论岩溶区地下水的不均匀性

众所周知，国内外学者对岩溶水的赋存状态研究中，长期存在两大学派的对立。历史上的孤立水流说和潜水说当今已发展成为岩溶管道流论和岩溶含水层论。作者在七十年代中期曾参加主编１：３６０万的《中国南方岩溶区水文地质图》，在撰写说明书中正式提出了“岩溶水不均匀性”观点，当时试图统一两大学派争论。值得高兴的是：１９８３年１０月在昆明召开的第三届全国岩溶学术会议讨论中，“岩溶水不均匀性”论点获得了公认。本文以贵州为例对岩溶水的不均匀性进行评述研究。     

不同类型表层岩溶泉水源划分及对降雨的响应

表层岩溶泉的水文水化学特征是认识岩溶含水介质结构的重要手段。基于泉域水文地质调查,2018年对广西环江木连小流域内降水和泉水流量及电导率进行监测,利用端元模型与电导率频率分布分析方法,解析表层岩溶泉径流来源及对降雨的响应特征。结果表明：（1）年尺度上,受驱替作用排泄的水流分别占季节泉、常流泉总径流的32.3%和23%;(2)次降雨过程季节泉和常流泉径流均以驱替含水层中未联通的“旧水”为主,强降雨条件下存在的雨水稀释现象仅约占3.6%;(3)季节泉在次降雨过程中受多重水流补给且对降雨响应敏感,其中管道流和壤中流分别占23%、34.2%,以基质或岩溶裂隙释放的重力水流仅占10.5%,导致持续供水能力较差;（4）常流泉补给来源单一,次降雨过程中主要受到以基质或岩溶裂隙排泄的重力水补给（77%）,具有较高的有效涵养地下水资源功能及供水可持续性能力。     

中国北方岩溶水系统划分与系统特征

中国北方岩溶水以相对独立单元进行循环, 构成一系列规模不等的岩溶水系统。本文重点阐述两方面的内容: 第一从基本概念出发, 划分出119个岩溶水系统, 这些系统以高度开放, 环境质量脆弱, 发育规模大, 资源要素构成多、各要素间转化关系复杂, “水煤共存”为特点; 第二从岩溶水系统地质结构与岩溶水流场的叠置关系出发, 将119个系统归结为5种系统模式, 各种模式在分布与发育规模, 岩溶地下水循环、富集, 岩溶地下水流场形态和主要岩溶水文地质环境问题等方面具有鲜明的特征。     

岩溶水系统结构和水文响应机制的定量识别方法——以三峡鱼迷岩溶水系统为例

岩溶水系统结构复杂难以刻画,介质结构对地下水文特征的控制机制不清.以三峡鱼迷岩溶水系统为研究对象,利用人工示踪试验和地下水动态监测技术,建立了对流-弥散模型和扩散模型,求取了标准衰减曲线,构建了电导率和流量的高斯混合分布模型.结果表明:该系统中存在“单源单汇”、“单源多汇”和“多源单汇”3种地下水循环模式;水文事件的响应阶段地下水运动以对流为主,管道流占优势,衰减阶段则以扩散为主,裂隙流和孔隙流占优势;鱼泉洞在丰、枯水期分别识别出5种和6种地下水径流组分,以电导率180 μS/cm和流量0.6 m3/s为界,低电导率和大流量组分为快速流,其平均时间贡献占比为3.5%,径流量占比为19%.岩溶水系统中,管道和溶洞是快速流的储蓄和运移空间,空间尺寸大、开放性强、易受降雨影响;裂隙和孔隙是慢速流的储蓄和运移空间,空间尺寸小、开放性弱、对降雨有一定调蓄作用.研究可为岩溶水系统结构识别和水文机制研究提供参考,为岩溶流域水文地质调查提供理论依据.      

基于水动力量化因子的岩溶强发育深度研究

地下水垂向循环水动力条件是岩溶发育深度的主要控制因素.为探求川东背斜构造岩溶区多级水流系统控制下的岩溶强发育深度,采用地理信息系统(GIS)技术,选取地形指数和水动力坡降构建岩溶水动力强弱的量化因子FHQ,并结合钻孔数据推求假角山背斜构造区地下岩溶强发育深度.研究显示:水动力因子FHQ与地形指数、水动力坡降在空间上呈明...     

岩溶区多重介质水流模型研究进展

数值模拟技术广泛应用于地下水资源评价工作中,为水资源合理开发利用提供科学依据。本文针对岩溶区的数值模拟技术展开研究,综述了岩溶区地下水流建模技术的主要方法和研究进展,介绍了SWMM模型、UGRFLOW模型、CAVE模型、CFP模型等多重介质模型的建模方式和运行原理。岩溶区地下水赋存介质复杂,管道、裂隙和空隙多重介质并存,水流特征多样,等效连续介质模型不能很好地刻画岩溶区复杂的地下水流特征。随着对岩溶水流系统研究的深入,二重和三重介质模型逐渐应用于岩溶区地下水流模拟工作中,取得较好成果,但仍存在如忽略中宽裂隙的导水作用、岩溶管道设置单一、模型适用性不强等问题。今后应从解析岩溶含水介质的结构特征入手,关注中宽裂隙在地下水流系统中的导水作用和水流特征,改进管道流模块以更好地刻画复杂的地下河管道,改进不同介质间水流交换量算法,提高模型精确性和适用性。      

基于水文地质条件分析的岩溶水源地保护区划分

以邢台百泉岩溶水系统为例,分析了邢台百泉岩溶水系统的地下水流场受人类活动影响的演变特征,并采用数值模拟法预测了超采条件下水源地未来十年流场的变化。首次发现了泉域矿山疏排水形成了“沙河人工分水岭”并迅速北移的现象,标志百泉泉域地下水资源恶化严重,提出了在复杂岩溶水文地质条件下,采用以计算流程的方法划分保护区造成保护区浪费和碳酸盐岩裸露补给区没有保护的问题。在兼顾水质保护和水资源量可持续利用的前提下,分析了水源地上覆地层的防护能力和碳酸盐岩裸露补给区矿山疏排水对水源地的影响,将碳酸盐岩裸露补给区划分为二级保护区,突破了传统的“二级保护区包裹一级保护区”的模式,以较小的保护区面积有效地保证水源地的水质安全和可持续利用。      

多级水流系统耦合下深部岩溶分异研究——以川东隔挡式构造区中梁山背斜南段为例

新构造运动背景下,干、支流对地壳抬升反应速率的差异,导致具有不同排泄作用的河谷广泛组合,形成多级地下水流动系统,地下水作为岩溶含水系统发育的主要控制因素,多级水流系统的空间耦合影响岩溶发育分布规律。文章首先根据中梁山背斜南段岩溶槽谷横向沟谷的发育特征,将岩溶槽谷划分为渗流区、分流区、外流区;结合横向沟谷控排作用与地形指数,分析多级水流系统耦合的空间分异特征。其次通过隧道建设背景下地表水漏失、隧道涌水情况及隧道施工揭露岩溶现象验证在多级水流系统耦合效应下深部岩溶发育特征。结果表明:渗流区以区域水流系统为主,隧道涌水量巨大,水流通道连通性良好,地表水基本干涸,深部岩溶发育强烈;分流区除了近河谷地带以局部水流系统为主、深部岩溶发育较弱以外,宽缓分水岭地带的地下水流动仍然以区域性流动为主,深部岩溶较发育,隧道涌水量较大,地表水与深部岩溶地下水水力联系较好,隧道建设对地表水影响严重;外流区以局部浅循环为主,深部岩溶发育程度弱,深部岩溶水与地表水水力联系较弱,地表水漏失程度一般。本研究不但拓宽了托特多级水流系统的应用领域,为岩溶发育理论研究提供了新的角度,同时为深埋岩溶隧道建设的危险性评价及引发的环境负效应研究提供理论指导。     

岩溶充水矿床系统的信息反馈及治理对策问题

岩溶充水矿床的评价和治理历来是个难题,根本的原因在于岩溶水系统的结构特点是由复杂的岩溶含水介质所决定,故人们对它的输入(补给条件)和输出(排泄方式和量)的转化,对它的调蓄功能难以掌握,以致一些岩溶大水矿床的水量评价和治理长期存在较大的分歧。 本文就系统论角度,将岩溶充水矿床作为一个可控系统。通过对“系统”输出信息反馈分析,探讨岩溶水系统的输入状态和系统结构的方法,针对“系统”     

单斜构造岩溶含水层及其岩溶渗漏条件分析——以湖北溇水江坪河水电站河湾地块为例

通过对湖北水江坪河水电站河湾地块寒武系下统龙王庙组上段(∈ 21）单斜岩溶含水系统的水动力、温度、水量均衡以及岩溶发育特征分析,提出在单斜岩层中存在2层岩溶结构和2层岩溶水系统,上层岩溶水系统的水位高于正常蓄水位( 475m) ,而深层岩溶水系统的水位低于正常蓄水位( 475m)。在建库条件下,库水可通过深层岩溶水系统向河湾下游径流排泄,即河湾地块存在岩溶渗漏问题。该结论已得到深孔勘探以及钻孔彩色录像初步查证。