岩溶隧道涌水量预测系列论文岩溶隧道涌水量预测方法及适宜性分析

从岩溶地下水的赋存和运移特征出发,结合隧道工程地质勘察的特点,分析了岩溶隧道涌水量预测的研究现状以及目前常用隧道涌水量预测方法的特点及其适用条件,指出:基于达西公式的地下水动力学方法,包括解析法、数值法和部分经验公式法,不适合以岩溶管道和暗河为特征的隧道的涌水量预测;目前岩溶隧道涌水量预测应该以水均衡法为主,通过加强隧道区地下水动态监测,特别是暴雨过程地下水动态的监测,以进一步提高隧道涌水量的预测精度;此外,还应探索分析各种新理论、新方法在岩溶隧道涌水量预测中的应用.     

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.     

娘子关泉岩溶地下水水化学特征分析

天然地下水系统中的水-岩相互作用是控制地下水水质的主要水文地球化学过程,地下水水质取决于水-岩相互作用的程度。本文通过对阳泉市娘子关泉岩溶地下水水文地球化学的调查,并利用水-岩相互作用理论,分析了娘子关泉岩溶水系统地下水的水化学特征及其水质恶化的原因。结果表明:造成该地区岩溶地下水水质恶化的主要影响因素是采矿活动,其作用方式主要表现为采矿排水下渗补给和矿坑水越流补给两方面,其作用结果导致地下水中SO24-和部分微量元素含量升高;此外来自生活或工业污水的渗漏补给对该地区岩溶地下水水质也有影响,主要表现为地下水中NO3-、硼等污染组分含量上升。     

萍-乐坳陷带之岩溶发育规律及岩溶水富集特征

萍-乐坳陷带为江西省最主要的隐伏岩溶发育区带之一,岩溶地层发育,地表水、地下水循环交替强烈,地质构造复杂,为岩溶的发育、岩溶地下水的富集提供了良好的条件.查明岩溶发育规律及岩溶水的富集特征,可为地下水资源合理开发与地质环境保护提供科学依据.     

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.     

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。     

西南喀斯特流域岩溶水氢氧同位素时空分布特征及水文意义——以后寨河流域为例

受多重导水介质影响,喀斯特流域水循环过程复杂,只以水分为研究对象的水文学方法难以刻画其时空变化特征及其受喀斯特水文地质条件的控制作用。稳定氢氧同位素赋予岩溶水指纹信息,为解译喀斯特流域水循环时空演变与水文功能提供了重要研究手段。论文选取贵州普定后寨河流域为研究对象,基于月尺度的高空间分辨率的水样采集,结合聚类分析和克里金插值方法,分析流域岩溶地下水氢氧同位素和反映蒸发分馏程度的Lc指数时空分布特征及其影响因素。以此为基础,研究喀斯特流域降雨混合、水文连通性及水流路径等水文作用。结果表明,研究区雨季岩溶地下水δ¹⁸O与Lc偏负,枯季岩溶水整体δ¹⁸O与Lc相对偏正,表明雨季湿热条件下,岩溶地下水受“新”、“老”水混合作用与流域蒸发过程的共同影响,枯季地下水混合作用较弱,蒸发作用弱;相较于中下游覆盖型岩溶区,流域上游峰丛区岩溶水δ¹⁸O偏负,Lc偏正,表明流域上游土壤/表层岩溶带浅薄山区,降雨入渗迅速,岩溶水中土壤水成分较低,下游土壤较厚,入渗较慢且蒸发强烈,地下水蓄存时间长,岩溶水中土壤水成分较高。干湿交替期,岩溶水Lc快...     

鹤壁市岩溶地下水发育特征研究

鹤壁市岩溶属于中国北方型。西部碳酸盐岩裸露,东部为埋藏型碳酸盐岩。含水层岩性以奥陶系中统灰岩、白云质灰岩为主。区内岩溶地层发育,地质构造复杂,地下水循环交替强烈,为岩溶的发育、岩溶地下水的富集提供了良好的条件。在大量勘查研究成果的基础上,查明岩溶发育特征及分布规律,可为地下水资源合理开发与地质环境保护提供科学依据。     

鲁中南岩溶塌陷区岩溶水污染途径研究

在鲁中南岩溶发育区,由于过量开采岩溶地下水,岩溶塌陷频繁发生,岩溶地下水也受到不同程度的污染。在岩溶塌陷区,岩溶地下水污染与岩溶塌陷有着密切联系。岩溶塌陷的条件、规模、频度、塌陷的时空阶段性等都直接影响岩溶地下水的污染程度。根据岩溶水的补给途径,岩溶水污染途径主要有四种:面状垂直渗透污染、带状侧向渗漏污染、点状塌陷坑灌入污染和超采岩溶水激发越流污染,不同的污染途径其污染源也不相同。要防止岩溶水污染,必须从根本上解决岩溶塌陷问题,切断污染途径,加强岩溶塌陷的防治和监测,从而保证岩溶水资源可持续发展。     

焦作地区岩溶地下水铬(Ⅵ)污染过程研究

岩溶地下水是焦作市主要饮用水水源,受人类活动影响,局部地下水中铬(Ⅵ)浓度逐渐升高。利用氢氧稳定同位素在辨析不同水体水力联系方面的原理,结合不同水体的水化学组成,判定岩溶地下水中铬(Ⅵ)污染来源。结果表明,研究区岩溶地下水铬(Ⅵ)含量升高与粉煤灰有关,主要污染过程为含铬粉煤灰的灰水渗滤液借助凤凰山断层破碎带进入岩溶地下水G6,同时进入下游岩溶地下水G1,泉水、大气降水、河水以及土壤等不会引起岩溶地下水铬(Ⅵ)含量升高。     

岩溶地下水污染预警：以山东省刘征水源地为例

岩溶地下水是我国重要的饮用水来源之一,了解岩溶地下水污染状况并结合水文地质条件及时地选择优先的地下水水源地防护地区是保护岩溶地下水的重要措施。开展地下水污染预警可以对地下水水质污染的发展趋势进行及时预测,并在地下水水质恶化前发出警报。基于ArcGIS软件的插值和叠加分析功能,针对岩溶地下含水层的特点,将岩溶地下水水质数据与水文地质参数、污染源分析相结合,构建了岩溶地下水污染预警评价模型,并最终划分了岩溶地下水污染预警警度等级,用于区分不同地区地下水污染防护优先程度。应用建立的岩溶地下水污染预警评价模型对山东省刘征水源地进行岩溶地下水污染预警实例研究,结果表明:该地区20%区域的岩溶地下水污染属于重警和巨警,并准确地判断出当地地下水污染优先防护区域分布在大武水源地和刘征水源地东西两侧。该研究成果可为岩溶地区制定相应的地下水污染风险管控和修复策略提供参考依据。     

西南喀斯特流域枯季地下水电导率特征及水-岩作用分析

受特殊水文地质条件影响,西南喀斯特流域水动力过程与物质循环过程复杂,利用单一水文信息分析该地区水动力过程具有较大难度。地下水电导率受喀斯特水文地质条件影响显著,可以综合反映区域水动力条件与岩性特征。论文选取贵州普定县后寨河流域为研究区,通过野外调查及地下水电导率原位测定,结合流域地形、岩性及落水洞、岩溶泉等岩溶地貌空间分布规律,分析了喀斯特流域枯季地下水电导率空间分布及其受水-岩特征的影响。结果表明,山丘区地下水电导率较低,主要由于喀斯特山区是岩溶裂隙/管道网络发育的强径流区,水-岩接触时间较短。随高程降低,地下水电导率呈现增加趋势,表明地下水流速度减缓,水-岩接触时间变长。地下水电导率受岩性特征影响显著,石灰岩区水-岩作用强烈,易形成较高电导率地下水,平均电导率650 μS/cm,白云岩区水-岩作用减弱,地下水电导率降低,平均值523 μS/cm。     

香溪河岩溶流域水文地球化学特征分析

湖北宜昌香溪河流域碳酸盐岩分布广泛,岩溶地下水是当地居民的重要供水来源,研究地下水水化学组成的形成及内在规律,对当地地下水合理开发利用具有重要意义。以岩溶水为重点研究对象,并结合与岩溶水联系密切的降水、相邻非碳酸盐岩地下水、地表水,分析了香溪河流域水文地球化学特征。结果表明:研究区降水属于矿化度和硬度均低的弱酸性水,具有较强的侵蚀作用;研究区地表水化学组成是地层岩性比例的反映,干流受农业影响大而受工业活动影响小;受山区地形控制,研究区地下水矿化度较低,矿化度主要集中在150~300mg/L,并受地层岩性影响,碳酸盐岩裂隙水、岩浆岩裂隙水与碎屑岩裂隙水化学组成有所差异,总体来说水化学类型以HCO3-Ca型、HCO3-Ca+Mg型和HCO3-Mg+Ca型为主,同时受降水和温度影响,不同季节矿物溶解特点不一,地下水水质受农业药物影响程度较低。     

徐州市及其近郊地下水总硬度升高原因的多元分析

本文旨在利用多元回归分析方法,确定本区地下水总硬度的主要构成,以及主要离子浓度与总硬度之间的密切关系,从而区分引起地下水硬度升高的主次原因。在此基础上,通过地下水硬度总体统计推断,表明近几年地下水硬度区间概率变化特征是:岩溶水升高主要在15—35度之间,小于15度逐年减少;而孔隙水升高在35度以上,小于35度者逐年减少。不论岩溶水或孔隙水总硬度升致28度左右,暂时硬度不再升高,而升高的主要是永久硬度。     

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.     

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.     

广西岩溶城市氡气需重新认识

通过对桂林市岩溶城市的氡气测定,发现桂林市土壤氡气是桂林土壤氡背景值的4～10倍,属局部高背景区;岩洞内氡气是国家建筑屋限量的2～4倍,属中度超标。在对比桂林市、贵阳市地区数据基础上得出岩溶城市局部高氡异常是普遍存在的结论,提出广西岩溶城市氡气需要重新认识。     

徐州市及近郊岩溶地下水总硬度的趋势面分析

一、前言:岩溶地下水(以下简称岩溶水)是徐州市生活及工业用水的主要水源。近年来,由于人类活动、生活垃圾及工业“三废”的排放,致使局部地段的岩溶水遭到不同程度的污染,总硬度(以下简称硬度)有逐年增高的趋势,个别井、孔岩溶水硬度已高达52.18     

岩溶易旱区地下水水文地球化学特征及其控制因素——以兴仁县为例

地下水是岩溶易旱区极其重要的水资源,是当地生态环境和人类生存的基本保障。通过收集整理岩溶易旱区兴仁县地下水水化学数据,分析与研究,发现岩溶易旱区地下水的溶解组分主要来源于碳酸盐岩的溶蚀,水化学类型主要为HCO_3-Ca型和HCO_3-Ca·Mg型,部分地区由于受到岩层中石膏夹层溶解的影响,水化学类型为HCO_3·SO_4-Ca·Mg型。地下水中Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_3~-等离子受流经区域地层岩性和水-岩相互作用的影响,表现出显著的区域性特征,属自然来源;K~+、Na~+、Cl~-、NO_3~-等指标与人类活动关系密切,SO_4~(2-)受水-岩相互作用和人类活动共同影响。岩溶易旱区地下水水文地球化学容易受到人为活动的干扰且日趋明显,降低人为活动对岩溶地下水的影响是确保岩溶易旱区地下水环境及饮水安全的关键。     

岩溶盆地中农业和村镇引起的地下水化学演变

在西南地区有众多大小不等的岩溶盆地,相比于岩溶石山地区,盆地是水、土资源丰富和人类聚集、经济发展较快的地区。岩溶盆地的水资源自成系统,水循环从降雨开始,经过表层岩溶带、河网、包气带、饱水带的调蓄,然后进入到地下河管道,最终通过地下河排泄。在农田面源污染和村镇生活排污的作用下,水循环的各个环节受到不同程度的影响,具体表现在:(1)受人类活动影响的表层岩溶泉K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-和NO3-八种离子的浓度有所升高,并且表层岩溶泉之间K+、Na+和Cl-浓度的离散程度增大;(2)易受影响的或脆弱性高的浅层地下水(包含表层岩溶泉)、地表水和地下河中的K+、Na+和Cl-离子浓度较高且接近,与脆弱性低的饱水带岩溶泉的差别较大,浅层地下水和河流的SO42-浓度较高且接近,而与饱水带岩溶泉和地下河的差别较大;(3)易受污染的浅层地下水的NO3-浓度最高。因此可以认为农田和生活排污首先影响到的是浅层地下水和地表水,然后伴随水循环向深部地下河转移,而饱水带岩溶泉脆弱性低,水化学变化不明显。研究还发现村镇生活排污对表层岩溶泉水质的影响比农田面源污染更显著。