表层岩溶带及其水循环的研究进展与发展方向

表层岩溶带是现代岩溶学一个很重要的概念,表层岩溶水对于解决西南岩溶山区居民的干旱缺水问题具有重要意义。近年来,不但揭示了表层岩溶带的特征、形成的动力条件机理及其含水层特征、开展了表层岩溶的自动化监测、研究了表层岩溶水与生态环境的相关性,还对西南表层岩溶水资源进行了初步评价。今后一段时期内表层岩溶水的主要研究方向是开展表层岩溶水与管道水的耦合关系研究、生态环境调蓄表层岩溶水的功能研究及表层岩溶水资源评价。      

融合生态学和提升岩溶水数值模拟技术的国际前沿研究

岩溶水由于其脆弱性和非均质性被认为是水文地质领域的重点研究方向。2015年6月在英国伯明翰大学举办的岩溶水国际会议吸引了世界上100多位长期从事岩溶水研究的学者参加,会议从岩溶地质、岩溶水模拟、特殊生态系统、岩溶环境以及水文地质技术方法五个方面进行研讨,提出了很多新认识。例如利用岩溶水模拟进行管道位置的预测;发展分布式混合水流模型已经成为岩溶水模拟的主流;开展岩溶含水层地下生物多样性的调查;注重岩溶环境的评价、科普和保护的衔接等。未来岩溶水研究的动向具有以下特征:（1）岩溶水的研究范畴将扩大到生态学领域;（2）岩溶水模拟的精度将得到显著提高;（3）与人类健康有关的岩溶环境得到更多的关注。为此建议中国地质调查项目跟上国际岩溶水研究的形势,提高地质调查成果的科技含量,尽快实现模型化,增强服务社会的功能。      

融合生态学和提升岩溶水数值模拟技术的国际前沿研究北大核心CSCD

岩溶水由于其脆弱性和非均质性被认为是水文地质领域的重点研究方向。2015年6月在英国伯明翰大学举办的岩溶水国际会议吸引了世界上100多位长期从事岩溶水研究的学者参加,会议从岩溶地质、岩溶水模拟、特殊生态系统、岩溶环境以及水文地质技术方法五个方面进行研讨,提出了很多新认识。例如利用岩溶水模拟进行管道位置的预测;发展分布式混合水流模型已经成为岩溶水模拟的主流;开展岩溶含水层地下生物多样性的调查;注重岩溶环境的评价、科普和保护的衔接等。未来岩溶水研究的动向具有以下特征:(1)岩溶水的研究范畴将扩大到生态学领域;(2)岩溶水模拟的精度将得到显著提高;(3)与人类健康有关的岩溶环境得到更多的关注。为此建议中国地质调查项目跟上国际岩溶水研究的形势,提高地质调查成果的科技含量,尽快实现模型化,增强服务社会的功能。     

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。     

西南岩溶区岩溶水有效开发利用规划分区

我国西南岩溶地区由于自然地理、地质构造背景特征,造成了岩溶水补给、径流、排泄及动态的差异,以及在开发利用岩溶水资源的方式和途径上的不同。本文以岩溶水赋存条件及其地质环境条件为基础,依据岩溶水的富水性、开发意义、开发的紧迫性以及开发方式和社会效益,进行岩溶水有效开发利用规划分区,为该地区的岩溶水有效开发提供参考。      

交口县岩溶地下水资源量估算

在综合考虑岩溶水存储条件及水动力条件的基础上,对山西省交口县的岩溶地下水资源进行了合理的分区,根据岩溶水分布特征及其地质、水文地质、水动力等条件,交口县裂隙岩溶水分布为郭庄泉岩溶水区和十字崖岩溶水区,并在分区的基础上对岩溶地下水资源量进行了估算,交口县岩溶地下水资源量为8 878.5万m^3/a。     

西南地区岩溶水源地类型及开发技术条件

明确了岩溶水源地的定义,并提出了新的岩溶水源地分类方案。首先按岩溶含水层的埋藏分布、岩溶水出露状态,将岩溶水源地划分为天然出露的岩溶水源地及隐伏的岩溶水源地两大类。然后再根据岩溶水源地的岩溶含水介质特征（导水和赋水空间形态、结构及水动力特征）进一步将天然出露的岩溶水源地划分为暗河、泉、表层泉三个亚类,将隐伏的岩溶水源地划分为饱水带富水块段、表层带富水块段两个亚类。并研究评价了各个类型的岩溶水富集规律、动态特征、岩溶水资源、开发技术条件。      

北京西山泉域岩溶水系统特征探讨

北京西山地区岩溶地下水主要以相对独立的岩溶地下水系统进行循环,其水文地质条件、系统结构模式及其水资源的重要性等,在北方具有代表性。文章主要以北京西山鱼谷洞泉域岩溶水系统、黑龙关泉域岩溶水系统、玉泉山泉域岩溶水系统为研究对象,从岩溶含水层结构、地下水循环、地质构造等方面,总结出北京西山泉域岩溶水系统特征主要为:双层含水层结构、多个子系统构成且多点排泄、系统内岩溶水转化关系复杂多样、岩溶水富集带及系统边界集中在逆冲断层处。      

湖南省岩溶水基本特征及其资源初步评价

我省岩溶水主要分布在湘西北武陵山脉、湘中丘陵盆地及湘南山丘区,面积约60235平方公里。岩溶水的赋存严格受地层岩性、地质构造、地势地貌等因素控制。岩溶发育的地层为古生界和中生界的碳酸盐类沉积岩。由于受频繁的构造运动的影响,使岩溶发育具有多期性。岩溶地貌类型的划分与岩溶发育程度,岩溶水的富集有密切联系。根据水力特性,我省岩溶水可划分为裂隙—溶隙型、溶洞型、裂隙溶洞型三种基本类型。岩溶水富水性与含水层岩性、厚度、岩溶发育程度和岩溶类型(裸露型、覆盖型、埋藏型)有关。岩溶水的补给、迳流、排泄条件及动态变化有明显的地域性差异。岩溶水水化学成分稳定,水质优良。岩溶水资源的评价是在全省地下水天然资源评价的基础上进行的,采用渗入补给量法、迳流模数法、岩溶大泉及地下河流量汇总法进行初步评价。概算结果,全省岩溶水天然资源量为263.346亿立方米/年,枯季资源量为110.748亿立方米/年。     

咸阳渭北岩溶水开发利用现状及保护对策探讨

咸阳市渭北地区浅层地下水资源贫乏,分布不均,但该地区深部蕴藏着大量水质优良的岩溶地下水,开发利用前景较好。在分析咸阳渭北地区岩溶水分布概况、区域水文气象和水文地质条件的基础上,对区域岩溶水开发利用现状及存在问题进行总结归纳,并提出科学的保护对策。研究结果认为:咸阳渭北地区岩溶水主要分布在乾县、礼泉、泾阳、三原的北部和永寿、淳化南部的山区,岩溶水属于覆盖性岩溶水,具有埋藏深、无统一地下水面、多具承压性、水循环较差、富水性不均匀等特点,开发利用过程中存在对岩溶水分布和水资源量掌握不清、政府层面岩溶水保护与利用专业规划欠缺和成井工艺不规范等问题,严重影响岩溶水的开发利用和管理保护。应在远期科学利用与保护中采取编制岩溶水保护和利用规划、加强岩溶水开发利用的监督管理等措施,科学合理开发利用咸阳渭北岩溶水,保证区域水资源可持续发展。     

鲁西南邵庄-双庙水源地地下水环境质量现状评价

按照单项组分、综合评价法,对邵庄-双庙水源地第四系孔隙水和寒武-奥陶系岩溶水环境质量现状进行了评价。第四系孔隙水,总体上,以京杭运河为界,运河以西水质较差,运河以东地区、邵庄、双庙水源地所在地段水质较好;蜀山背斜岩溶水系统内大多地段岩溶水水质较好,邵庄水源地岩溶水水质良好,其它地段及双庙地垒岩溶水系统岩溶地下水质量普遍较差。     

北京岩溶水系统划分及特征分析

岩溶水是北京市重要的战略后备水源,在城市供水方面发挥了重大作用,岩溶水系统划分对于掌握岩溶水资源、合理开发利用岩溶水是至关重要的。本文结合地质构造、地形地貌、水文地质条件,考虑含水岩组的连续性、不同级别地表水分水岭、地质构造的水文地质性质,将北京地区划分为3个一级岩溶水系统、7个二级岩溶水系统、16个三级岩溶水系统。其中隐伏型岩溶水系统无裸露的可溶岩或零星分布,天然资源少,地下水径流方向主要受开采影响,与上覆孔隙水有密切的水力联系。山前型岩溶水系统可溶岩分布于山区和平原,岩溶水天然补给资源丰富,含水层厚度大、分布广,调蓄能力强,开发利用程度高,排泄区有明显的阻水边界,储水能力强。山区型岩溶水系统可溶岩分布于山区,地下水向河谷、低洼处径流,排泄速度快,储存能力差,开采井零星分布,开发利用程度低。     

江苏徐州新生街岩溶塌陷形成条件及与岩溶水水位变化的关系探讨

新生街是徐州地区岩溶塌陷最严重的区域,20世纪80~90年代的岩溶塌陷造成严重的经济损失和不良社会影响。文章在以往岩溶塌陷勘察工作的基础上,结合最新调查成果,逐一梳理岩溶塌陷的形成条件(地质条件、覆盖层条件、岩溶发育条件、水动力条件),揭示了徐州新生街岩溶塌陷的成因模式及触发因素,根据监测数据,识别岩溶塌陷与岩溶水水位变化的关系。文章认为,新生街岩溶塌陷是发生在废黄河断裂带内,发育有向上开口的溶洞,该区域既是岩溶水强径流带,又是岩溶水的天窗补给区,第四系覆盖层为单层砂性土结构。超量开采岩溶水是岩溶塌陷的诱发因素,岩溶水水位降至基岩面下急剧上升时段是岩溶塌陷较活跃的时期,岩溶塌陷都发生在岩溶水水位降落漏斗的区域内。     

稳定同位素在太原地区岩溶水资源研究中的应用

对太原地区的岩溶地下水进行了大量稳定同位素研究后,得出了西山岩溶水与浅层水混合线的公式为;δD=5.6δ18O-16.1。这条混合线与雨水线的交点给出了未混合前西山岩溶水的δD=-75.6‰,δ18O=-10.7‰。从而计算出浅层水对晋祠岩溶泉的补给量约为36％。根据D、O、S稳定同位素数据及水化学特征,可把太原地区岩溶水划分为两个系统——西山岩溶水系统及东山-北山岩溶水系统,兰泉属于东山系统。硫同位素数据表明,这两个岩溶水系统之间存在着水力联系,即有一部分来自西山的岩溶水补给了兰泉。      

岩溶隧道涌水及其专家评判系统

在我国岩溶区许多的铁路、公路隧道及水工隧道的修建中,遇到大量的岩溶涌水、突泥问题,给工程施工和运营带来很大危害。基于岩溶水文地质学的最新理论和国内外工程实践,结合作者多年实践经验,提出隧道岩溶涌水专家评判系统。该系统认为岩溶隧道涌水是隧道与岩溶水系统在四维时空交汇的结果,因此,必须根据隧洞揭露的强岩溶层、岩溶水系统分布、水动力分带、岩溶结构面分析确定涌水的可能性及性质。在此基础上,根据岩溶水动态计算动态涌水量。      

陕北能源化工基地岩溶水赋存条件及其影响因素

岩溶水是解决陕北能源化工基地用水的重要水源之一。为了合理地开发岩溶水资源,依据大量的勘探钻孔和抽水试验资料,分析了区域和陕北能源化工基地岩溶水的赋存条件,认为研究区岩溶水的赋存和富集主要受地层岩性、构造条件和水文网的影响。岩溶水主要赋存于奥陶系中统上马家沟组和下马家沟组碳酸盐岩中,其他层位岩溶发育程度低,岩溶水贫乏。受断裂、褶皱构造的控制和黄河排泄基准面的影响,岩溶水在黄河沿岸的府谷县天桥至清水川口段富集,可建成清水川、浪湾和天桥3个集中供水的岩溶水源地。     

.陕北能源化工基地岩溶水赋存条件及其影响因素

岩溶水是解决陕北能源化工基地用水的重要水源之一。为了合理地开发岩溶水资源,依据大量的勘探钻孔和抽水试验资料,分析了区域和陕北能源化工基地岩溶水的赋存条件,认为研究区岩溶水的赋存和富集主要受地层岩性、构造条件和水文网的影响。岩溶水主要赋存于奥陶系中统上马家沟组和下马家沟组碳酸盐岩中,其他层位岩溶发育程度低,岩溶水贫乏。受断裂、褶皱构造的控制和黄河排泄基准面的影响,岩溶水在黄河沿岸的府谷县天桥至清水川口段富集,可建成清水川、浪湾和天桥3个集中供水的岩溶水源地。     

平凉市灰岩岩溶水赋存规律探讨

在研究岩溶水系统及岩溶水赋存条件、运动特征的基础上 ,对平凉市灰岩岩溶地下水的富水规律进行了探讨 ,对今后在该区进行岩溶水勘查有一定的指导意义。     

北京西山黑龙关泉域岩溶水系统边界与水文地质性质

北方岩溶水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。开展岩溶水系统研究的首要任务是确定系统边界位置及其水文地质性质。以北京西山黑龙关泉域岩溶水系统为研究对象,采用地质学、岩溶动力学、流体动力学、水文地球化学、地球物理勘探等方法,确定黑龙关泉域岩溶水系统是由南部大石河背斜岩溶水子系统和北部百花山向斜南翼岩溶水子系统2个次级系统组成;其含水岩层分别为蓟县系铁岭组、雾迷山组和青白口系景儿峪组、奥陶系、寒武系碳酸盐岩。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、岩溶含水层深埋滞流性边界等类型。     

蜀南地区茅口组古岩溶缝洞系统与地层水化学性质的关系

在总结和分析451口井地层水测试资料的基础上,对蜀南地区茅口组地层水矿化度和水型特征进行研究,结合钻井、地震、测井等资料,系统总结了古岩溶的垂向分带模式,阐述了各岩溶带在剖面上的发育特征,并对不同化学性质的地层水的储存方式进行了分析。结果表明:该区地层水矿化度普遍较低,变化范围大,矿化度分布特征与地层水势能有关。CaCl2型地层水矿化度较高,具正向浓缩、深变质、渗流缓慢等特征,NaHCO3型、Na2SO4型、MgCl2型水矿化度较低,其出现与岩溶作用有关,所在地区的地层水性质不活跃。古岩溶带在垂向上可分为:表层岩溶带、垂直渗流岩溶带、水平径流岩溶带和深部潜流岩溶带,不同岩溶带特征各异。CaCl2型水的形成与大气淡水淋滤、地层压实释水和埋藏变质作用有关,以深层滞留水方式赋存于地层孔隙中,低矿化度水则以封存水方式储存于岩溶封闭体中。