟和预测。结果表明,模拟阶段（1959—1980年）的流量误差为2％,预测阶段（1981—1987年）的流量误差为3．4％,结果较好。     

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。      

利用泉水电导率频率分布辨别岩溶含水系统的水源组分

岩溶含水系统中水源组分的识别能帮助认识系统的结构,解决岩溶水文及水化学研究的基础问题。以灵水岩溶大泉为例,分解了4个水文年的电导率频率分布隐藏的峰,并对其所代表的水源组分进行分析。发现灵水泉口的水源组分主要有4种:① 含水系统中岩溶裂隙或管道中释放的重力水,占53%~77%;② 源于泉口附近携带污染物质的水源,占3%~7%;③ 强降雨期间通过覆盖层分散入渗的水源,或先前存贮在管道或裂隙中流动性差的水被带出含水层,占13%~42%;④ 地面径流以及直接降落到湖面的雨水,占2%~3%。将灵水的电导率频率分布与峰丛洼地的两个典型岩溶水系统对比,分析了电导率的频率分布所蕴藏的含义。研究结果为西南3 620个岩溶水系统的进一步归类提供了参考。     

应用大地电磁测深勘查北京平谷盆地隐伏含水岩溶系统的结构

将大地电磁测深用于寻找深层地下水,在北京东部平谷盆地实施3条剖面25个测点,在资料分析过程中,对部分测点实施Mohr圆阻抗张量分解技术;在自动反演过程中,引入Rhoplus和Rebocc反演程序。通过对反演解释结果的分析,认为测区第四系地下水含量丰富,断裂构造及含水岩溶发育。对比3条剖面的电性分布特征,推测存在走向NNE的区域性断裂F1,其所经之处控制基岩中含水岩溶的发育;与F1相交的NW向次级断裂带控制了另一深部含水岩溶发育区,不同方向的含水岩溶发育区因断裂构造相通,呈现“网络”式的分布格局。     

南方岩溶含水系统结构识别方法初探

岩溶含水系统因其含水介质的高度不均匀性和各向异性而难以刻画。文章选取鄂西岩溶槽谷区典型的岩溶含水系统为研究对象,基于野外地面调查、裂隙测量、洞穴探测、多源高精度地下水示踪试验、地下水动态监测等传统手段,结合新技术、新方法来综合查明岩溶含水系统的结构,探讨岩溶含水系统的边界结构、岩溶发育主控方向、介质空间结构的识别方法,最终刻画出岩溶含水系统结构的概念模型。文章的研究成果旨在为岩溶山区1∶5万水文地质调查工作思路与方法应用提供参考,为提高全国新一轮1∶5万水文地质调查成果的精度与质量做贡献。      

岩溶含水介质渗透性空间结构分析的模型及其应用

岩溶含水介质渗透性的空间分布具有随机性与结构性的双重性质,本文探讨了运用区域化变量理论研究岩溶含水介质渗透性空间结构特征的数学模型及多数的物理意义,并阐述了具体的应用方法。为了综合表征岩溶含水介质渗透性的空间变异特点,给出了方向综合变异指标Ｄｖ。      

基于管道流模型的岩溶含水系统降雨泉流量响应规律——以贵州后寨典型小流域为例

为深入研究高度非均质岩溶含水系统的补给、运动机理,以贵州后寨岩溶典型小流域为例,运用管道流程序(conduit flow process),基于后寨岩溶典型小流域实际的降雨流量资料,建立降雨泉流量响应理想模型,对不同落水洞补给位置、不同渗透系数和给水度组合情况下的降雨泉流量互相关系数曲线陡缓程度和峰值特征进行研究.研究结果表明:含水介质参数的改变远没有补给位置不同对互相关系数曲线的改变程度高;在不同渗透系数和给水度组合情况下,短距离排水互相关系数峰值可接近1,而远距离排水互相关系数峰值最高仅为0.4.野外实际研究区分析也表明,短径流路径下降雨流量互相关系数峰值高达0.7,而长径流路径下降雨流量互相关系数最大为0.4.辅以必要的水文地质调查,降雨泉流量互相关曲线可用来分析管道径流路径等岩溶含水系统水动力特征.     

短时间尺度下岩溶泉碳汇效应研究——以重庆金佛山水房泉为例

通过对金佛山水房泉的离子含量、电导率、水位等参数进行监测,采用水化学—流量法计算出水房泉一个完整水文年的月碳汇通量。结果显示,水房泉雨季碳汇通量远大于旱季,碳汇通量最大值出现在7月,最小值出现在1月。月碳汇通量与月降雨量和月径流量之间存在很好的同步关系。水房泉HCO3-的含量受温度、降雨、流量以及表层土壤CO2等因素综合影响,且月碳汇通量的最值与HCO3-含量的最值在时间上存在很大的差异。降雨量是控制岩溶地下水碳汇通量的绝对主导因素。相比于年尺度下大流域的碳汇估算,短时间尺度下小流域的碳汇计算更加准确。另外,分析地下水流量、气候变化等因素对岩溶碳汇的影响,对于水化学—流量法的准确运用以及岩溶碳汇机制的深入研究也有十分重要的意义。     

济南岩溶含水介质孔隙结构特征

以济南泉域为例,基于2004-2019年济南岩溶泉域大气降水资料、地下水水位动态监测资料和岩芯的压汞实验结果,采用分形理论中孔隙分形维数法和数理统计的方法,探究含水岩层孔隙结构对泉水位动态的影响。结果表明:（1）炒米店组和三山子组2号样的孔隙发育均匀,孔喉分布集中,岩层储水性能好、储水空间较大;马家沟组北庵庄段的孔隙发育均匀,孔喉分布集中,岩层储水性能差,储水空间小;三山子组1号样和马家沟组东黄山段的孔隙发育不均匀,孔喉分布分散,岩石内部储水空间大;（2）岩层渗透率主要受孔喉分布的影响,济南泉域碳酸盐岩含水层的孔隙储水空间大、储水性能好,济南泉域独特的孔隙结构在维持趵突泉水位动态稳定中起到重要作用。      

辛安泉岩溶水系统研究分析

辛安泉是山西省第二岩溶大泉,该岩溶泉水是长治市除漳泽水库外的主要供水水源。泉域为一完整的岩溶地下水系统,具有独立的补给、径流、排泄关系,为全排型岩溶大泉。通过对泉域岩溶地下水水文地质特征、岩溶水天然资源量、可开采资源量及开发利用现状的分析研究,为区域水资源的优化配置提供了科学依据。     

神头泉流量衰减的时间序列分析

神头泉流量自七十年代初以来不断衰减。本文采用混合回归的随机模型,分别就降水量与松散层地下水开采量对泉流量的影响进行了时间序列分析。结果表明:泉流量变化具有周期性和滞后性;降水量对泉流量衰减影响很小;开采松散层地下水是引起泉流量衰减的主要原因之一。此外,深层岩溶水开采量(包括采煤排水)及泉口取水量的增大也是引起1985年之后泉流量衰减的主要原因。      

管道流对非均质岩溶含水系统水动力过程影响的模拟

为深入研究管道流对岩溶含水系统水动力过程的影响,运用排水沟模块和管道流程序分别模拟实验室条件下的管道设置方式,并对模型结构以及模型参数的不确定性进行分析。岩溶地区的高度非均质性和观测资料的匮乏严重影响模型的精度,根据实际实验设置情况,建立3个不同的岩溶含水介质水文地质概念模型,并对渗透系数、给水度进行全局灵敏度分析。研究结果表明:出流总量对给水度的灵敏度高于对渗透系数的灵敏度,而出流过程对渗透系数和给水度的灵敏度大小随着时间变化;通过增加上覆孔隙含水层来改进模型结构的等效连续介质模型(排水沟模块)和准确刻画管道流紊流特征的双重孔隙模型(管道流模块)精度相差不大,模型结果的决定性系数分别为0.89和0.91。     

裂隙岩溶含水系统的灰色关联度分析--以山东鲁能运河发电有限公司供水水源地为例

裂隙岩溶含水系统较为复杂,从水位动态和水化学组份难以判断孔隙水和地表水对其影响程度的主次性.本文通过水位和水化学组份的灰色关联度分析,结合水文地质特征,将二者对裂隙岩溶含水系统的影响程度的主次性进行量化比较,进一步验证了水文地质条件.     

济南岩溶泉域地下水位监测

文章采用编制济南岩溶泉域地下水动态类型图的方法优化设计了地下水水位监测密度。通过对地下水水位多年变化趋势的分析确定了手测监测频率。选取质量好的观测孔安装了水位自计仪,提出了地下水水位监测维护措施。将对相关政府部门和每个水用户提供所需的地下水信息,以便达到水管理者与水用户共同参与泉水保护的目的。     

贵州印江朗溪岩溶槽谷龙洞湾泉流量衰减分析

文章对贵州省印江县朗溪隔槽式向斜岩溶槽谷轴面南东侧的龙洞湾岩溶泉流量衰减规律进行了分析,通过在泉口设置复合堰、安放水文气象自动监测仪,获取了该泉降雨量和相对水位的高时间分辨率监测数据,并采用水力学公式计算了泉流量,分析了降雨过后岩溶泉流量的动态特征,再利用分区间指数函数衰减方程确定了该泉所在含水介质的结构特征及亚储水量,结果发现:（1）龙洞湾泉流量峰值滞后时间受降雨过程特征影响较大,当降雨量大或前期有降雨影响时,滞后时间短;当降雨量小或前期无降雨影响时,滞后时间长;（2）强降雨后,龙洞湾泉流量的衰减可分为三个亚动态,且衰减系数的差异较大,第I亚动态和第II亚动态的衰减系数分别是第III亚动态的11倍和3倍,这表明其三重岩溶含水介质的特征明显;（3）龙洞湾泉的含水介质具有不均匀性,以管道流和裂隙流为主,岩溶发育强烈。