高家坪隧道岩溶水系统识别及涌水量预测

为查明在建宜保高速高家坪隧道内ZK45+995m处突水点的补给来源以及隧道区的水文地质条件,并预测可能的涌水量,在对隧道区内岩溶发育规律调查分析的基础上,先后在隧道区开展了两次地下水示踪试验,结果查明:高家坪隧道内ZK45+995m处突水点的补给来源于隧道北侧的下埫岩溶洼地,汇水面积为0.66km2,突水点所处的岩溶管道为黄龙洞岩溶水系统的西支,为单一岩溶管道类型,地下水最大流速为341 m/d,平均流速为244m/d,地下水流速快,管道介质相当发育。根据示踪试验划分的黄龙洞岩溶水系统与干洞坪岩溶水系统边界范围,并利用黄龙洞泉长期降雨量-泉流量监测数据,采用大气降雨入渗法预测高家坪隧道ZK45+995m处突水点未来可能遭遇的最大涌水量为13 216m3/d,正常涌水量为5 940m3/d,为隧道防治水方案的制定提供了水文地质依据。     

外源补给型岩溶管道系统特征及隧道涌水条件研究——以利咸高速楼门隧道为例

为更加科学地预测岩溶隧道发生管道型突水时的涌水量，有效规避岩溶地区隧道施工过程中重大水害风险，以利咸高速公路楼门隧道为例，结合野外水文地质条件调查、地下水示踪试验、高分辨率降雨-流量动态监测等多种方法，通过查明研究区内岩溶管道系统地下水补径排条件、岩溶水系统边界条件，分析暗河管道的空间展布及其与楼门隧道之间的空间关系，研究了外源补给型岩溶管道系统特征及隧道涌水条件，并根据高精度暗河出口流量和降雨量观测数据，采用相关性分析法对楼门隧道涌水量进行了预测。结果表明：响水洞岩溶水系统内部发育有两条岩溶管道(Ⅰ号岩溶管道和Ⅱ号岩溶管道),楼门隧道与Ⅰ号岩溶管道在平面上相交，极有可能是隧道突涌水的主要来源；楼门隧道日最大涌水量达99 688 m³/d;建议从平、剖面上进一步优化线位，以规避重大岩溶突涌水灾害。该研究结果可为楼门隧道工程的设计与施工安全提供地质依据。     

溶解性有机质在岩溶水系统中的迁移转化及影响因素分析

溶解性有机质(DOM)的荧光物质是一种较好的示踪剂,用于鉴别DOM的来源及其在水文系统中的地球化学行为.该物质在岩溶水系统中的研究较少,并且要作为潜在示踪剂,系统中有很多因素影响其光谱信息.实验选取一典型岩溶流域,通过三维荧光光谱技术(EEMs)和平行因子分析(PARAFAC),结合水化学数据分析,揭示DOM荧光物质在不同岩溶含水空间的组成和转化关系,刻画流域尺度DOM的来源,探讨水化学因素对DOM荧光物质转移的影响机制.结果表明,流域外源地表水和岩溶地表水中的DOM以类蛋白色氨酸为主,浅层岩溶水和深层岩溶水以类蛋白色氨酸和酪氨酸为主.荧光指数(FI)、生物指数(BIX)和腐殖化指数(HIX)的综合分析认为,浅层岩溶水和深层岩溶水的DOM主要来自于内源微生物分解,岩溶地表水和外源地表水的DOM既有陆源输入又有内源微生物分解,且内源贡献占有较大比例.受岩溶水化学参数的影响,3种荧光物质具有明显的分异特征:类酪氨酸物质对Ca~(2+)和HCO_3~-具有较强的适应性,在岩溶水中存在的比例比较大.类色氨酸物质则相反,类富里酸物质则与TDS、浊度、Cl~-、SO_4~(2-)等呈现极显著正相关关系.流域上游浅层岩溶水中的DOM主要来自内源.出露地表以后,其有机质同时来自内源和外源输入.在流域下游渗入深层岩溶地下水以后,DOM逐渐向低芳香烃有机质化合物转化,大分子DOM逐渐减少,荧光强度减弱.主成分分析(PCA)提取出3个主成分,分别为反映岩溶水渗滤、转化、水流条件的水体矿化指标,反映土壤淋滤和自然渗滤关系的TOC、NO_3~-及类蛋白质指标,以及反映岩溶水系统水化学、生物化学过程的Ca~(2+)、HCO_3~-、荧光指数和类富里酸指标.此外研究还认为,总荧光强度,类富里酸物质和类蛋白物质可以分别作为岩溶水快速渗流、转化及岩溶含水层脆弱性的示踪剂.研究结果有助于认识岩溶地下水DOM的生物地球化学循环,进行岩溶系统有机污染控制,为岩溶水系统中物质的地球化学过程表征提供一种新的工具.     

岩溶含水系统抗污染性能评价方法研究

为评价岩溶含水系统抗污染性能,依据影响济南裂隙岩溶水系统抗污染性能众多因子的对比计算,提出在潜水区以地下水位埋深、富水性、土壤类型、地形、包气带介质、补给量为因子建立评价潜水区含水系统抗污染能力的DWSTIR指标体系,对于承压区以承压含水层埋深、隔水顶板岩性、隔水层厚度和水力传导系数为因子建立评价承压含水层系统抗污染能力的DCAT指标体系.依据各因子评分及权重值,根据计算所得抗污染能力评分值大小,分别将潜水区、承压水区相应划分为抗污染能力很好、抗污染能力好、抗污染能力中等、抗污染能力差和抗污染能力很差5个分级.济南应用实例的评价结果与济南岩溶地下水质量现状、水文地质条件基本相吻合.     

鄂西丹水流域岩溶水流系统圈划与结构模式

鄂西丹水岩溶流域内碳酸盐岩与非碳酸盐岩的组合关系复杂,地表水与地下水的转化频繁,岩溶水资源开发利用评价难度极大.为服务后续岩溶区水资源开发利用和保护规划的编制,通过水文地质现场调查和分析的方法,在地球系统科学和水循环理论的指导下,提出丹水流域岩溶水流系统的划分方法.该方法遵从完整性和级次性原则,按照从整体到局部、从空间...     

典型岩溶水系统中溶解性有机质的运移特征

西南岩溶水系统中有机质和养分有独特的产生、分解和保存方式,了解有机质与养分循环耦合机制是恢复和优化调控这些脆弱生态系统退化的科学基础.以桂林寨底地下河系统为研究对象,对岩溶地下水的补给、径流、排泄过程中DOM的性质和行为变化进行示踪分析,为深刻认识岩溶地下水DOM的生物地球化学循环提供科学依据.结果表明共检验出3种DOM荧光组分,其中C1、C2为陆源输入的类腐殖质荧光有机物,C3则为内源类蛋白酪氨酸荧光有机物.DOM荧光组分以陆源类腐殖质荧光组分为主,反映了夏季丰水期外源输入对地下水系统DOM的重要贡献.与传统理化指标相比,岩溶地下水系统的DOM空间变化更加明显,也更能反映出地下水系统的细微变化.传统的理化指标主要反映地下河系统的区域特征,而DOM荧光组分则更多地反映了采样点的类型差异.     

地下岩溶水环境质量评价模型研究

该文利用模糊数学和灰色理论的相关知识,根据地下岩溶水系统水化学动态特征和污染机理以及水文地质条件自身特点建立了地下岩溶水环境质量评价数学模型;并验证此模型,对西龙河峄山断层带水源地的地下岩溶水环境质量进行了综合评价。评价结果表明：该岩溶水系统大部分地区地下水的环境质量状况较好,局部地段较差,且地下水环境质量的分布特征与区域水文地质条件及水源地补给排泄关系具有较好的相关性。此结论与运用加权均值型指数评价法得到的结论相同,这说明此模型的建立是合理的,评价结果是完全可靠的。     

浅析岩溶地质危害及其勘察方法

岩溶补给区、径流区、排泄区的水文地质条件不同,其岩溶发育特点及其地质危害也表现出不同的特征。本文结合典型工程实例分别介绍了岩溶补给区,径流区和排泄区的地质危害特点、类型及相应的勘察方法。     

基于隧道岩溶突涌水风险评价的线位比选研究——以宜涪铁路鹤峰-宣恩段为例

隧道岩溶突涌水风险是山区铁路选线阶段的重要考虑因素。以宜涪铁路鹤峰-宣恩段为例，在区域1∶1万岩溶水文地质调查的基础上，分析了该铁路段各线位方案相关的岩溶水系统特征，根据岩溶水系统特征与隧道工程的位置关系开展了隧道岩溶突涌水风险评价，并从隧道岩溶突涌水风险的影响因素出发，选取隧道穿越强岩溶含水层段占比、最大压力水头和累计最大涌水量3个定量指标，运用层次分析法和变系数法构建隧道岩溶突涌水风险综合评价指标体系，对该铁路段北、中、南3个线位方案进行了岩溶水文地质条件比选。结果表明：南线方案岩溶水文地质条件相对较好，隧道岩溶突涌水风险最低。     

典型表层岩溶水系统降水量与泉流量的交叉小波分析

利用2002年3月至2008年12月龙怀表层岩溶水系统降水量与2个表层岩溶泉泉流量资料,采用连续小波变换、交叉小波变换与小波相干方法,对龙怀表层岩溶水系统降水量及表层岩溶泉泉流量多时间尺度特征及相关关系进行了分析。结果表明:龙怀表层岩溶水系统降水量主振荡周期为0.77～1.16a,布洋1号泉与龙何下泉泉流量的主振荡周期均为0.82～1.23a,而其高频部分周期变化均不连续,其动态特征均以年际变化为主;交叉小波变换揭示COI区域外降水量与布洋1号、龙何下泉泉流量的主共振周期均为0.77～1.23a,且涵盖全部时域,2个表层岩溶泉对降水的响应是显著和稳定的;表层岩溶泉泉流量存在稳定的落后于降水量的相位变化,布洋1号、龙何下泉分别落后于降水量0.61d、2.63d左右,表层岩溶泉径流过程为其泉域特征所制约;小波相干谱表明降水量与布洋1号泉流量在0.17～2.45a的全频域均显著共振,与龙何下泉在0.17～1.55a的周期上显著共振,且二者均涵盖了大部分时域,降水量与泉流量动态高度相关。     

采煤影响下峰峰煤炭矿区岩溶地下水水动力环境的演变

采煤影响后的岩溶地下水,强径流区的水动力特征虽未根本改变,但仍发生了明显的变化。采煤后,岩溶水的水流速率明显变慢,水力梯度加大,含水层间水力联系加强,因溶解矿物的差异也造成了水化学场的异同。因处于煤矿开发利用的不同阶段,不同径流区岩溶水水动力特征也存有明显的差异。     

浩坤水电站水库岩溶渗漏研究

浩坤水电站位于碳酸盐岩地区,岩溶发育,水文地质条件复杂。水库右岸发育的呈串珠状平行于河谷展布的低邻谷岩溶洼地和库首左侧发育的连通水库内外的赶洞古暗河是水库潜在的主要渗漏通道。通过库区水文地质调查、岩溶洼地群水位同步观测、示踪试验等勘察试验研究工作,查明了浩坤水电站库区岩溶渗漏的主要部位、性质,提出了水库防渗处理意见,并评价了成库条件。     

桂林市峰林平原区岩溶水文地球化学特征

峰林平原区往往作为岩溶地下水系统的主要径流、排泄地段且人类活动密集,其水文地球化学特征具有一定的独特性.对典型峰林平原区岩溶水文地球化学特征进行合理分析,不仅能够反应峰林平原区在丰水期的补给模式,而且也能够反应出人类活动对岩溶盆地中水化学组分的影响.通过对桂林市典型峰林平原区的补给区、内排泄区、补给径流区、排泄区岩溶地下水主要出露点和漓江上下游在丰水期与枯水期的野外取样、现场测试,对各化学指标进行空间和时间上的对比分析,结果表明:桂林市峰林平原区水文地球化学性质在丰水期与枯水期均呈现出明显的空间分布规律,且含水层介质岩性对地下水主要离子组分具有强烈的控制作用;丰水期的岩溶水文地球化学信息反应了在峰林平原区内排泄与补给径流区的补给模式以快速流为主,第四系土壤孔隙水垂向补给次之;桂林市峰林平原区人类活动对岩溶水化学性质具有一定的影响,主要为生活污染与农业污染,其重点防护区为内排泄区与补给径流区.     

北京西山岩溶地下水化学特征及成因分析

岩溶地下水是北京市重要的供水水源,西山岩溶水系统地处北京西部上游地区,绝大多数属于生态涵养区,区内分布有多个集中供水水源地,在城市供水安全和生态环境保护中发挥着难以替代的作用.以西山岩溶水系统为研究对象,开展系统地下水水化学组分调查,综合运用统计分析法、离子比例法以及主成分分析法（PCA）等方法,对研究区120件岩溶地下水样品进行了分析研究,探讨了地下水水化学空间分布特征及其形成机制.结果表明：①西山系统地下水水质整体状况较好,属中性、低盐度的优质淡水,84.17%水样属于硬水,地下水化学类型以HCO₃-Ca·Mg为主;②地下水化学组分主要受到水-岩石相互作用控制,岩石风化源类型由蒸发岩、硅酸盐和碳酸盐共同控制,以碳酸盐风化为主要控制因素.③主成分分析结果表明,系统地下水化学形成的34.41%归因于碳酸盐岩的溶解,27.33%来源于岩盐、蒸发岩溶解,11.76%来自于含水层沉积物的溶解,10.30%来自于人类活动生活污水的排放.由补给区到径流区再到排泄区,地下水TH、TDS逐渐升高.采煤活动和人类活动是引起山前地带地下水劣变和水化学类型多变的主要因素.未来应进一步加强环境治理,做好点源和面源污染治理,对重点部位持续监测,为生态环境保护提供科学支撑.     

岩溶地层的三维地质构模研究

如何研究岩溶发育极不规律的岩溶地层一直是困扰水文地质和工程地质一大难题,笔者将最新的三维可视化技术和地质统计学方法应用到岩溶地层的构建模型上,以期从不同角度揭露特定研究区域的岩溶发育规律,从而为岩溶地区的生产实践提供一种有效的分析途径.通过研究表明:该方法是行之有效的,能够方便、快捷地分析岩溶地区不同角度和剖面的岩溶发育规律.     

基于水动力-力学耦合方法的岩溶塌陷预测

岩溶塌陷是危害性较大的地质灾害之一,预测岩溶塌陷是目前公认的难题。基于Terzaghi固结理论和GMS软件建立了地下水动力学-岩土力学耦合数值模型,并利用该模型对武汉市青菱乡塌陷区的某地块土-岩交界处溶洞塌陷进行了数值模拟分析与预测,分析了地下水位升降及降雨入渗作用对岩溶塌陷的影响。结果表明:地下水位快速升降时,大气降雨加速了土洞破坏,引起地面塌陷的范围最大;孔隙水位、岩溶水位同时下降时,地表沉降的幅度最大。基于地下水流场的力学耦合方法用于典型岩溶工程问题岩溶塌陷的空间预测与定量分析,其预测结果客观可靠,可为同类工程地质问题提供借鉴。     

江西景德镇城区岩溶塌陷地质特征及防治建议

通过1∶5万区域水文地质和环境地质调查,利用物探、钻探等手段研究江西景德镇城区岩溶塌陷地质特征及其发育规律。景德镇城区覆盖型碳酸盐岩基岩面起伏大,浅部岩溶发育,土洞较多,第四系岩性结构复杂,覆盖层厚度一般<20m,地下水埋藏浅。通过分析该区岩溶塌陷分布特征、形成条件和诱发控制因素,确定抽排地下水是该区岩溶塌陷的主要诱发因素。在预测岩溶塌陷发展趋势的基础上,对可能发生岩溶塌陷的区域进行初步预测,并针对性提出相应的保护和防治措施,为城市工程建设和环境保护提供参考。     

广西典型岩溶水系统环境中222Rn的分布及指示意义

放射性同位素氡222是来源于地层中铀衰变生成的惰性元素.由于其半衰期只有3.82d，且其活度在地下水和地表水中差异显著，近年来氡在水文学中的应用日渐兴起.但²²²Rn在岩溶环境中的分布和行为特征少有研究.以广西三个典型岩溶水系统为例，研究²²²Rn在包气带、非饱和带和饱水带中的浓度分布和指示意义.发现²²²Rn在上部包气带中的活度不足500Bq/m³，但在非饱和带中有局部异常高区，与局部小地质构造的分布有关.在饱水带中，地下水的滞留时间、不同地下水组分的混合和氡运移的距离等是导致²²²Rn活度差异的原因.管道介质的²²²Rn活度比裂隙介质的高；含水介质土壤覆盖层大的比土壤浅薄的普遍高.在大型岩溶水系统的排泄区，地下水补给河流，河流也可能短暂反补地下水，由于地下水和河流²²²Rn的差异显著，²²²Rn可能成为地下水-地表水相互作用研究的理想示踪剂.     

基于多元相关分析法的岩溶隧道涌水量预测

降雨往往是影响岩溶隧道涌水的最主要因素,受岩溶含水系统调蓄作用的影响,降雨补给地下水一般都具有明显的滞后特征,因此岩溶隧道涌水量的大小不仅与当日降雨量有关,还可能受前期降雨量的影响,以隧道涌水量与当日降雨量建立的回归方程往往预测精度较低.以野三关隧道和马鹿箐隧道进口泄水洞的隧道涌水为例,运用多元相关分析法探讨了隧道涌水量与多日降雨量的相关关系和多元回归方程,并依据隧道实际涌水量监测资料对回归方程进行了检验.结果表明:在具有较长序列的隧道涌水量和降雨量观测资料的情况下,利用多元相关分析法可以比较简单、快捷、准确地预测隧道未来不同降雨条件下涌水量的变化;但值得特别注意的是,对于非全排型涌水隧道,仅依据隧道涌水量与降雨量建立的相关方程来预测隧道未来降雨条件下的涌水量会有较大误差,此时需结合所有排泄点的总排泄量与降雨量建立更多元的相关方程才能够取得较好的预测效果.     

黄石冶钢变电站岩溶地基稳定性分析

目前遍布全国的电网工程项目大多都面临着滑坡、塌陷、泥石流等地质灾害的严重威胁。本文选取黄石冶钢变电站为研究对象,在对场地岩溶塌陷敏感性因素进行分析的基础上,对该场区各个剖面分别进行了数值模拟分析,得出了各个钻孔点岩溶顶板稳定性评价结果,从而获得了该场地岩溶地基的稳定性分布图;最后根据稳定性评价结果,并结合相关地质条件提出了相应的现场施工处理措施和防治对策,以为有效处理岩溶地基溶洞稳定性的防灾减灾工作提供参考。