第十二章 岩溶水综述

12.0 概述12.1 岩溶发育机理12.2 影响岩溶发育的因素12.3 岩溶水系统的演变12.4 岩溶水的特征12.5 我国南北方岩溶水的差异12.0 概述12.0.1 岩溶与岩溶水【定义】地下水和地表水对可溶性岩石进行化学溶解，并伴随以冲蚀作用及重力崩坍，在地下形成大小不等的空洞，在地表造成各种独特的地貌现象以及特殊的水文现象，上述作用及由此产生的各种现象称为“岩溶”。

赋存并运移于岩溶化岩层中的水称为“岩溶水”。

介质的可溶性以及水对介质的差异性溶蚀；岩溶水在流动过程中不断改造着自己的赋存与运动的环境，从而改造着自身的补给、径流、排泄与动态特征。

岩溶水系统是一个能够通过水与介质相互作用不断自我演化的动力系统。

（动态系统）演化初期：岩溶水系统往往与裂隙水系统没有很大的不同演化后期：岩溶水系统，管道系统发育，大范围内的水汇成一个完整的地下河系，某种程度上带有地表水的特征：空间分布极不均一，时间上变化强烈，流动迅速，排泄集中。

水量丰富的岩溶含水系统是理想的供水水源。

岩溶区的奇峰异洞与大泉是宝贵的旅游资源。

但是……12.1 岩溶发育机理溶滤作用的强度回忆1）矿物盐类的溶解度；2）岩土的空隙特征；3）水的溶蚀能力；4）水中气体成分的含量；5）水的流动状况。

12.1 岩溶发育机理岩溶发育的基本条件：1）具有可溶性岩石； 2）可溶岩必须是透水的；3）具有溶蚀能力的水；4）具有良好的水循环交替条件，即具有良好的地下水补给、径流、排泄条件。

最活跃最积极的条件是地下水的循环交替条件，它受控于气候、地形地貌、地质结构、地表非可溶岩覆盖及植被发育条件等。

12.1.1 碳酸岩盐的溶蚀过程1）与水接触的石灰岩，在偶极水分子作用下发生溶解：-++⇔2323CO Ca CaCO 2）水中存在由碳酸、有机酸、无机酸等酸类所解离的H +，与CO 32－结合成HCO 3－，使①右边的CO 32－不断减少而破坏平衡，进而促进CaCO 3的再度溶解。

第十二章 岩溶水岩溶（喀斯特）— 可溶岩在水的溶解、冲蚀、崩塌、搬运作用下，在地下形成大小、形状不等的溶蚀裂隙、溶洞、溶穴，在地表形成各种独特地貌的现象。

岩溶发生在地表称为地表岩溶；发生在地下的称为地下岩溶。

岩溶水——赋存并运移在岩溶化岩层中的水。

都可被水溶解，故统称为可溶岩。

其中碳酸盐岩分布最广，约占全国总面积的13%，所以它是岩溶研究的主要对象。

故我们仅讨论灰岩、白云岩的岩溶水的情况。

一、岩溶发育的基本条件与影响因素* * *（一）岩溶发育的基本条件１、可溶的岩石：（基础） 可溶岩是岩溶发育的物质基础。

没有可溶岩，岩溶则不会发生。

碳酸盐岩的成分和结构都控制着岩溶发育。

实验表明，纯方解石的溶解速度是白云岩a. 可溶的岩石； b. 岩石是透水的；c. 水是富含CO 2的；d. 水是流动的 四者缺一不可自然界的 卤化物岩石（岩盐、钾盐、镁盐）硫酸盐岩（石膏CaSO 4）碳酸盐岩（CaCO 3、MgCO 3）灰岩、白云岩的两倍。

所以纯灰岩的岩溶最为发育；白云岩次之；泥质和硅质碳酸岩更次。

其中泥质、硅质本身就不可溶，被带入水中的泥质成分既可附着在岩石孔隙表面，阻塞水的通道，又可限制水与岩石接触而发生反应。

大部分碳酸盐岩属浅海沉积，其沉积模式和岩石结构与碎屑岩相似。

其碎屑颗粒间孔隙的存在，为水的溶解作用提供了前提。

那些致密完整的碳酸岩，孔隙很小，溶解就困难了。

２、岩石透水性（基本条件）总的说来，碳酸盐岩从成分上说是可溶的，但如果岩石完整，结构致密，其中只有微小孔隙且连通性不好，水仍不能进入其间进行有效的溶蚀作用。

只有当可溶岩在地质营力作用下产生了相当多的裂隙，地下水才能进入其间，岩溶现象才会有效地发生。

所以岩石的透水性是溶解作用的必要条件之一。

３、水的侵蚀性（必要条件之一）进入到裂隙中去的水还必须具有一定的侵蚀能力。

因为纯水对CaCO3的溶解能力很低。

即：CaCO3+H2O Ca2++HCO3ˉ+OH ˉ①在25°C时，CaCO3在纯水中的溶解度很低，仅14.2mg/l。

岩溶水的概念岩溶水是指在岩层中流动、穿透和溶蚀的水，也称为溶蚀水。

岩溶水对地表和地下岩石的溶蚀作用十分重要，是形成溶洞、地下河流、地下水系等岩溶地貌和地下水资源的重要因素之一。

岩溶水的形成是由于地下水与溶蚀性的岩层接触并溶解而产生的。

溶解作用是岩溶水的基本特征之一，它指的是溶质溶于溶剂形成溶液的过程。

在岩溶水中，主要的溶解作用是碳酸盐岩中的碳酸钙溶解，导致溶洞和其他岩溶地貌的形成。

一个岩溶水系统通常由三个主要组成部分组成：供水区、传递区和排水区。

供水区指的是源头区域，也就是岩溶水的来源，一般是地表水、降水或者田地中的水体。

传递区是指岩溶水在岩石中穿透和传输的部分，可以是地表或地下的空隙和裂缝、地下河流或者水下洞穴。

排水区是指岩溶水通过地下河流或者渗透进入地下水系统的部分。

岩溶水对地表和地下的岩石有着很强的溶蚀能力。

碳酸盐岩由于其含有可溶性的碳酸钙晶体，容易受到岩溶水的溶解作用。

溶解作用会加速岩石的侵蚀和溶解，形成各种形状的洞穴和通道。

随着时间的推移，这些洞穴和通道会逐渐扩大，形成复杂的地下洞穴系统。

世界上一些著名的岩溶地貌，如中国的桂林喀斯特地貌、美国的卡尔斯巴德洞穴、马来西亚的槟岛洞穴等，都是由岩溶水的溶蚀作用形成的。

此外，岩溶水还对地下水资源的形成和补给有着重要的影响。

岩溶山区通常有着丰富的地下水资源，这是因为岩溶水可以通过地下洞穴和裂缝快速地储存和传输水分。

这些地下水资源对于人类生活和农业生产是至关重要的。

总的来说，岩溶水是在岩层中流动、穿透和溶蚀的水。

岩溶水通过溶解作用形成各种形状的洞穴和通道，造成了岩溶地貌的形成。

此外，岩溶水还对地下水资源的形成和补给起着重要的作用。

深入研究岩溶水的形成和作用机制，对于认识地貌演化和水资源管理具有重要的意义。

Fundamentals of Hydrogeoloy水文地质学基础本章内容第十一章岩溶水（Karst water）Company Logo 山水甲天下的桂林九马山烟雨漓江塔山象鼻山岩溶水的奇特又使人无可耐何——消积不利金沙江溪洛渡水电站库区岩溶洞穴12.1 岩溶发育的基本条件开放体系中的方解石溶解的基本物理化学模式12.1 岩溶发育的基本条件12.2 岩溶水系统的演变12.2.1 地下水流对介质的改造溶洞的扩张示意图12.2.1 地下水流对介质的改造12.2.2 岩溶水系统演变过程Company Logo甲河乙河甲河乙河A) 岩溶发育初期B)局部岩溶水系统发育阶段Company Logo乙河甲河乙河甲河乙河C) 岩溶水系统的袭夺D)统一地下河系的形成12.3 岩溶水的特征12.3.1 岩溶水的运动特征典型岩溶水系统结构概化图土壤层表层岩溶带岩溶沟谷地下河管道岩溶漏斗地表水系由表层岩溶带、浅部的岩溶管道、岩溶洞穴、岩溶裂隙、岩溶裂缝和岩溶孔隙等多种岩溶空隙介质体组成的多重复合体系，具有高度的非均质性。

Company Logo岩溶介质中的地下水流动旱季情况下雨季情况下12.3.2 岩溶水的补给、排泄与动态12.3.2 岩溶水的补给、排泄与动态地苏地下河出口地苏地下河出口附近落水洞Company Logo 南方的岩溶地下河排泄成为地表水之源12.3.3 岩溶水的动态Company Logo云南喷水洞地下暗河流量动态曲线山西广胜寺岩溶泉流量动态曲线12.3.3 岩溶水的动态Company Logo 结构性缺水－性缺水地下水位埋深大，地表水基本漏失Company Logo 岩溶山区的分布的落水洞西南岩溶地区的石漠化远景Company Logo 为解决当地饮用水修建的水柜天旱季节时需要远徒跋涉运水Company Logo12.3.4 岩溶水系统的圈定实例——太原西山岩溶水系统边界剖面图平面图。

岩溶水简介摘要：岩溶水是指赋存于可溶性岩层中的溶蚀洞穴和裂隙中的地下水。

本文介绍了岩溶水的概念、分布特征、补、给、排条件，水化学特征。

关键词：岩溶水；分布特征；补给排特征；水化学特征一、溶性岩水的概念贮存于可溶性岩层中的溶蚀洞穴和裂隙中的水称岩溶水。

岩溶水就埋条件而言，可以是上层滯水，也可以是潜水或承压水。

岩溶上层滞水的形成与岩溶岩层中透水性极小的个别透镜体有关。

这些透镜体可以是不透水夹层，也可以是溶蚀残余物充填了裂隙和溶洞而成。

当岩溶岩层大面积出露地表时，贮存并运动于其中的岩溶水主要为潜水。

如我国云贵高原石灰岩区及广西的石灰岩低山丘陵区，广泛发育着岩溶潜水。

当岩溶岩层被不透水岩层覆盖，并被地下水充满后，便形成岩溶承压水。

我国北方奥陶纪石灰岩和南方石炭、二叠纪及三叠纪石灰岩中都埋藏有岩溶承压水。

二、岩溶水的分布特征岩溶含水层，是一种极不均匀的含水介质，因此，岩溶含水层的富水性无论在水平方向或垂直方向都变化很大。

有的地段可能无水，而有的地段则可形成水量极为丰富的岩溶地下水脉或岩溶地下暗河。

所谓岩溶地下水脉，就是岩溶发育比较强烈的、呈脉络状的富水条带。

如如水通过众多的裂隙和小溶洞汇流于巨大的岩溶通道之中，则成为岩溶地下河。

其流量可达每秒数立方米到数百立方米或更多，流动速度也较其他类型地下水为快，此类地下水也具有重要的开采價值。

我国北方的气候条件和地质条件与南方不同，北方的地下岩溶含水空间也有溶洞，但主要是大量分布的溶蚀裂隙，较少像南方那样发育完整的地下水通道系统。

岩溶地下水脉虽然没有地下水那样完整的洞穴通道系统，它与两侧岩溶发育程度较弱的岩层之间也没有明显的截然分界，是逐渐过渡的，但也有一些与地下水相似的特征。

例如，岩溶地下水脉是富水性较强的条形地带，也是地下水运动比较通畅的强径流带。

三、岩溶水的补、径、排排特征由于沿地下水脉地下水径流通畅，所以这里的水位比两侧的水位低，一般都形成相对的低水位带。

在横截面上地下水位呈槽谷形，地下水脉的下游直接或间接地通向地下水排泄口一一岩溶泉。

岩溶水：赋存于各种岩溶空隙中的地下水便是岩溶水。

它的独特性在于不断改造其赋存环境，通过溶蚀的分异作用，使含水空间及本身的赋存趋于不均一性，常造成岩溶区地表严重缺水，而深部地下水富集并趋于“地下河系化”的现象。

基本特点：水量丰富而不均一，在不均一之中又有相对均一的地段；含水系统中多重含水介质并存，既具有统一水位面的含水网络，又有相对孤立的管道流；既有向排泄区的运动，又有导水通道与蓄水网络之间的互相补排运动；水质水量动态受岩溶发育程度的控制，在强烈发育区，动态变化大，对大气降水或地表水的补给响应快；岩溶水既是赋存于溶孔、溶隙、溶洞中的水，又是改造其赋存环境的动力，不断促进含水空间的演化。

岩溶含水层的含水介质特征：碳酸盐岩地区并不一定都是岩溶含水层，在那些岩溶不发育，岩块致密，仍以原生孔隙为主的地区或地段，实际上是碳酸盐岩地区的“相对隔水层”。

岩溶水含水体中存在着溶蚀孔隙、微裂隙，层面等扩散流介质，溶蚀大裂隙含水介质和管道流介质。

岩溶水的运动特征岩溶含水体中多重含水介质并存，为四个并存：层流和紊流并存；在压流和无压流并存；统一水流与孤立水流并存；明流与伏流并存。

岩溶水的运动速度变化很大。

在溶孔、溶隙中，地下水缓慢地渗流，水流流态属于层流状态；而在溶洞、暗河等岩溶管道中，地下水流速大，处于紊流状态；在介于两者之间的大裂隙中则多显示过渡的混合流状态。

岩溶水的补给、排泄、和动态特征1、溶孔裂隙水（ 1）补给仍以缓慢地入渗补给为主，岩溶水量、水位等动态滞后于降雨。

（ 2）具有统一的地下水位面及较完整的降落漏斗，各个方向上渗透性及水力联系相似。

（ 3）地下径流以扩散流为主，排泄以大泉集中式排泄为主，动态相对稳定，年变幅小，不具备暴涨暴落的水文型动态，泉水流量和数年前降水有关。

（ 4）地下水动态常具有多年周期性变化。

（ 5）局部可以发育溶孔溶隙及小管道共同组成的强含水段。

2、管道流：在岩溶强烈发育地区，地下管道极其发育。