兰村泉域岩溶水位动态遗传回归模型与岩溶地下水保护

近年来对兰村泉域岩溶地下水的大规模开采导致了兰村泉断流、泉域地下水位大幅下降等一系列问题。本次研究在分析兰村泉域1960年到2003年间岩溶地下水动态特征的基础上,建立该区地下水位动态遗传回归模型,定量分析了各种影响因素对系统岩溶地下水位动态的作用强度。最后,提出了包括削减人工开采、增加入渗补给等保护兰村泉域岩溶水的对策和方案。     

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下水位对降雨信号的响应存在滞后现象,自补给区至排泄区滞后时间逐渐延长,补给区地下水位与降雨具有更好的线性相关性.交叉振幅分析结果表明补给区地下水流中快速流约占20%~30%,而在排泄区快速流占比减少至2.5%~10.0%.岩溶含水系统地下水动力条件主要受岩溶发育程度等介质内部结构影响,济南泉域岩溶含水层岩溶发育程度较低,含水介质和水流通道以岩溶裂隙为主,地下水运动以基质流为主.      

兰村泉域岩溶地下水水位多元回归模型研究

兰村泉域地下水是太原市工业、农业和城市生活供水的主力水源,采用多元线性回归模型研究了兰村泉岩溶地下水水位,分析岩溶地下水水位与诸多因素之间的相关关系。结果表明:影响岩溶水水位变化的因子主要包括:大气降雨入渗补给量、汾河入渗补给量、泉域开采量、向盆地孔隙水的侧向排泄量。根据不同水平年不同保证率下的补径排关系,对泉域的岩溶水水位进行预报分析。     

天桥泉域岩溶水系统水动力场、水化学场特征分析

通过对天桥泉域岩溶水系统水动态和降雨量资料、万家寨水库水位与岸边岩溶水水位动态关系以及岩溶水化学成分进行研究分析,确定了研究区岩溶地下水的流动方向和强径流带的分布位置;总结出了动荡型、滞后型和消耗型三种类型的岩溶水动态变化特征,得出黄河岸边岩溶钻孔水位与水库水位变化同步等结论。在此基础上,对黄河进行了分段渗漏量计算,渗漏量可达6. 926m3 /s;绘制出了反映天桥泉域岩溶水化学成分变化的水化学三线图。      

山西太原晋祠—兰村泉水复流的岩溶水文地质条件新认识

晋祠泉和兰村泉是山西著名的岩溶大泉,受自然条件变化和人类活动的影响,两个泉于20世纪末相继断流。针对山西省政府提出的要使晋祠、兰村泉水复流的生态修复目标任务,文章在泉域水文地质调查基础上,就泉水复流密切相关的四个关键性岩溶水文地质条件问题开展研究并提出了新认识。核实了目前划定的晋祠—兰村泉域边界,依据最新资料对现行的晋祠、兰村泉域边界提出了7处修正,修改后晋祠泉域面积由2 030 km2变为2 713 km2,兰村泉域面积由2 500 km2变为2 614 km2。汾河二库在蓄水后库区的主体部分划归到晋祠泉域而非兰村泉域,其渗漏补给是造成近年来晋祠泉域区域岩溶地下水位大幅回升的主要原因。确定了晋祠泉域内盘道—马家山断裂带是一个岩溶水强富水带,也是岩溶地下水从北部中、上寒武统含水岩组向南部中奥陶统含水岩组的转换带。圈定了晋祠泉域:玉门河南峪村—杜儿平煤矿东侧—官地矿与白家庄矿交界处—龙山—明仙村东—晋祠泉的岩溶地下水强径流带。这些认识是开展晋祠—兰村泉域岩溶地下水资源评价、地下水开发管理和保护的基础,更是制定晋祠、兰村泉水复流方案的重要依据。     

湖南洛塔饱水岩溶带地下水动态分析

湖南洛塔为一典型的溶丘洼地型岩溶区.本文利用近几年水环境监测资料,进行饱水岩溶带地下水的动态研究,认为影响岩溶地下水动态变化特征与降水、生态环境和土地覆盖程度等因素相关.降雨强度与地下水动态变化量呈正相关关系;植被、土壤的覆盖程度与地下水的动态变化幅度、降雨动态滞后时效性呈正相关关系.     

丽江黑龙潭地下水系统温度场特征研究

研究旨在通过地下水温度场的特征来推导岩溶泉域的地下水活动,并验证岩溶地下水系统划分的合理性,文章以黑龙潭岩溶泉域为例,采用对比分析等手段,对泉域地下水温度的时空变化特征进行研究,并探讨各变化特征的指示意义。结果表明：在空间分布上,泉域内地下水温与高程呈反比关系;在时间分布上,降雨作为引起地下水温度变化的主导因子,汛期补给区入渗增加后引起地下水温升高,同时大量的补给加快了地下水径流速度,致使排泄区地下水温降低。此外,还根据不同岩溶系统地下水温度场的差异性特征及其指示意义,验证了黑龙潭泉域系统划分具有合理性。     

兰村泉域地下水污染原因及可持续开发利用对策研究

为确保兰村泉域地下水资源的可持续开发利用,在现场踏勘及有关资料分析的基础上,对泉域地下水污染原因进行了研究。结果表明,兰村泉域地下水污染与以下因素有关:(1)污染物入渗;(2)地下水开采;(3)水环境化学条件变化;(4)部分地区地下水原生本底值异常。提出了泉域地下水可持续开发利用对策。研究成果为兰村泉域地下水资源保护与管理提供科学依据。     

山西省地下水动态分析

根据山西省地下水开发利用的实际,对盆地区、岩溶泉域及重点开采区地下水动态进行了分析,并对岩溶大泉泉流量及地下水漏斗区的发展变化趋势及影响因素做了重点研究,提出了地下水保护的意见。     

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。      

北方岩溶大泉地下水系统的圈划:以太原盆地东西山地区为例

运用地下水系统分析理论, 以山西省太原盆地东西山地区为实例, 利用GIS技术对区内岩溶大泉地下水系统进行了圈划.运用岩相古地理、地质构造和水文地质分析方法, 首次提取了研究区岩溶含水系统的区域隔水底板等高线、边山断裂两壁投影图及岩溶水系统图等定量或半定量水文地质信息, 圈划出了东西山岩溶水系统的局部饱水带、饱水带和碳酸盐岩非饱水带.研究结果表明, 西山地区兰村泉、晋祠泉属于同一个岩溶子系统; 西冶泉岩溶子系统是相对独立的岩溶水系统; 东山基岩山区大部分属于娘子关泉岩溶子系统, 且东山岩溶水子系统与盆地地下水有密切水力联系而与兰村泉-晋祠泉岩溶子系统无直接关系.这些为模拟盆地地下水系统和评价北方岩溶地下水资源提供重要的科学依据, 对前人就太原盆地边山岩溶水系统边界的确定和内部结构的划分提法有了新的认识.      

太原市兰村泉域保护刻不容缓

太原市兰村泉域保护刻不容缓尹宝福，孙中惠（太原市水利局）太原市兰村泉域是山西省Ⅰ级泉域保护区。泉域位于太原市北郊及阳曲县境内，泉域保护区内有地下水资源约５４．７万ｍ￣３／ｄ，现已超采，为６２万ｍ￣３／山其中，供应城市居民生活用水的枣沟、兰村、西张三大...     

我国南方表层岩溶带及其对岩溶水的调蓄功能

表层岩溶带是地表强烈岩溶化过程的产物,为表层碳酸盐岩各种岩溶个体形态和微形态组合构成的不规则带状的岩溶带,在我国南方岩溶区广泛分布。表层岩溶带对岩溶水的调蓄表现在两个方面: 一是增加入渗补给量;二是延缓降雨后雨水在岩溶水系统停留的时间,并形成了表层岩溶泉。表层岩溶带对岩溶水的调蓄功能大小主要与表层岩溶带的结构、岩层产状、地表覆盖情况和降雨性质有关。石漠化环境与森林环境的表层岩溶带对岩溶水的调蓄功能差异很大。石漠化地区,表层岩溶带泉的出流时间短,动态非常不稳定;表层岩溶带对岩溶管道泉调蓄能力弱,泉水动态与降雨动态一致。森林环境表层岩溶泉则多为常流泉,水文动态比较稳定。表层岩溶带形成的表层岩溶泉为开采深部岩溶水困难的峰丛山区的居民饮水提供了重要的水源,但只有恢复了岩溶石山区森林生态,才能实现表层岩溶泉应有的供水功能。      

山西太原西山汾河二库的泉域归属及其渗漏量计算

山西省汾河二库是建于汾河中上游的一座大型水库。由于水库处于晋祠兰村泉域交界地带的碳酸盐岩河段,水库蓄水并淹没了天然条件下出流的悬泉寺泉群,造成库区岩溶水文地质条件发生根本性改变,直接影响到泉域岩溶水的水资源评价、开发管理和以泉水复流为目标的生态修复的措施制定。本文针对汾河二库修建后的以下两个问题开展了讨论。第一,利用最新调查与勘探资料分析二库修建对岩溶水文地质条件的影响,并对二库库区的泉域归属问题进行了划定,认为悬泉寺泉水的出流受控于汾河河谷内向西倾斜的下奥陶统区域相对隔水层的阻水作用,汾河二库蓄水水位提高近40 m,天然条件下挟持于晋祠-兰村泉域间相对独立循环的悬泉寺泉域降落漏斗被“充满”,泉水消失,形成对岩溶地下水渗漏反补给,水库渗漏水量通过中奥陶统主要进入晋祠泉域,汾河二库以寺头-下槐间下奥陶统出露的地段为界,下槐泉以上划归晋祠泉域,下槐泉以下则划归兰村泉域;第二,利用二库上游寨上水文站、下游的上兰村水文站资料和二库蓄水水位系列资料,由均衡法建立了二库蓄水水位与渗漏量之间的非线性方程,并据此预测,当二库水位提高至905.7 m时的渗漏量为2.862 m3·s-1,而对兰村泉域岩溶水及山前西张水源地的补给量有限。      

湘西洛塔表层岩溶泉的生态环境类型及水文特征

岩溶石山区表层岩溶带的调蓄功能可有效控制石漠化的加剧并为严重缺水地区提供饮用水。文章以湖南洛塔为例,在大量的野外调查基础上,通过对洛塔岩溶区表层岩溶系统生态环境与表层岩溶泉水文特征的对比研究,按生态环境属性将表层岩溶泉分为三种主要类型:森林环境表层岩溶泉、石漠化环境表层岩溶泉及石漠化-森林过渡环境表层岩溶泉。详细论述上述三种表层岩溶泉的发育条件与水文特征:森林环境表层岩溶泉具有持续稳定的水文动态与流量;石漠化环境表层岩溶泉流量与降雨量相对应,动态极不稳定;石漠化与森林过渡环境表层岩溶泉流量排泄峰值具有随泉域植被覆盖率增加而缓和的趋势。按照环境类型对表层岩溶泉进行分类,可直观地显示其特殊的水文特征,有助于岩溶泉的合理开发和综合利用。     

岩溶地下水位对降雨响应的时空变异特征及成因探讨——以广西桂林甑皮岩为例

岩溶地下水位对降雨响应具有时空变异性,甑皮岩遗址地下水动力系统结构的认识存在分歧。利用高分辨率降雨水位数据,将研究区分割为不同含水体,通过水位动态、相关分析、滑动窗口采样相关分析等方法,探讨岩溶地下水对降雨响应时空变异特征及成因。结果表明,岩溶强发育、扩散流导水的含水体水位对降雨的响应表现为缓升缓降,水位自相关性强;发育岩溶管道的含水体水位表现为陡升陡降,水位自相关系数衰减速率快,对降雨响应的滞后时间短,互相关函数图呈多峰型;岩溶发育的极不均匀性是造成空间响应差异的主要原因。雨季地下水位对降雨响应的滞后时间远小于枯季;雨季累积降雨量大、水位埋深浅、包气带长期处于饱和或者近饱和状态,降雨垂直入渗补给历时短;雨季暴雨频繁导致含水体地下水短期内形成较大水力梯度,径流补给速度加快。综合分析认为,甑皮岩遗址地下水动力系统由NE向岩溶管道、NS向管道-裂隙以及NE向强径流带3个子径流系统组成。     

大气降水与济南泉水动态变化的定量关系研究

济南保泉历经40多年历史,历年枯水期泉水一直受到断流威胁。针对济南泉水动态变化现状,采用相关分析法,研究不同时间尺度下大气降水与泉水动态的关系。研究表明:济南泉域岩溶地下水的主要的补给来源是大气降水,泉水位高低主要受降雨大小的影响;大气降水对泉水位的影响具有滞后性特点;不同时间尺度下累计降水量回归分析得出兴隆雨量站、燕子山雨量站对泉水位影响滞后时间较短;在现状开采条件下,当旬降雨量累计值大于17.58 mm时对泉水位回升有积极的影响。综合济南泉域岩溶水流向、各雨量站距泉的距离、降雨对泉水位影响的滞后时间、各雨量站降水大小与泉水位变幅的关系程度等方面,得出兴隆雨量站所在区域降雨对泉水位的影响较大,是适宜的保泉补源地,能达到科学补源保泉的目的。     

应用14C测年法确定太原市东山岩溶水年龄

东山岩溶水系统是兰村泉域的重要组成部分,查明其补给、径流、排泄关系,对兰村泉域水资源开发利用与保护有重要的指导意义。根据地质构造、地下水流场,将东山岩溶水系统划分为补给-径流区、转换带和汇水区。采集了岩溶水¹⁴C样品,根据测试值计算了系统内岩溶水年龄,并分析了其整体分布特征及成因。选取了5条具有代表性的路径,分析在径流过程中岩溶水年龄的变化过程。结果显示：从补给区到汇水区岩溶水年龄逐渐增大,在转换带由于现代水通过范庄断裂的补给,其年龄减小,接近现代水。将系统岩溶水划分为杨兴河补给-径流区、乌河补给-径流区、现代水补给区、大盂盆地汇水区及阳曲盆地汇水区。据此,将东山岩溶水系统分为杨兴河岩溶水子系统与乌河岩溶水子系统。     

广西灵水岩溶大泉水文地质条件

灵水泉为广西典型的构造型岩溶大泉,其泉域分布面积大,泉水具有出口多、流量大、动态较稳定等特点。近些年来,灵水泉出口流量呈现减少的趋势,而且水质也出现了轻微污染,引起当地政府的高度重视。为查明灵水泉含水介质特征与补给特性,综合采用地面调查、物探、钻探和地下水示踪等方法研究灵水泉岩溶管道分布特征,并圈定了灵水泉补给范围。研究成果表明: 灵水泉上游岩溶管道结构为网络状,管道规模不大,呈带状集中分布; 北部一带为该泉主要补给区,典型集中径流带长约8 km,宽200~700 m。根据同位素的高程效应,计算得出灵水泉补给高程为496 m,与圈出的补给范围高程相近,印证了调查结果。本研究可为制定灵水地下水资源的开发利用和保护方案提供依据。     

广西布泉地下河发育特征及连通性分析

为查明广西布泉地下河岩溶发育规律和分布特征,在1∶5万水文地质调查的基础上,对该区地下水水位动态进行长期观测和示踪,研究布泉地下河地表和地下岩溶发育特征,分析布泉河上游和中游各支流间的连通性。该区地表主要为峰丛洼地,溶蚀强烈,地下河管道主要沿断层展布,平面形态呈树枝型,剖面形态呈阶梯型。地下河中下游管道的地下水水位动态对降雨的响应滞后,上游管道及远离管道区的地下水水位动态对降雨的响应敏感。地下河上游和中游地下水平均流速分别为1 166 m/d和1 079 m/d,地下水总体径流速度较快,上游地下水的水力坡度大于中游。地下河上游管道分支较多,地下水连通性较复杂,中游主管道明显,连通性较好。