岩溶介质非均质性对钻孔水物化指标垂向变化的影响

岩溶介质具有较强的非均质性,其地表及地下的岩溶结构形态多样。通过对钻孔结构描述、钻孔水物化性质分析,不仅能够掌握区域上岩溶含水层的结构特征,而且对于岩溶地下水演化过程的揭示亦有重要作用。文章以桂林岩溶水文地质试验场西南部峰丛山区与峰林平原交界处的钻孔为例,通过野外便携式多参数仪原位测试钻孔垂向水物化指标（pH值、水温T、电导率EC）,探索浅部（地面以下约50 m内）地下岩溶较为发育条件下钻孔水物化指标的垂向变化特征,揭示岩溶介质非均质性对钻孔垂向水物化指标的影响。结果表明:岩溶地区小范围内不同钻孔间的水物化性质有所差异,且岩溶发育相似的钻孔（如ZK4/ZK5、ZK7/ZK8）,其水物化指标垂向变化具有一定的相似性,但不同指标（T、pH、EC）的变化幅度存在差异;钻孔水物化性质受到试验场区岩溶介质结构非均质性的控制,即岩溶介质结构影响了地下水的赋存条件和水力联系而导致水物化性质的差异;在对岩溶地区地下水物化性质进行研究时应充分考虑岩溶介质的非均质性特征,根据实际的水文地质条件选取具有代表性的钻孔含水段进行取样和监测。      

水-岩-气相互作用引起的水化学动态变化研究--以桂林岩溶试验场为例

利用多参数自动记录仪对桂林岩溶试验场的降水量、水位、水温、pH值和电导率进行了监测,数据采集间隔根据参数变化的程度由2min到1h不等。结果发现,岩溶裂隙水在洪水期间pH值呈降低趋势,而电导率呈升高的不寻常变化。与此相反,对于岩溶管道水,同样是在洪水期间,它的pH值是升高的,而电导率呈正常的降低。考虑到Ca2 和HCO-3分别为地下水中主要的阴阳离子(>90%),及它们与电导率的线性关系,计算得到了洪水期间方解石的饱和指数(SIc)和水的CO2分压(Pco2)的变化情况。发现洪水时裂隙水的Pco2高于正常情况的Pco2,而它的SIc值比正常情况低。与此相对,对于管道水,尽管同一洪水期间其SIc降低,但Pco2也降低。从这些结果,可以推断,至少有两个关键的过程控制着洪水期间的水化学变化。一个是雨水的稀释作用,另一个是水-岩-气的相互作用。然而,对于裂隙水来说,后者的作用可能更重要,即在洪水期间,高浓度的土壤CO2溶解于水中,则更具侵蚀性的水能溶解更多的石灰岩,从而增强水的电导率。而对于管道水,雨水的稀释作用更重要,因为研究区较高的pH和低电导率的雨水能更快地通过管道流出,所以,要了解岩溶系统水化学的变化,仅考虑水-岩相互作用是不够的,我们还必须重视CO2气体对岩溶系统中水化学变化的影响。总之,水-岩-气相互作     

桂林岩溶地下水14C年龄测定结果及分析

通过对桂林市孤峰平原部分水文地质钻孔的泥盆系上统融县组灰岩(D3r)和石炭系下统大塘阶白云岩、灰岩(C1d)溶蚀裂隙含水层进行岩溶水14C年龄分析测试,结果表明在与地表水或浅层地下水无直接水力联系的条件下,该岩溶地下水年龄一般都在3330aB.P.以上,且有随着深度增加而增大的趋势.该岩溶地下水年龄之所以偏大,主要是因为受制于其所处的地质环境的制约,水循环交替比较缓慢.     

岩溶管道结构影响泉流量变化的数值模拟研究

采用MODFLOW-CFP建立管道流数值模型,模拟岩溶含水系统在暴雨期的响应过程,以泉口流量峰值作为因变量,分别对控制管道结构的4个参数以及落水洞集中补给比例进行调整,研究管道结构如何控制泉流量变化过程。结果表明:管道直径、管壁渗透系数和落水洞补给比例对泉口流量峰值均表现为正相关,其中管壁渗透系数影响最大;管道弯曲度值较小时其增大促进出口流量峰值变大,当径流途径变长引起的流量减小幅度超过管壁面积变大引起的流量增大幅度时,流量峰值逐渐变小;管壁粗糙度在达到两个相对应的雷诺数临界值时水流状态发生突变,导致流量峰值也表现为两次突变。      

桂林岩溶湿地沉积物地球化学元素变化的环境影响因子分析

湖泊湿地的环境演变受到多种因素作用的影响。本研究采集桂林岩溶湿地寺湖沉积物,分析了该地区近450年来导致环境变化的影响因子。对岩芯的地球化学元素进行了主成分分析,得出沉积物的化学组成主要受控于流域过程的侵蚀程度、径流与成岩作用强弱、区域背景和人类活动等4个影响因子。其中区域背景和人类活动影响因子所占比重较小,但近年来人类活动影响因子数值迅速增大,表现为磷元素沉积通量迅速增大。地球化学元素含量的变化具有明显的阶段性特征,表明不同的阶段影响因子的作用也不一样。     

水生植物对岩溶水化学日变化的影响——以桂林岩溶水文地质试验场为例

以桂林岩溶水文地质试验场为研究点,以研究水生植物对岩溶水化学日变化的影响为目的,着重研究水葫芦和水藻对岩溶水的pH、电导率、溶解氧含量、方解石饱和指数以及CO2 分压日变化的影响。试验结果表明: 在不同水生植物生长的岩溶水中,水化学的日动态变化规律是不同的。在水藻生长的水池出水口处,水的pH、电导、溶解氧含量、饱和指数以及CO2 分压所受的影响主要以水生植物的光合作用为主;而在有水葫芦生长的岩溶水中,水生植物的光合作用影响降低,而温度和根呼吸作用的影响增强。在以桂林岩溶水文地质试验场S31号泉水池出水口堰板处和堰板下游约3m 处为监测点试验时,试验结果表明其水生植物的影响占70%以上,强于温度作用的影响。      

利用SWMM模型模拟岩溶峰丛洼地系统降雨径流过程——以桂林丫吉试验场为例

文章以桂林丫吉试验场为例,验证是否可以利用SWMM模型模拟以管道为主的岩溶峰丛洼地系统降雨径流过程.以洼地为单元,把研究区概化为由管道相连的6个次级汇水流域,选择Green-Amp人渗计算方法,同时考虑包气带裂隙水对管道的补给,运行SWMM模型计算出研究区管道总出口S31泉的流量曲线.结果显示:模拟流量变化过程与实测流量变化过程基本一致.说明该模型可以用来模拟岩溶峰丛洼地地区降雨径流过程.经验证,模拟时段内S31泉总量相对误差为19.1%.     

岩溶地区公路路坡重金属污染垂向变化特征研究

随着公路交通业的发展,汽车尾气对周围环境的影响也越来越大,公路边坡污染问题也越来越受重视。对于岩溶区路侧的横向污染变化,在其它文献中已有报到,本文着重研究岩溶地区路坡垂向上汽车尾气的重金属污染。文章以贵新路为例,分析了公路边坡土壤重金属污染物的垂向污染状况和变化规律,得出了路坡重金属污染的富集带约分布在距地面5m处,随着高度的增加污染物含量减少,但到了路坡坡顶又出现小幅增高现象,这有可能与汽车尾气卷扬和淀积效应有关。      

基于CFP的岩溶管道流数值模拟研究——以桂林寨底地下河子系统为例

为了描述岩溶多重含水介质存在非达西流问题,研究管道流CFP模型在岩溶区数值模拟中的应用。在分析管道流CFP基本原理的基础上,通过建立概念模型算例(5个管道,上下临界雷诺数分别为2 000和4 000),探讨不同管道水文地质参数对出口流量及水流状态的影响,并对参数敏感性进行分析,最后将CFPM1模型应用于广西寨底岩溶地下河系统,探讨在实际应用中的管道流模型适用性。概念模型结果表明,参数敏感度从大到小依次为:管道直径、水力梯度、管道渗透系数、弯曲度及粗糙度,流量与雷诺数随管道参数增大而增大,水流状态从层流变为紊流。寨底岩溶管道流模型中3个观测井及地下河出口实测流量表明CFPM1能较好地模拟出岩溶地下水水位变化趋势。得出结论:CFPM1管道流模型允许岩溶管道与基岩含水层进行水流交换,能够较好地刻画岩溶区管道介质非达西流特征,但管道参数获取较为困难,且不能刻画岩溶管道形态变化。该方法具有一定通用性,可为实际应用提供指导。     

以控制地面沉降为约束的地下水资源评价--以上海地区为例

以上海市区第V承压含水层(埋深约350m)以上的整个第四系松散沉积层为研究体,将上海地下水系统作为一个完整且不可分割的系统来研究.由于开采地下水资源引起地下水系统内部物质能量变化,因而产生一系列的环境地质问题(如地面沉降、地下水位下降、资源开采条件恶化等).根据研究区地下水系统特征和已有的研究程度,在技术方法和途径上,着重研究上海地区第四系含水层结构、水文地质工程地质条件,建立水文地质工程地质概念模型;在此基础上建立以地下水资源开采量最大、水位降幅及地面沉降较小、社会经济效益较好为目标的地下水拟三维渗流一维地面沉降的评价与管理模型,并为我国大中城市(特别是在诸如开采地下水引起的地面沉降问题的地区)的地下水资源评价与管理提供可借鉴的经验和方法.     

平寨坝址左岸岩溶发育规律及其对建坝条件的影响

地层岩性、水文地质、地质构造对平寨坝址的工程地质条件起着主要作用。从岩溶形态入手 ,对平寨坝址左岸岩溶的分布规律进行了研究 ,指出主要岩溶形态如洼地、漏斗、落水洞等在平面上呈带状分布 ;溶洞在垂向上具成层性、空间展布上具方向性以及平面分布具差异性等分布规律。对影响岩溶发育的因素进行了探讨的结果表明 :(1)灰岩的纯度越高、岩层越单一、层理的厚度越大 ,岩溶越发育 ;(2 )褶皱控制岩溶系统整体发育的方向、控制溶洞发育部位、规模及形态 ;(3)裂隙的发育程度和延伸方向决定岩溶发育的程度和发展方向。在岩溶发育规律的基础上对坝址左岸岩溶进行了如下预测 :(1)坝址左岸表层岩溶发育较强 ,岩体内部发育较弱 ;(2 )在坝轴线附近隐伏大规模溶洞的可能性较小 ;(3)平寨坝址河床深岩溶不发育。最后探讨了岩溶发育对建坝可能产生的渗漏与稳定性降低等问题     

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。      

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。      

关于浦东白莲泾中威工地地基渗水涌砂的处理

本文介绍了用深层搅拌桩作围护桩挡土挡水时,因桩质量不好,造成边坡渗水涌砂,采用压密注浆法,处理渗水涌砂的经验。     

岩溶地区水资源承载力指标体系及其理论模型初探

系统地论述了区域水资源承载力的概念、特性,并阐述了岩溶地区水资源承载力的特点,构建出岩溶地区水资源承载力的指标体系,把LOGISTIC曲线应用于岩溶地区水资源承载力的研究,最后借助于该模型用清镇市水资源统计资料对该地区水资源承载力进行预测,得到了较好的效果。      

鄂西清江水布垭坝址高陡斜坡稳定性研究思路

鄂西清江水布垭坝址高陡斜坡稳定性研究按如下思路进行;从野外地质调研入手,详细研究斜坡的地表变形特征,深部变形特征及斜坡变形组合模式;运用层次分析方法对各影响因素进行计算,确定各因素对斜坡稳定性贡献的大小;选择典型地质剖面,分别建立岩体力学模型,运用有限元及离散元方法进行模拟,确定坝址斜坡变形破坏机制模型,运用胡限平衡法,概率法对所选择的典型地质剖面进行稳定性计算。在以上各步的基础上设计高陡斜坡的防     

鄂尔多斯盆地北部古岩溶储层流体-岩石系统孔隙发育规律及成岩圈闭定量预测

在化学动力学及热力学、流体动力学和弥散动力学等理论的基础上,建立古岩溶储层岩溶斜坡地质模型和数学模型,对模型的承压流、潜流模式流体岩石系统进行动力学模拟研究,得出岩溶斜坡剖面上孔隙发育带和孔隙充填带的有利区,并探讨形成成岩圈闭的形成机理、模式和有利部位。     

华北平原地下热水形成条件与赋存特征

本文分两部分,第一部分扼要评述华北平原地质条件与地热背景,指出华北平原具盆地地质结构,和具有较高的区域热流与较高地温梯度背景,二者的结合有利于地下热水的形成与富集。第二部分对本区三大热水层组(上第三系、下第三系、震旦系及下古生界)分别进行评述,结合上下第三系建造,岩相类型沉积介质条件以及震旦系与下古生界碳酸盐岩岩溶发育特征分析研究了各热水层组的特点。指出上第三系热水层与岩溶层热水作为地热能资源利用有实际意义,在开发条件上,古潜山地段比较优越。     

基于光释光测年的中国黄土中氧同位素阶段2/1和3/2界限位置及年代的确定

文章简要总结了近几年来在确定黄土中氧同位素阶段2/1和3/2界线位置、年代以及与此相关的光释光测年方面的最新进展。在黄土与全球变化的研究中,更新世与全新世界线的位置及其年代的确定始终难于解决。常用的方法是用磁化率曲线来定性确定这一界线,而其年代则从别处引用。近几年来光释光测年的一些最新进展为黄土高分辨率的光释光年代序列提供了条件,基于高分辨率光释光测年的沉积速率模型较好地解决了这一难题。由于冰期时黄土沉积速率较高,而间冰期(或间冰阶)时沉积速率相对较低,沉积速率模型认为,沉积速率变化的拐点即是冰期和间冰期的界线。运用这一模型,测算得出甘肃省临夏盆地塬堡剖面氧同位素阶段2/1和3/2界线的年代分别为13148±1115ka和2518±211ka.