贵州省岩溶区管道流及其水动力特征

管道流是岩溶地区特有的地貌水文现象,它是岩溶双重含水介质和二元结构典型表现,具有相当的特殊性和复杂性。本文从岩溶地貌和管道流的补给特征入手,阐述管道流的水动力特征,认为管道流水文特性是受管道结构、补给方式和路径所控制的。文中着重介绍利用流域上游地下水库进行水脉冲试验分析地下河系结构、管道分水比例以及水动力参数的方法和分析结论,这对深入研究岩溶管道流具一定的理论意义和实用价值。      

岩溶管道水系统灰模型建立与分析——以贵州仁怀长岗为例

岩溶管道水系统为信息不确定的灰系统。本文依据贵州仁怀长岗出水洞地下河系统的流量动态长观资料,应用灰色系统理论原理,对岩溶管道水内在特征关联性进行分析,探讨了地下径流与降雨关系以及外源水对地下水的补给关系,并建立了岩溶管道水的ＧＭ（１,１）残差序列周期分析模型及包络模型,取得了较满意的结果。表明该方法在岩溶管道水水资源评价中具有一定的实用性      

岩溶管道水系统物理模拟——以岩滩水电站板文地下河系为例

从物理模拟的角度出发,论述应用相似原理概化岩溶管道水系统和建立符合能量转化、质量守恒的等效水箱,并采用变径管束组合等效岩溶管道。还介绍了改变模型结构和不改变模型结构的两种模型预报。为解决岩溶地区岩溶管道系统水流运动问题提供很好的方法      

石期河流域岩溶水系统及其水资源构成分析

在深入研究石期河流域岩溶水系统含水介质结构特征、水资源形成的基础上,通过对流域岩溶水总排泄口流量动态长观资料系列的分析,选择2005年丰水期内最后一次洪峰(年内最大洪峰)后的流量衰减过程,根据该过程的数据资料建立本流域岩溶水总排泄口的流量衰减方程,并利用该流量衰减方程对流域岩溶水资源的构成进行定量分析研究。结果表明,石期河流域岩溶水系统在2005年最大洪峰状态下,可自然排泄的岩溶水资源总量为69 469.95×104 m3, 其中:流域坡面产流占3.64%,赋存于大型溶洞或管道中的溶洞-管道水占4.53%,赋存于小型管道或强岩溶化裂隙中的管道-裂隙水占74.10%,赋存于细小溶蚀裂隙中的溶隙水占17.73%。从衰减期的初始时刻起,它们各自可供消耗(可作为有效利用岩溶水资源)的时效分别为2日、8日、35日和126日以上。      

岩溶洼地消水流量的推算——以重庆市青木关地下河甘家槽洼地为例

岩溶洼地在淹没条件下的消水是一种特殊的有压管道流,如何测定这种管道流的流量是岩溶水文研究中的一大难题。本文分析了岩溶有压管道流的特殊性,提出了用洼地库容变化推求H～Q关系的基本理论和方法。利用重庆市青木关地下河甘家槽洼地的消水资料详细阐述了在淹没条件下入库流量、库容退水流量和在某一水位条件下的消水总量的推求方法。文中还介绍了在岩溶洼地水位观测站的设置方法。      

贵州猴子沟煤矿区典型岩溶管道地球化学分析

通过对贵州猴子沟煤矿区进行水文地质调查与水样采集、测试、分析,揭示了岩溶管道水文地质、水岩反应以及硫、氧同位素特征。研究结果显示,地表径流、大气降水以及酸性矿山水多种端元水混合后通过落水洞进入岩溶管道与管道水混合,管道水在岩溶管道内径流通畅,流速较快,最终排泄到地表河流中。大气降水与泥盆系上统的碳酸盐岩接触,其携带的H~+在入渗过程中与碳酸盐岩发生水岩反应,形成Ca(Mg)-HCO_3型水;黄铁矿在开采巷道内氧化与巷道水形成硫酸,向水中进一步释放SO_4~(2-)和H~+,使巷道水pH进一步降低。巷道水同位素分馏作用强烈,轻同位素被利用,重同位素被留下,形成δ~(34)SSO_4值+1.24‰,δ~(18)OSO_4值+2.54‰的偏正同位素特征值。酸性矿山水通过落水洞进入岩溶管道,管道水流通顺畅,流速较快,微弱的分馏作用使得δ~(34)SSO_4值仅升高+0.05‰。     

基于MODFLOW的岩溶管道水流模拟方法探讨与应用

针对岩溶管道水流特征,选取广西寨底岩溶流域为研究对象,分别采用三维有限差分地下水流动模型(MODFLOW)中的Drain和River模块概化模拟岩溶管道特征,结合管道内上游、中游及下游三个观测孔对比分析两种方法的适用性,结果表明:末期等水位线图中位于管道两侧处流线均有形状突变,符合实际管道水流动态特征,且能模拟出管道内水位变化趋势。最后分析两种方法模拟管道水流的原理,Drain模块中岩溶管道仅起排水作用,不允许管道内水流流向周围含水层,而River模块允许岩溶管道水与周围含水层水流交换,因而相对Drain模块而言,应用River模块概化模拟岩溶管道更加精确。       

岩溶构造对地埋管群换热效率影响数值模拟研究

地埋管是岩体热泵系统与地层直接交换冷热量的部分。岩溶地区含水构造复杂多样,对地埋管群换热储热有明显影响。对27根垂直地埋管群在无岩溶构造、岩溶裂隙构造、岩溶管道构造以及混合岩溶构造4种地质构造类型中的换热过程进行了模拟,并对比了岩体内温度场、埋管出口水温、热泵机组制冷系数(COP)以及单位井深换热量等参数的变化。结果表明:在制冷工况下,不同模型温度场中,岩体中存在岩溶裂隙构造或岩溶管道构造时,地下水流动对岩体热堆积有明显缓解作用;岩溶导水构造与地埋管的距离也是重要影响因素。模型运行到第1个制冷周期末期时,含岩溶裂隙构造岩体和含岩溶管道构造岩体的进出口水温差比混合岩溶构造岩体的分别升高了0.87、4.00 K;无岩溶构造岩体进出口水温差比混合岩溶构造岩体的下降了1.16 K。无岩溶构造岩体、岩溶裂隙构造岩体、岩溶管道构造岩体和混合岩溶构造岩体的COP分别为7.2、7.4、7.8和7.3;单位井深换热量分别为64.1、90.3、130.7和79.1 W/m。研究结果表明,岩溶导水构造明显增强了地埋管群的换热效率,不同的地质构造类型对地埋管换热效率的影响也不一样。      

管道流模型参数敏感性分析及其在许家沟泉域的应用

在岩溶含水系统中,作为主要排水通道的管道对泉流量动态具有一定的控制作用,而管道特征参数对流量变化亦有影响。为确定管道各参数的影响,前人以管道发育的岩溶水系统为研究对象,进行了短时间序列泉流量响应的分析探讨,而对岩溶管道不十分发育的岩溶水系统的研究较薄弱。为此,本研究结合北方岩溶水系统的发育特征,借助CFP管道流模型对管道各参数对岩溶系统流量和流态的影响程度及各参数的敏感性进行了分析,而后基于河南鹤壁许家沟泉域岩溶水文地质特征构建了泉域的MODFLOW-CFP模型,对泉域岩溶地下水渗流进行了模拟,并对不同降水保证率下的泉流量进行了预测。结果表明:管道流量与管壁渗透系数、管道坡度和管径呈正相关,而随弯曲度和埋深的增加管道流量呈先增大后减小的趋势。管壁粗糙度对流量的影响较小,且呈现出一定的波动性,尤其是当管壁粗糙度较小时,波动比较明显。经敏感性分析发现,管壁渗透系数和埋深的敏感性最高,其次为弯曲度和管道坡度,而管道直径和管壁粗糙度敏感性最低。许家沟泉域在25%降水保证率下,年最大泉流量为0.45 m3/s,平均泉流量为0.36 m3/s;在75%降水保证率下,年最大泉流量为0.41 m3/s,平均泉流量为0.31 m3/s,与实际情况吻合。该法可为我国北方岩溶区水资源评价及泉域水资源开发保护提供借鉴。     

广西北山岩溶管道—裂隙—孔隙地下水流数值模拟初探

本文从水动力学角度分析各种岩溶含水介质中的水流特征,将其归纳为储水介质、导水介质和控水介质,并根据折算渗透系数ＫＬ的概念和建立耦合达西流和百达西流于一体的岩溶管道－裂隙－孔隙三重介质地下水模型,对广西环江北山矿区岩溶含水系统进行了初步探讨。北山实例的模拟结果表明,三重介质模型较全面地刻画了岩溶水动态的特征,反映了相对均匀裂隙流与控制性管道流并存、线性流与非线性流相互转变的运动特点,不仅理论上比较合