黑龙洞泉域岩溶水水资源评价
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黑龙潭泉域地下水化学特征及补给源识别作者:覃绍媛李泽琴许模来源:《人民黄河》2020年第03期摘要:以黑龙潭泉域为研究对象,在泉域采取水样测试分析其水化学特征和氢氧同位素特征,通过Piper三线图、Gibbs图、线性回归分析、因子主成分分析及高程反演方法,探讨了黑龙潭泉域水化学组成特征和影响因素,以及各泉群的补给来源,结果表明:研究区地下水化学组分以Ca2+、HCO-3、SO2-4为主,水化学类型为HCO3-Ca型,水化学组分主要受碳酸盐岩溶滤作用和岩石风化作用影响;水样点基本落在降水线右下方,研究区以大气降水补给为主,水样的补给高程为3 715~4 154 m;水样均接受九子海地区降水补给,但清溪泉群还接受玉龍雪山地区冰雪融水的补给,清溪泉群地下水子系统属于“多源同汇”,其他泉群属于“单源单汇”。
关键词:黑龙潭泉域;水化学特征;氢氧同位素;补给高程中图分类号:P641.3 文献标志码:Adoi:10.3969/j.issn.1000-1379.2020.03.012Groundwater Chemical Characteristics and Recharge Source Identification of Heilongtan Spring AreaQIN Shaoyuan, LI Zeqin, XU Mo(State Key Laboratory of Geological Disaster Prevention and Geological Environmental Protection,Chengdu University of Technology, Chengdu 610059, China)Abstract:In this paper, the Heilongtan Spring area was taken as a research object, the water samples of springs in the spring area were taken and the conventional water chemical indexes and hydrogen and oxygen isotopes were tested and analyzed. Through the Piper three-line diagram,Gibbs diagram and linear regression analysis, factor principal component analysis and elevation inversion method, the characteristics and influencing factors of the water chemistry in the Heilongtan Spring area, as well as the sources of recharge of each spring were discussed. The results show that the groundwater in the study area is dominated by Ca2+, HCO3- and SO2-4, the water chemical type is HCO3-Ca. The water chemical components are mainly affected by carbonate karst filtration and rock weathering; the water sample point basically falls to the lower right of the precipitation line, indicating that precipitation is the main recharge in the area and the recharge elevation of springs is 3 715-4 154 m; the Qingxi Spring has obvious hydraulic connection with other springs, both of them accept recharge of precipitation of the Jiuzihai area, but it also receives the recharge of snow melt of the Yulong Mountain, indicating that the Qingxi Spring groundwater subsystem belongs to “multi-source sink” and other springs belong to “single source and single sink”.Key words: Heilongtan Spring area; Hydrochemistry; hydrogen and oxygen isotopes; supply elevation地下水作为水资源的重要组成部分,在保障我国人民生活用水、社会经济发展和维持生态平衡等方面具有重要作用和意义[1]。
浅析关于黑龙洞泉域实行水源置换的重要性摘要:黑龙洞泉域位于河北省邯郸市西南部,包括峰峰矿区、涉县、武安、磁县、河南安阳县等地区,总面积2404平方公里,是邯郸市城区百万人及子孙后代最为重要的饮用水源地,近年来一些钢铁、电力、煤化工等高耗能企业陆续在此地建厂生产,大流量超采取用地下水源致使该地区地下水位逐年下降,为本市居民饮水带来了严重威胁。
1、水源置换工作是确保百万居民引水安全的重要保障。
水资源是基础的自然资源和战略性的经济资源,是生态与环境的重要控制要素。
邯郸市水资源极为匮乏,人均水资源量191.6立方米,是河北省人均水量的61%、是全国人均水量的7%。
尽管如此,由于拦蓄工程、输水工程配套不完善等原因,我市仍存在地表水利用不充分,地下水严重超采等问题。
一方面工业用水大户大量超采地下水,一方面地表水弃水造成水源不能有效利用,而出现浪费地表水、超采地下水的恶性循环现象,这从邯郸市机井发展历史可见一斑,机井深度由70年代的几十米,八九十年代上百米,到目前300多米甚至更深,可见地下水的超采程度。
黑龙洞泉域地下水,不仅水质好,更是当地最为重要的居民饮用水源地,其供水量的多少与枯竭,直接影响着邯郸城区百万人以及子孙后代的生存和发展。
羊角铺水源就取自该泉域,通过三路管道,日可向邯郸城区供水20多万立方米,年可达7000多万立方米。
为保护该水源,当地从93年起先后投资6亿元,铺设了从岳城水库至邯郸城区供水管网,开始向城区供水,将羊角铺水源压减到每年3000万立方米左右,使该水源有了明显改善。
而近几年,随着工业企业的发展,一大批高耗水企业在这一区域建设投产,并通过自备井大流量的超采取用该泉域地下水源,用于工业生产。
据调查仅邯峰电厂、新兴铸管、峰峰煤化工三家企业年取水量就达4000多万立方米。
可以说,工厂“喝”到的矿泉水比市区居民饮用的自来水还要多,长此发展下去,当地的子孙后代将无水可用。
因此保护该泉域的地下水源就是保护自己和子孙后代的生命水源。
院学报,2002,(4)5 范愉.非诉讼纠纷解决机制研究.中国人民大学出版社,2000 6 叶志强.民事诉讼制度的变革.法律出版社,20017 肖永平.肖永平冲突法.武汉大学出版社,20028 宋连斌,黄进.中华人民共和国仲裁法(建议修改稿)法学评论, 2003.(4)9 郭庆文陈新山.医疗纠纷处理适用法律回顾和展望.解放军医院管理杂志,2003.(4)黑龙洞泉域水质调查及保护措施李迎玲 张金方 石永星 张新若 史全生 高瑞林(河北邯郸市卫生监督所 河北邯郸 056001) 位于河北邯郸西部的黑龙洞泉域系峰峰奥灰水系岩溶地下水,称为峰峰水文地质单元(简称南单元),面积约2400平方公里,自西向东径流,在黑龙洞泉群排泄。
饮用人口200多万,是径流区域和邯郸市的主要饮用水水源。
随着经济的发展,地下水的采排放量急剧增长,加之滏阳河上游沿岸工业"三废"和生活污水的污染,使地下水水质恶化。
为适应经济发展保护黑龙洞泉域,对黑龙洞泉域1987-2005年的水质检验资料进行了分析,对保护黑龙洞泉域水资源的策略进行研究。
1 资料1.1 资料的收集和处理方法 在黑龙洞泉域选择具有代表性的峰峰羊角铺水源地、王看水源地、党校水厂、郭庄水厂、二里山水厂、界城镇、峰峰镇、黑龙洞九号泉、八个观测点,武安的团城镇、午汲镇、磁山镇、南鼓山水源地等五个观测点,收集邯郸市防疫站历年的水质监测资料,将检验结果汇总后对总硬度、硫酸盐、氯化物、硝酸盐氮、氟化物、溶解性总固体等指标进行方差分析。
1.2 调查项目及评价方法 水质检验项目包括:总硬度、硫酸盐、氯化物、硝酸盐氮、挥发酚、氟化物、溶解性总固体、铁、锰、铜、锌、铅、砷、镉、铬(六价铬)、汞、氯仿、四氯化碳、细菌总数、大肠菌群等,检验依据(G B5750-85)《生活饮用水检验标准》、《生活饮用水检验规范》(2001)。
根据(G B5749-85)《生活饮用水卫生标准》、《生活饮用水卫生规范》(2001)进行评价。
河北省岩溶泉域水资源 利用现状及其发展趋势分析 王英歌 封晨辉 河北省碳酸岩类裂隙岩溶水含水岩组主要分布在邯郸、邢台、石家庄、保定、承德、唐山和秦皇岛等地的山区,各个河系均有发育,面积16238平方公里,占山区总面积的16.5%。
主要由中寒武系、上寒武系、下奥陶系、中奥陶系以及中元古界的灰岩、白云岩组成,裂隙岩溶发育,富水性强但分布不均。
碳酸岩类裂隙岩溶水主要接受大气降水入渗和河水的渗漏补给。
水化学类型一般为重碳酸钙型,矿化度小于0.5克每升。
河北省主要岩溶泉域有7处,总面积12870平方公里,多年平均资源总量12.49亿立方米。
一、泉域水资源开发利用状况1.涞源泉域涞源泉域位于保定市涞源县境内,面积1062平方公里,有一组泉群组成,较大的有7个:七山泉、北海泉、南关泉、泉坊泉、杜村泉、石门泉及石门南泉,其中第四系覆盖面积170平方公里。
泉域地下水年总开采量介于370~750万立方米之间,多年平均资源量为1.18亿立方米。
涞源泉域位于山间盆地区,盆地封闭性较好,其未被开采利用的水资源形成7个较大的泉群汇流溢出,形成拒马河的发源地,水资源转变为地表水供给拒马河沿线和下游平原地区利用。
2.一亩泉域一亩泉域位于保定市郊区,面积210平方公里。
泉域地下水多年平均开采量1.29亿立方米,多年平均资源量为1.09亿立方米。
一亩泉水源地位于城市集中采水区,主要供保定市西郊工业及生活用水,供需矛盾十分突出,泉域岩溶水长期处于超采状态。
1965年泉水断流,相应一亩泉河(府河上游)也逐渐干涸。
泉域地下水超采,造成含水层疏干,地面沉降。
1983~1993年一亩泉水源地及满城县疏干面积达394平方公里,地下水位下降漏斗中心水位埋深1988年就已经发展到24.47米,面积达138平方公里。
从1956年到1985年一亩泉水源地地面沉降约600毫米。
3.威州泉域威州泉域位于井陉县,与井陉盆地分布基本一致,是一岩溶汇水盆地,总汇水面积1709.3平方公里。
小米水库双龙洞大泉(S1\S2)水文地质条件评价摘要:小米水库位于贵州省西部毕节地区威宁县哈喇河乡马店村,水库所在河段为长江流域牛栏江水系哈喇河的源头河段。
本文针对了小米水库的水文地质进行分析评价,对后期的管理维护提高了很好的条件。
关键词:小米水库;水文地质;条件;评价0 工程简介拟建小米水库位于贵州省西部毕节地区威宁县哈喇河乡马店村,水库所在河段为长江流域牛栏江水系哈喇河的源头河段,双龙洞泉水完全进入小米水库,为小米水库的主要水源,其流量的大小和稳定性直接影响到拟建水库规模的确定。
故此,可研阶段做了大量的地质测绘工作及一次连通试验,统计出落水洞98个,洼地196个,统计调查面积168Km2,本阶段对可研阶段的成果进行了详细的复核和补充,查明了双龙洞大泉泉域的水文地质条件(图件详见《威宁县小米水库双龙洞大泉泉域水文地质图》)。
一双龙洞大泉泉域岩溶发育规律据《威宁县小米水库双龙洞大泉泉域水文地质图》,测区内各碳酸盐岩地层岩溶发育不均,即岩溶发育随地层分布在空间上的不同而存在差异。
据统计,测区内发育落水洞共98个,其中P1q-m地层中有44个(占44.9%),C3mp地层中有33个(占33.6%),C2hn地层中有15个(占15.3%),C1b地层中有3个(占3.1%),C1d2地层中有3个(占3.1%);发育岩溶洼地共196个,其中P1q-m地层中有51个(占26.0%),C3mp地层中有67个(占34.2%),C2hn 地层中有53个(占27.0%),C1b地层中有19个(占9.7%),C1d2地层中有6个(占3.1%)。
可见,P1q-m和C3mp地层岩溶最为发育,随后依C2hn、C1b、C1d2的顺序减弱。
双龙洞大泉泉域落水洞随高程变化规律曲线图图3-5双龙洞大泉泉域岩溶洼地随高程变化规律曲线图图3-6据图3-5,落水洞在相同高差下,总发育率随高程变化而变化,在2640~2700m之间最为发育,总率最大达到10.20%。
关于峰峰矿区岩溶地下水资源量的探讨摘要:本文分析计算了黑龙洞泉域内峰峰矿区地下水各项排泄量,并得出峰峰矿区及其上游的武安市、磁县地下水开采量的多少对黑龙洞泉流量影响较大。
通过对1956~1989年期间黑龙洞泉域地下水排泄量系列的修正,得到了峰峰矿区1956~2002年期间地下水排泄量系列,该系列满足一致性。
关键词:黑龙洞泉域排泄量一致性Abstract: The paper calculates the various flow of undergroud water of Fengfeng mining area inside the Heilongdong Spring Basin, and obtaines that the amount of underground water mining of Fengfeng, and its upstream Wu’an and Cixian have great influence on the flow of Heilongdong Spring Basin. Through revisinggroundwater excretion quantity of Heilongdong Spring Basin in 1956 ~ 1989 period, this paper obtains the underwater flow of Fengfeng in 1956 ~ 2002 period, which satisfies consistency.Keywords:Heilongdong Spring Basin; flow ;consistency引言河北省邯郸市西部岩溶地下水按水文地质区划即为所称的“黑龙洞泉域”或“邯邢水文地质南单元”,地理座标东径113°40´~114°20´、北纬36°13´~36°54´。
第34卷 第5期 中 国 岩 溶V o l .34 N o .5 2015年10月 CA R S O L O G I C A S I N I C A 췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍O c t .2015黄华诚,刘宏.昆明市黑龙潭岩溶泉氢氧稳定同位素分析[J ].中国岩溶,2015,34(5):445-451.D O I :10.11932/k a r s t 20150504昆明市黑龙潭岩溶泉氢氧稳定同位素分析黄华诚1,刘宏1,2(1.云南大学资源环境与地球科学学院,云南昆明650091;2.云南大学国际喀斯特联合研究中心,云南昆明650223)摘 要:黑龙潭位于昆明市北缘的五老山山麓,沿黑龙潭东支断裂带出露地表,该区分布三个岩溶泉,分别是:清水潭㊁浑水潭㊁小水潭,文章运用氢氧稳定同位素方法对它们进行连续的观测研究㊂通过对大气降水和泉水氢氧稳定同位素特征进行分析,揭示研究区岩溶泉水的来源及泉域含水层特征㊂得出以下结论:(1)通过大气降水δ18O -δD 关系建立当地大气降水线,大气降水线和泉水的稳定同位素分析表明泉水来源于大气降水,而且主要来源于夏季降水㊂(2)高斯混合模型分析结果表明,清水潭的补给不仅来源于野猫山地区,还包括径流过程中的入渗补给,而且入渗补给量并不小㊂浑水潭旱雨两季补给类型有所区别㊂小水潭除受北部二叠系灰岩含水层补给之外,很有可能也受东北部玄武岩山地的孔洞裂隙水补给㊂关键词:黑龙潭;岩溶泉;氢氧稳定同位素;高斯混合模型中图分类号:P 641.3 文献标识码:A 文章编号:1001-4810(2015)05-0445-070 引 言岩溶水文系统的复杂性给岩溶地区的水资源调查研究带来困难,加强对岩溶泉水来源及泉域含水层特征的研究有利于深入认识岩溶水文系统㊂该领域常传统的分析方法包括泉水流量过程线划分㊁泉水对降水响应分析㊁利用荧光染料开展示踪试验并进行穿透曲线分析[1]等㊂环境同位素方法是目前应用于水循环研究的一种重要手段㊂水体中的氢氧稳定同位素因其是水分子组构成部分,最能代表水样特性,因此,在研究地下水来源及含水层特征的过程中,利用氢氧同位素含量变化开展研究是比较具有说服力的㊂利用氢氧稳定同位素方法对岩溶泉开展的研究主要集中在以下几个方面:含水层水体运移概念模型的建立[2-3];含水层补给过程研究[4-7];各源水混合方式[2,9-10];确定补给区平均海拔[11-13];识别岩溶泉水的来源及污染来源[14-16]㊂J e r o m eP e r r i n e t a l .在瑞士M i l a n d r e 利用流量㊁降水和泉水同位素数据(包括三次洪水事件期间的同位素数据)建立地下水体运移模型,并表明土壤和表层岩溶带具有良好的蓄水能力[17]㊂李玄等通过对重庆芙蓉洞附近气象要素以及泉水㊁洞内滴水进行监测,发现洞内滴水主要源于大气降水,并表明洞穴上覆基岩的厚度和包气带含水层对洞内滴水的同位素变化影响巨大[17]㊂D.m a n c ee t a l .利用时间序列分析的单变量方法和多变量方法来分析岩溶泉稳定同位素序列,并以此研究含水层特征[18]㊂另外,也有学者基于氢氧稳定同位素特征,利用N E T P A T H ㊁F L OW P C 等程序示踪地下水运移㊁计算岩溶系统中多源水的混合比例以及地下水平均滞留时间[20]㊂本文对黑龙潭地区的降水和泉水稳定同位素特征进行分析,以探求泉水来源及泉域含水层特征㊂该基金项目:国家自然科学基金(41371040)第一作者简介:黄华诚(1990-),男,云南大学自然地理专业硕士研究生,研究方向为喀斯特水文地质㊂E -m a i l :h u a c h e n g h u a n g@y a h o o .c o m ㊂通讯作者:刘宏(1963-),男,副研究员,主要从事喀斯特水文地质与洞穴研究㊂E -m a i l :447196215@q q.c o m ㊂收稿日期:2015-03-04区曾开展过一些水文地质调查,但数学模型所需要的水文参数仍不完整,数学统计方法常用在基于流量㊁降水量㊁温度㊁电导率等水文参数的水文研究中[21-24],但未曾在岩溶地区基于时间序列的稳定同位素数据进行分析研究,本研究应用数学统计方法对稳定同位素数据进行解读分析㊂1研究区概况本研究选择的岩溶泉位于昆明断陷盆地北缘,取样点位置及研究区水文地质特征见图1㊁2㊂黑龙潭地区属北亚热带高原季风气候,主风向为西南风,降雨充沛,但分配不均,干湿季分明,干湿比达1ʒ9㊂每年5月至10月为湿季,10月至次年4月为干季㊂据昆明气象站多年平均年降水量为1027.70mm㊂本区的地貌形态主要受地质构造和地层岩性的控制,为溶蚀地貌㊁垄脊山地与岩溶谷地㊁洼地相间的岩溶低中山地貌㊂谷地中常常发育有洼地㊁漏斗和落水洞㊂漏斗多呈盆形㊁碟形,底部有少量松散物充填,山脊上溶槽㊁溶沟发育㊂本区水文地质条件较为复杂,地下水主要受地层岩性㊁地质构造和地貌条件控制,不同的地层岩性富水性差异很大㊂区内有小水潭㊁清水潭㊁浑水潭三泉,据水文地质调查[25],清水潭是地层深部石炭系㊁二叠系含水层的岩溶水通过黑龙潭东支断裂切割而涌出地表的上升泉,它的主要补给区位于北部山区小哨-野猫山一带,泉流量82.78~365.5L/s,年均流量17997.4m3/d,动态系数4.4,很少出现浑水,水温较高,一般在18~20ħ,水质良好,水化学类型为H C O3-C a M g型㊂浑水潭属于埋藏型岩溶水,岩溶含水层有部分玄武岩裂隙水越流补给,储水和导水系统埋藏比清水潭浅,径流循环深度浅于排泄基准面,主要呈潜水性质,于山麓地形低洼处出露成泉[26],泉水流量小,枯季流量3.75L/s㊂小水潭与浑水潭相连,流量非常小㊂2样品采集和分析方法在收集研究区相关资料和前人研究成果的基础上,于2014年3月至2015年1月在研究区采集大气降水和泉水样品,共采集降水样10个,泉水样105个㊂泉水样品每周采集一次,分别采集清水潭㊁浑水潭和小水潭水样,取样点尽量相互远离,用5m L采样瓶采集5m L泉水,然后用封口胶密封并放置在阴凉处保存㊂在研究区放置自制降水样收集器收集降水样,自制降水样收集器制作过程为:首先将漏斗插入热水瓶的瓶口塞中,然后用瓶口塞塞住瓶口,并把乒乓球放在漏斗中,以防止雨水蒸发㊂收集器收集的水样几乎与外界完全隔离,避免了因蒸发机时影响同位素组成,能较好地反映当地降水同位素组成状况㊂每月采集一次降水样,用5m L采样瓶采集5m L雨水,然后用封口胶密封并放置在阴凉处保存㊂取样期间未出现降雪天气㊂大气降水和泉水样品送至云南大学云南省地理研究所喀斯特国际联合研究中心水分析实验室进行分析测试㊂测试仪器为T I WA-45E P型L G R液态水同位素分析仪㊂分析结果以相对于V-S MOW的千分差表示,记作δ:δ(ɢ)=R m e a s u r e d-R V-S MOWR V-S MOW其中R为2H/1H或者18O/16O,V-S MOW为维也纳标准平均大洋水㊂δ18O和δ2H值测试精度分别为ʃ0.1ɢ和ʃ0.2ɢ㊂3结果和讨论3.1氢氧稳定同位素测定结果分析利用大气降水样品的δ18O和δD确定研究区的当地大气水线(L MW L为:δD=7.63δ18O+2.08(R2=0.97)这与章新平等[28]所得昆明市大气水线比较相似(δD=7.34δ18O+2.56),与柳鉴容等[28]计算的我国整个东部季风区的大气水线相似(δD=7.34δ18O+ 4.18),而与全球大气水线以及我国大气水线(δD= 7.9δ18O+8.2)相比,研究区的大气水线斜率和截距都更小,这与凝结物在未饱和大气中降落时重同位素的蒸发富集作用有关㊂一般情况下,大气越干热,蒸发作用越强烈,大气水线的斜率也就越小,大气水线的截距也越小㊂由此可知研究区气候相对全球和全国平均状况较干热,降水过程中受二次蒸发影响较大㊂泉水样δ18O和δD值的相关系数很大(R2= 0.97),因此只需分析泉水样品的δ18O值㊂各泉δ18O 值如图3所示㊂644中国岩溶2015年图1 黑龙潭泉域水文地质图(小图为清水潭㊁浑水潭㊁小水潭相对位置示意图;蓝线为地表分水岭;绿线区域为水文地质报告所划定清水潭补给范围)F i g .1 T h eh y d r o g e o l o g i c a lm a p o fH e i l o n g t a n s p r i n g ba s i n 744 第34卷 第5期 黄华诚等:昆明市黑龙潭岩溶泉氢氧稳定同位素分析图2 清水潭岩溶泉域剖面示意图(据云南省环境地质监测院)F i g .2 T h e d i a g r a mm a t i c c r o s s -s e c t i o no fQ i n g s h u i t a nk a r s t s p r i n g ba s in 图3 各泉δ18O 值F i g .3 T h e δ18Ov a l u e o f t h e s p r i n g wa t e r 图3表明,清水潭δ18O 值变化范围为-12.60ɢ~-11.64ɢ,平均值为-12.17ɢ,其中雨季平均值为-12.20ɢ,旱季平均值为-12.15ɢ;浑水潭δ18O 值变化范围为-12.22ɢ~-10.81ɢ,平均值为-11.69ɢ,其中雨季平均值为-11.62ɢ,旱季平均值为-11.74ɢ;小水潭δ18O 值变化范围为-12.19ɢ~-11.27ɢ,平均值为-11.80ɢ,其中雨季平均值为-11.86ɢ,旱季平均值为-11.75ɢ㊂各泉水氧同位素最大值和最小值均分别出现在旱季和雨季,总体上表现出与降水氧同位素特征相同的雨季偏轻㊁旱季偏重的趋势,说明泉水受降水水汽源地季节性差异的影响㊂但也有例外,比如清水潭雨季平均值比旱季平均值大,而且泉水同位素值变化幅度比大气降水小很多,这说明泉域含水层对水体氢氧同位素特征具有调节作用㊂从图3可以发现三泉水氢氧同位素年变化规律十分相似,尤其是小水潭和浑水潭,这可能是由于各泉之间有水道相连,导致泉水之间相互影响㊂像各泉水化学参数存在差异一样,它们的氢氧同位素组成也存在明显差异㊂清水潭同位素值普遍比浑水潭和小水潭小,说明其重同位素贫化,这可能是由于清水潭面积较小,而且水深更深,导致其蒸发量较小㊂而浑水潭面积较大,潭水深度较小,水温较高,相对蒸发量较大,重同位素更易富集㊂需要指出的是,这些因素不足以造成三泉水之间同位素组成所表现出的差异,各泉的补给来源及补给方式才是问题的根本㊂将三泉水氢氧同位素值投影到δ18O-δD 图上(图4),三泉水的同位素值均落在研究区的大气水线附近,说明各泉的补给来源相同,均为大气降水补给㊂泉水同位素比大部分降水同位素值的位置低,而夏季降水的同位素值也大多位于左下方,这说明含水层的补给主要来自夏季降水㊂结合前述雨季大气水线和旱季大气水线,作者发现泉水同位素值均沿雨季大气水线分布,说明泉水的补给主要来自夏季降水㊂一般情况下,由于岩溶含水层具有较高的水力联系,地下水能够快速响应外界降雨,故雨季泉水的同位素值一般沿当地大气水线分布㊂而旱季降雨较少,地下水系统受储存在岩溶裂隙㊁孔隙中的地下水体补844中国岩溶 2015年给,且旱季时地下水在岩溶含水层中的运动较雨季时慢,因此在岩溶含水层中水-岩-气作用时间较长,造成泉水同位素值偏离当地大气水线㊂但本研究区各泉旱季的同位素值同样沿当地大气水线分布,说明地下水体的渡越时间相对较短,在旱季它们同样也能够较快速地响应外界降变化㊂图4 大气降水㊁各泉水散点图及当地大气水线F i g .4 δ18O-δDs c a t t e r d i a g r a mo f p r e c i pi t a t i o n a n d s p r i n g wa t e r ,L MW L .水文地质研究中,若已经确定地下水是由大气降水补给的,就可进一步确定补给区的位置范围㊂大气降水的氢氧同位素组成具有高程效应㊂所谓高程效应是指地形起伏比较大的地区,大气降水中δD 和δ18O 随着地面高程的增加而逐渐降低的现象㊂正因为这种效应,使得同位素水文地质研究中,常常借助于研究区内大气内降水的同位素高程效应,推测地下水补给区位置高度[30]㊂计算公式如下:H =δG -δPK+h式中:H 为同位素入渗高度(m );δG 为泉水δ18O 或δD ;δP 为取样点附近大气降水δ18O 或δD ;K 为大气降水δ18O 或δD 值得高度梯度(-δ/100m );h 为取样点高程(m )㊂本次研究未对研究区进行不同高程的大气降水同位素样品采集,也末收集到前人在本区针对高程效应的研究资料,故无法获取高度梯度(K )㊂但由于各泉相对位置非常接近,故基于各泉水与大气降水的同位素,可以对各泉补给高程作出对比㊂综合所测数据,发现清水潭的补给高程最大,而小水潭和浑水潭的补给高程十分接近㊂3.2 高斯混合模型分析高斯混合模型的目的是获取基于平均值㊁标准差和权重的各高斯模型,以实现对初始数据的聚类㊂泉水中δ18O 的概率密度可进一步认识泉水的来源以及泉域含水层岩溶发育程度㊂假设概率密度表示系统中不同水体δ18O 的聚合,单峰的概率密度曲线说明水体来自单一属性的含水层,而多峰的概率密度曲线说明水体来自不同属性的含水层,比如多孔基岩(基流)和岩溶管道(管道流)㊂所得高斯模型的标准差较小,代表单一水体补给(如基流或者单次降水事件),而较大的标准差则表示其具有多重水体(如来自不同降水事件的水体或者单次降水事件的不断累计)补给的特征㊂图5可见,小水潭㊁清水潭和浑水潭双峰高斯混合模型的拟合优度最佳(K-S 检验P>0.8)㊂其中清水潭的P 1峰和P 2峰的标准差都较大(见表1),数据的离散度较大,表明系统拥有多源水补给特征㊂由清水潭泉域的水文地质特征可知,其主要补给区位于野猫山附近,从补给区到排泄区地下水体运移距离较大,而且地下水径流路径上覆大面积二叠系玄武岩地层,其具有一定的透水性,故推测清水潭的补给不仅来源于野猫山地区,径流过程中的入渗对其也有影响㊂从P 2峰的权重来看,入渗补给量并不少㊂图5 泉水δ18O 值的概率密度图(a 为清水潭㊁b 为浑水潭㊁c 为小水潭,其中虚线代表高斯模型)F i g .5 P r o b a b i l i t y d e n s i t y o f t h e δ18Ov a l u e i n s p r i n g wa t e r 944 第34卷 第5期 黄华诚等:昆明市黑龙潭岩溶泉氢氧稳定同位素分析表1通过高斯混合模型获取的泉水δ18O值的参数估计T a b l e1 P a r a m e t e r e s t i m a t e s o f t h eδ18Ov a l u e s o f s p r i n g w a t e r d e r i v e d f r o m G a u s s i a nm i x t u r em o d e l l i n g泉峰平均值/ɢ标准差/ɢ权重清水潭P1-11.940.290.67P2-12.230.290.33浑水潭P1-11.320.110.56P2-12.230.240.44小水潭P1-11.650.150.54P2-11.930.220.46浑水潭受东北部玄武岩山地的孔洞裂隙水补给,于山麓地形低洼处出露并汇集而㊂其P1峰对应的δ18O出现在旱季,相对应的标准差很小,与测量误差值很接近,说明P1峰代表基流㊂P2峰的δ18O值更小,而且标准差大于0.2ɢ,可能是雨季降水形成了较快速的孔洞裂隙流,表明浑水潭旱雨两季补给类型有所区别㊂从图5㊁表1中可发现浑水潭和小水潭两峰的平均值㊁标准差㊁权重都比较接近,故小水潭除受北部二叠系灰岩含水层补给之外,可能也接受东北部玄武岩山地的孔洞裂隙水补给㊂4结论(1)大气降水和泉水的氢氧稳定同位素分析表明,泉水主要来源于大气降水,而且夏季降水在含水层补给中占主导地位㊂清水潭的补给高程最大,而小水潭和浑水潭的补给高程十分接近㊂(2)利用高斯混合模型对泉水氧稳定同位素数据开展进一步分析研究,结果表明清水潭的补给不仅来源于野猫山地区,还包括径流过程中的入渗补给,而且入渗补给量并不小㊂浑水潭旱雨两季补给类型有所区别㊂小水潭除受北部二叠系灰岩含水层补给之外,可能也受东北部玄武岩山地的孔洞裂隙水补给㊂参考文献[1] T a y l o rCJ,G r e e n eE A.H y d r o g e o l o g i cc h a r a c t e r i z a t i o na n dm e t h o d s u s e d i n t h e i n v e s t i g a t i o no fk a r s th y d r o l o g y[J].F i e l dt e c h n i q u e s f o re s t i m a t i n g w a t e rf l u x e sb e t w e e ns u r f a c e w a t e ra n d g r o u n dw a t e r.U S G S,T e c h n i q u e s a n dM e t h o d s,2008:4-D2.[2] P e r r i n J,J e a n n i nP Y,Z w a h l e nF.E p 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i n g w a t e r p e r i o d i c a l l y t o i n v e s t i g a t et h eo r i g i no f t h e s p r i n g s a n d t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e a q u i f e r i n t h e a r e a .T h e f o l l o w i n g c o n c l u s i o n s h a v e b e e nm a d e :1)t h e i -s o t o p e a n a l y s i s o f p r e c i p i t a t i o nw a t e r a n d s p r i n g w a t e r s h o w s t h a t t h e s p r i n g i s o r i g i n a t e d f r o m p r e c i pi t a t i o n ,e s p e c i a l l y i n s u mm e r ;2)G a u s s i a nm i x t u r em o d e l s h o w s t h a t t h e r e c h a r g e o fQ i n g s h u i t a n i s n o t o n l y f r o mt h e Y e m a om o u n t a i n ,b u t a l s o f r o mr u n o f f i n f i l t r a t i o nw h i c h i s n o tm i n o r i n q u a n t i t y .R e c h a r g e t y p e s a r e d i f f e r -e n t i nw e t s e a s o n a n d d r y s e a s o nf o r t h eH u n s h u i t a nk a r s t s y s t e m.T h eX i a o s h u i t a nk a r s t s y s t e mr e c e i v e s r e -c h a rg em a i n l y f r o mth en o r t h e r nP e r mi a n l i m e s t o n ea q u i f e r ,a n ds p a r i n g l y f r o mt h e f i s s u r ew a t e r f r o mt h e n o r t h e a s t e r nb a s a l tm o u n t a i n .K e y w o r d s H e i l o n g t a n ,k a r s t s p r i n g ,h y d r o g e na n do x y g e ns t a b l e i s o t o p e ,G a u s s i a nm i x i n g m o d e l (编辑 张玲)154 第34卷 第5期 黄华诚等:昆明市黑龙潭岩溶泉氢氧稳定同位素分析。
岩溶区用水安全评估
岩溶区用水安全评估是对岩溶地区的水源进行综合评估,包括水质、水量、水源地保护等方面的内容。
岩溶区用水安全评估的目的是为了确保岩溶区居民的饮用水安全,保护岩溶区水资源的可持续利用。
在岩溶区用水安全评估中,首先要对水源的水质进行检测和分析,包括重金属、细菌、化学物质等污染物的检测,评估水质是否符合相关标准。
同时还需要评估水源的水量,包括水源的储量和水源的补给能力,以确定岩溶区的水资源是否能够满足人们的需求。
另外,在岩溶区用水安全评估中,还需要评估水源地的保护状况。
岩溶地区的地质特点决定了其水源地比较脆弱,容易受到人类活动的影响。
评估水源地的保护状况,包括评估周边环境的污染情况、土地利用情况、流域管理情况等,以确定水源地是否存在潜在的危险因素。
最后,岩溶区用水安全评估还需要对岩溶区的水资源进行综合分析和预测,包括对未来水资源利用的需求和供应进行预测,以确定岩溶区的水资源利用是否可持续。
综上所述,岩溶区用水安全评估是一个综合评估工作,需要对岩溶区的水质、水量、水源地保护等方面进行评估,以确保岩溶区的用水安全。
滏阳河上游岩溶水的开发利用及其对环境的影响
杨瑞恒
【期刊名称】《水文》
【年(卷),期】2003(023)004
【摘要】分析了滏阳河上游黑龙洞泉域地下水水资源补给成因,以及大量开采岩溶水对水量、水质及周边环境的影响.黑龙洞泉域地下水补给成因主要包括近3年降水和部分河渠渗漏.泉域上游开采量的不断增大造成泉群溢出量逐年减少,并对周边生态环境和人民生活产生了一定影响.
【总页数】4页(P45-48)
【作者】杨瑞恒
【作者单位】河北省邯郸水文水资源勘测局,河北,邯郸,056001
【正文语种】中文
【中图分类】P641.8
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4.《嘉陵江、涪江上游(广元市为主)自然环境特征及资源开发利用优化模式研究》
评审意见 [J], 艾南山;黄福宁;葛兴善;甘书龙;陈国阶
5.《嘉陵江、涪江上游(广元市为主)自然环境特征及资源开发利用优化模式研究》工作报告 [J],
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黑龙洞泉域岩溶水水资源评价摘要:黑龙洞泉域为一独立封闭程度较高的全排型岩溶水系统。
通过泉域水文地质条件、水化学、水位动态以及水资源量的综合评价,认为多年以来,水化学类型趋于多样化、复杂化。
岩溶地下水的开采量逐渐增大,致使水位整体呈现下降趋势,超采状态下动用了部分静储量。
超采若持续,极可能造成滏阳河水回灌,地表污水对岩溶地下水的入侵,直接威胁城区居民饮水和生存安全。
关键词:黑龙洞泉域;岩溶水系统;水资源;静储量;回灌黑龙洞泉域位于太行山东麓南段,为中奥陶统峰峰组灰岩岩溶地下水,是邯郸市约二百万人民吃水的主要水源地之一。
但近年来,随着人工开采量的逐渐增加,矿山企业的大量疏排以及众多高耗水企业的采排,致使泉域内地下水位不断下降。
1泉域基本概况黑龙洞泉域位于邯郸市西部及河南省安阳地区北部,地理坐标为东经113°40′-114°20′,北纬36°13′-36°54′。
泉域总面积2404.45km2,灰岩裸露面积为1262km2,占泉域面积的52.49%。
黒龙洞泉域西连太行山,东接华北平原,地貌由中西部的山丘过渡为东部及南部的丘陵、平原,总体呈现西高东低、北高南低。
地处北温带半干旱大陆性季风气候区,多年(1962~2005年)平均降雨量为541.44mm,降水主要集中在7、8、9三个月,占全年降雨量的65.5%左右。
黑龙洞泉域内水系发育,滏阳河即发源于黑龙洞泉域。
2泉域水文地质条件2.1 泉域系统边界北界:西段以北洺河区域地下水分水岭为界,向东交峰东断层;西界:南段为涉县—长亭阻水断层,北段为震旦系区域隔水地层;东界:在岳城、新坡、中史村一线的邯邢深大断裂,为隔水边界;南界:西段以老爷山背斜为界,东段在河南省的李珍、东傍佐、李辛庄一带,为地下水分水2.2 含(隔)水岩组划分及特征依据地下水赋存条件、水理性质及水力特征,本泉域可划分为四个含水岩组和一个相对隔水层。
(1)下寒武统和中寒武统徐庄组(∈1+2x)泥岩相对隔水层主要岩性为含云母片的泥岩类岩石,出露于馆陶、鼓山西侧双玉泉、集贤村一带,厚191m,与下伏震旦系一起组成本区域隔水底板。
文章编号:2095-6835(2022)04-0011-04武安市岩溶地下水资源评价袁冰(河北昕佳工程勘查设计有限公司,河北石家庄050000)摘要:武安市跨属邯邢地区百泉泉域、峰峰黑龙洞泉域和涉县东风湖泉域三个岩溶地下水系统,地下水类型分为碳酸盐岩岩溶裂隙水、碎屑岩裂隙水、岩浆岩裂隙水、第四系孔隙水和变质岩裂隙水。
碳酸盐岩岩溶裂隙水是武安市主要开发利用对象,摸清岩溶地下水资源量有助于水资源的持续开发利用。
采用排泄量法,收集了武安市境内大量、长系列的地下水位及开采量资料,对武安市岩溶地下水资源量进行了评价。
关键词:百泉泉域;黑龙洞泉域;岩溶地下水;地下水资源量中图分类号:P641.134文献标志码:A DOI:10.15913/ki.kjycx.2022.04.0031自然地理1.1地形地貌武安市隶属于河北省邯郸市,地处晋、冀、鲁、豫四省交界地带,总面积1806km2。
全市境内地形起伏、四面环山、中间低洼,但总体地势西高东低。
境内被三河(南洺河、北洺河、马会河),五川(门道川、常社川、白云川、馆陶川、石门川)及80多处沟壑所切割,地形复杂,主要地貌类型分为中低山区(占总面积的30%)、丘陵区(占总面积的45%)及山间盆地(占总面积的25%)。
1.2气象水文武安市属大陆性季风气候区,夏季炎热,冬季寒冷。
多年平均降水量536.58mm,多年平均蒸发量1851.7mm。
2区域水文地质条件2.1区域地下水系统武安市全境总面积1806km2,区域上主要跨属邯邢地区百泉泉域及峰峰黑龙洞泉域两大岩溶地下水系统,在西南部,长亭、姚家峧以西的小部分区域属于涉县东风湖泉域。
区域地下水系统示意图如图1所示。
2.1.1峰峰黑龙洞泉域该泉域总面积2680km2,其中碳酸盐岩裸露区面积1295.7km2,天然补给量11.63m3/s左右。
武安市南部位于峰峰黑龙洞泉域中上游,属于泉域的补给-径流区,面积约915.07km2。
邯郸西部紫泉岩溶水系统水质特点
刘竹霞
【期刊名称】《河北水利》
【年(卷),期】2009(000)007
【摘要】紫泉岩溶水系统原为邯邢水文地质南单元峰峰黑龙洞泉域岩溶水系统的野河一上庄岭径流区的一部分.河北煤田地质局物测地质队于1997年3月提交的《峰峰、邯郸矿区遥感影像水文地质研究报告》将之单独划为紫泉岩溶水系统.比较符合实际情况.其边界比较清楚.受大断裂带的控制,有单独的地下水补、径、排特征,形成比较独立的地下水系统,面积196.1km2.其中灰岩裸露和浅埋区面积40km2。
【总页数】1页(P21)
【作者】刘竹霞
【作者单位】永年县水利局
【正文语种】中文
【中图分类】P64
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5.太原东山岩溶水系统水质分区特征及成因初探 [J], 王秀兰;杨晋营
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黑龙洞泉域水质调查及保护措施
李迎玲;张金方;石永星;张新若;史全生;高瑞林
【期刊名称】《医学动物防制》
【年(卷),期】2006(22)5
【总页数】2页(P370-371)
【关键词】保护措施;水质调查;黑龙;饮用水水源;经济发展;地下水;水文地质;生活污水;水质恶化;检验资料
【作者】李迎玲;张金方;石永星;张新若;史全生;高瑞林
【作者单位】河北邯郸市卫生监督所
【正文语种】中文
【中图分类】R123.1;R512.4
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黑龙洞泉域岩溶水水资源评价
摘要:黑龙洞泉域为一独立封闭程度较高的全排型岩溶水系统。
通过泉域水文地质条件、水化学、水位动态以及水资源量的综合评价,认为多年以来,水化学类型趋于多样化、复杂化。
岩溶地下水的开采量逐渐增大,致使水位整体呈现下降趋势,超采状态下动用了部分静储量。
超采若持续,极可能造成滏阳河水回灌,地表污水对岩溶地下水的入侵,直接威胁城区居民饮水和生存安全。
关键词:黑龙洞泉域;岩溶水系统;水资源;静储量;回灌
黑龙洞泉域位于太行山东麓南段,为中奥陶统峰峰组灰岩岩溶地下水,是邯郸市约二百万人民吃水的主要水源地之一。
但近年来,随着人工开采量的逐渐增加,矿山企业的大量疏排以及众多高耗水企业的采排,致使泉域内地下水位不断下降。
1泉域基本概况
黑龙洞泉域位于邯郸市西部及河南省安阳地区北部,地理坐标为东经113°40′-114°20′,北纬36°13′-36°54′。
泉域总面积2404.45km2,灰岩裸露面积为1262km2,占泉域面积的52.49%。
黒龙洞泉域西连太行山,东接华北平原,地貌由中西部的山丘过渡为东部及南部的丘陵、平原,总体呈现西高东低、北高南低。
地处北温带半干旱大陆性季风气候区,多年(1962~2005年)平均降雨量为541.44mm,降水主要集中在7、8、9三个月,占全年降雨量的65.5%左右。
黑龙洞泉域内水系发育,滏阳河即发源于黑龙洞泉域。
2泉域水文地质条件
2.1 泉域系统边界
北界:西段以北洺河区域地下水分水岭为界,向东交峰东断层;
西界:南段为涉县—长亭阻水断层,北段为震旦系区域隔水地层;
东界:在岳城、新坡、中史村一线的邯邢深大断裂,为隔水边界;
南界:西段以老爷山背斜为界,东段在河南省的李珍、东傍佐、李辛庄一带,为地下水分水
2.2 含(隔)水岩组划分及特征
依据地下水赋存条件、水理性质及水力特征,本泉域可划分为四个含水岩组和一个相对隔水层。
(1)下寒武统和中寒武统徐庄组(∈1+2x)泥岩相对隔水层
主要岩性为含云母片的泥岩类岩石,出露于馆陶、鼓山西侧双玉泉、集贤村一带,厚191m,与下伏震旦系一起组成本区域隔水底板。
(2)中寒武统(∈2)岩溶强含水岩组
西部山区为潜水,向东逐渐过渡为承压水。
以鲕状灰岩为主,结晶灰岩次之,厚187m。
岩溶较发育,以溶隙、溶洞为主。
由于底部徐庄组薄层泥灰岩及页岩的隔水,沿层面和主要裂隙方向发育许多大型溶洞及间歇性下降泉。
如管陶、江家一带和北响堂寺溶洞等,泉流量17.0L/s,一般单位涌水量1-3.213L/s•m,水质类型为HCO3-Ca•Mg型,矿化度0.3g/L。
(3)上寒武统(∈3)岩溶弱含水岩组
由竹叶状灰岩,泥质条带灰岩和薄层泥灰岩组成,厚128m。
岩溶形态以溶隙为主,节理裂隙发育,但多被充填,平均面裂隙率 6.5%,局部有溶洞发育,透水性相对差。
一般单位涌水量0.0145L/s•m,水质类型为HCO3-Ca•Mg型,矿化度0.25g/L。
(4)下奥陶统(O1)岩溶强含水岩组
主要由白云岩、白云质灰岩组成,总厚148m。
岩溶比较发育,以溶隙、溶洞为主,符山铁矿打在构造附近该层的供水井,单位涌水量1.52-3.25L/s•m,水质类型为HCO3-Ca•Mg型,矿化度0.3g/L。
(5)中奥陶统(O2)岩溶强含水岩组
主要由灰色中—厚层灰岩、花斑灰岩、白云质灰岩等组成,均厚571m。
岩溶裂隙发育,以北5°~30°东方向的裂隙为主。
岩溶形态以溶隙为主,溶洞次之。
单井出水量一般1000-3000m3/d,一般单位涌水量2-3.5L/s•m,水质类型为HCO3-Ca•Mg型,矿化度0.3g/L。
区域上该含水岩组富水性最强,为区内主要供水层。
2.3 岩溶水补径排条件
本泉域为一独立封闭程度较高的全排型岩溶水系统,为一均匀状构造断块岩溶水文地质结构类型,形成以西部山区和中部灰岩裸露区为补给区,构造断陷盆地为径流区,以泉群排泄为主的独立水文地质单元。
(1)补给条件
大气降水是地下水的主要补给来源,其补给方式为大气降水通过灰岩裸露区面状入渗补给,其次为河流及人工渠道线状入渗补给。
多年大气降水平均补给量为11.05m3/s。
(2)径流条件
构造、地势、排泄条件则控制了地下水的流向和径流强度,其次水动力条件对地下水的径流条件也有一定的影响。
大体可分为三个径流带:北部强径流带,水力坡度0.14‰-0.15‰;南部强径流带水力坡度0.09‰-0.12‰;鼓山东侧径流带。
(3)排泄条件
本系统天然状态下是以集中的白龙洞、紫山、黑龙洞等泉群排泄。
由于人工开采量及矿山疏排量的逐年增加,特别近年来出现的超采现象,致使泉水断流,岩溶地下水的排泄方式完全变为人工排泄。
3水化学及水质动态特征
整个泉域岩溶水介质为碳酸盐岩海相沉积地层,局部地段含硫酸盐岩(石膏),主要矿物成份为方解石、白云石及石膏,天然条件下岩溶地下水中主要化学成份为:HCO-3、SO42-、Ca2+、Mg2+。
1980年至2007年,近三十年来岩溶地下水中CI-、SO42-、Mg2+含量呈增加趋势,HCO-3、K++Na+含量呈减少趋势,岩溶地下水水化学类型由HCO3-Ca•Mg(Ca),HCO3•SO4-Ca•Mg(Ca),SO4•HCO3-Ca•Mg转变为HCO3•Cl-Ca(CaNa、CaMg)、SO4•HCO3-Ca(CaMg、MgCa);矿化度由小于500mg/l升高至500-700mg/l、总硬度值由250mg/l升高至300-500mg/l。
由此可见,水化学类型趋于多样化、复杂化。
4水位动态
本区地下水动态,受大气降水,人工开采和矿井疏排水的影响,总体呈现衰减的趋势。
1982年以前,地下水以天然排泄占主导地位,属于典型的气象型动态,地下水水位在130~139m范围内呈周期性波动,自1982年以后,由于人工开采量以及矿山企业疏排量的逐年增加,水动态类型由气象型逐渐转变为气象—人工型,地下水水位在110~130m范围内呈周期性波动。
5黑龙洞泉域岩溶水资源量
依据灾害预警项目《邯邢煤矿区矿床水环境问题调查评价》成果:黑龙洞泉域岩溶地下水资源量的计算采用均衡法计算,本区大气降水周期一般为十年,均衡计算采用计算时段较长,均达到或超过了一个大气降水周期,计算结果黑龙洞泉域不同阶段总补给与总排泄量基本均衡,说明均衡方程正确,计算采用的参数合理,调查统计的各种排泄量符合实际。
岩溶地下水资源量采用多年平均补给量的计算结果如下:
1959年—1979年岩溶地下水年平均资源量为38027.40×104m3/a (12.06m3/s);
1980年—1989年岩溶地下水年平均资源量为32811.07×104m3/a (10.40m3/s);
1990年—1999年岩溶地下水年平均资源量为33522.74×104m3/a (10.63m3/s);
2000年—2006年岩溶地下水年平均资源量为36765.61×104m3/a (11.66m3/s)。
6结论
通过上述研究,黑龙洞泉域多年以来,水化学类型趋于多样化、复杂化。
岩溶地下水的开采量逐渐增大,岩溶地下水位整体呈现下降趋势,属于超采状态,动用了部分静储量。
继续超采,极可能造成滏阳河水回灌,一旦地表污水入侵,整个黑龙洞泉域水质将遭受污染,直接威胁城区居民饮水和生存安全。