12.水文地质学基础-岩溶水
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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。
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。
水文地质学基础_中国地质大学(武汉)中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.海洋与大陆之间、海洋内部之间的水分交换都称为大循环。
参考答案:错误2.弱透水层顺层方向不传输水,在垂向上能够传输水量。
参考答案:正确3.在河间地块潜水含水层排泄区打井,通常井越深,井中水位。
参考答案:越高4.达西定律中的过水断面是指包括砂颗粒和空隙共同占据的面积。
参考答案:正确5.因为钾离子大量地参与形成不溶于水的次生矿物和易被植物所摄取,故地下水中钾离子的含量要比钠离子少的多。
参考答案:正确6.地下水中常见的主要7种离子是因为这些元素在地壳中含量高。
参考答案:错误7.地下水的天然排泄方式主要有()。
参考答案:径流和蒸发与蒸腾8.地下水补给的研究内容,包括()。
参考答案:补给来源、补给量和补给条件9.在干旱-半干旱地区的盆地中心,可以通过挖沟排水或植树,降低地下水位,改变地下水的排泄方式,以达到防治土壤次生盐渍化的目的。
参考答案:正确10.在洪积扇顶部打井,井打的越深,井中水位埋深也越大。
参考答案:正确11.黄河下游冲积平原中的地下水,通常可以获得黄河水的补给。
参考答案:正确12.脆性岩层中发育的构造裂隙其导水性通常好于塑性岩层中的构造裂隙。
参考答案:正确13.可溶岩包括()。
参考答案:卤化物岩、硫酸盐岩、碳酸盐岩14.垂向发育的岩溶形态,如溶蚀裂隙、落水洞、溶斗和竖井只发育在非饱和(或包气带)系统中。
参考答案:错误15.地下水资源评价及管理应该根据行政区划来进行。
参考答案:错误16.地下水可持续开采量就是等于含水系统的补给资源量。
参考答案:错误17.在自然及人为因素影响下,地下水资源处于不断变动之中,补给资源也需要动态评价。
参考答案:正确18.不合理开发地下水会减小河流的基流,甚至导致河流断流。
参考答案:正确19.人类活动改变地下水的天然动态是通过增加新的补给来源或新的排泄去路。
参考答案:正确20.层状结构的可溶岩层,岩溶发育通常在隔水岩层的上层面。
岩溶水目录编辑本段裸露型岩溶水岩溶化地层广泛出露地表,特点是以潜水为主。
其主要接受降水入渗补给,地下水循环交替快,常以泉河地下河形式排泄。
动态变化大、水化学成分简单、矿化度低。
覆盖型岩溶水岩溶含水层之上有松散岩层覆盖厚度不同,分为两个亚型。
浅覆盖亚型:上覆第四纪堆积物,厚度一般不超过30m。
其特点是:赋存潜水,但有承压现象;埋藏受基岩面几地貌控制;接受降水、地表水和浅部地下水补给。
有类似裸露型的径流、排泄及动态特征,但变化幅度小。
深覆盖亚型:第四纪覆盖层厚度大于30m。
其特点是:分布范围较大,赋存承压水或部分自流水。
补给来源管饭,径流条件复杂,天然排泄点少。
地下水动态对降水反应滞后,水化学成分稍复杂,但矿化度仍较低。
埋藏型岩溶水岩溶含水层被固结的岩层覆盖。
常以向斜、单斜等蓄水构造等形式出现。
其特点是:埋藏、径流主要受构造控制,赋存承压水或自流水。
补给主要来源于相邻的其他含水层,径流缓慢,极少见有天然排泄点,动态变化幅度小,水化学成分复杂。
编辑本段岩溶水的分布特征岩溶含水层的富水性总的来说是较强的,但是含水又极不均匀。
因岩溶水并不是均匀地遍及整个可溶岩的分布范围,二十埋藏于可溶岩的溶蚀裂隙、溶洞中,所以往往同一岩溶含水层在同一标高范围内,或者同一地段,甚至相距几米,富水性可相差数十倍至数百倍。
例如在广西拔良附近进行水文地质勘探时,在石灰岩和白云岩分布区利用人工开挖的方法,两个点上都找被盗了丰富的集中涌出的地下水。
一个点水位下降8m是出水量为15600m3/d;另一点水位下降5.2m出水量仍达2600m3/d。
两点相距1000m 左右。
而在两点之间打的7个钻孔,降深大于5m时出水量都不到40m3/d,富水性之差达60~360倍。
岩溶的发育具有向深部逐渐减弱的规律,使含水层的富水性相应也具有强弱的分带性。
昆明附近钻探结果说明,该地区石灰岩分布地段,深度不超过100m范围内地下水较丰富。
岩溶水在水力联系上也具有明显的各向异性。
第十二章岩溶水学习目的和要求:掌握岩溶发育的基本条件与影响因素、岩溶水的特征,了解岩溶水的垂直分带、我国南北方岩溶及岩溶水的差异。
12.1 岩溶发育的基本条件与影响因素岩溶水——贮存并运移于岩溶化岩层中的水称为岩溶水(喀斯特水)。
岩溶发育应具备四个条件:(1)可溶岩的存在;(2)可溶岩必须是透水的;(3)具有侵蚀能力的水;(4)水是流动的。
1.碳酸盐岩的成分与结构(1)成分;(2)结构;(3)构造2.碳酸盐岩、水、二氧化碳体系(1)岩溶化过程(方解石)是CaCO3-H2O-CO2体系间相互作用的过程,用CaCO3的饱和指数判断水是否仍具有侵蚀性。
(2)如果CaCO3-H2O-CO2形成一个封闭体系,用不了多久,这一体系中因CO2的消耗及溶解CaCO3的积累而达到平衡状态,岩溶化作用不再继续进行;如果CaCO3-H2O-CO2形成一个开放体系,不断有新的CO2进来,溶解下来的CaCO3又不断被流动的水流所带走,则岩溶化作用继续进行。
(3)二氧化碳的主要来源:土壤中微生物分解有机质使之氧化,以及植物根系呼吸作用产生的CO2是地下水中CO2的主要来源(土壤空气中CO2含量通常为1% ~ 3%)。
(4)小结:在CaCO3-H2O-CO2体系中,通过大气降水的入渗,CO2不断地补给地下水,CaCO3的排出也必须依靠径流和排泄来完成。
因此,地下水的循环交替是保证岩溶发育的充要条件。
12.2 岩溶水系统的演变1.地下水流对介质的改造不均匀的介质→不均匀的水流→差异性溶蚀→更不均匀的介质→更不均匀的水流→进一步的差异性溶蚀。
岩溶发展的过程实质上便是介质的非均质化过程和水流的集中化过程。
岩溶发育的三个阶段:起动阶段、快速发展阶段、停滞衰亡阶段。
2.地下水流动系统与岩溶发育的空间特征(1)地下水径流条件是控制岩溶最活跃最关键的因素;(2)岩溶发育部位;(3)岩溶发育的垂直分带:总的来看,从上→下,岩溶发育由强→弱;从补给区→排泄区,岩溶发育由弱→强。