岩溶水简介

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。

岩溶水是指在石灰岩、白云岩等可溶性岩石中形成的地下水，其处理技术主要针对以下几个方面：
除铁、锰过量：
当岩溶水中铁、锰含量超标时，通常采用曝气-氧化-沉淀法进行处理。

首先通过曝气设备将空气中的氧气引入水中，使二价铁和二价锰氧化为三价形式，然后通过絮凝剂作用使其形成易于沉淀的氢氧化物，最后经过沉淀池或过滤器去除。

硬度处理：
岩溶水往往含有较高浓度的钙、镁离子导致硬度高。

处理方法可以是离子交换法，使用钠离子交换树脂或氢离子交换树脂来软化水质；或者通过石灰-纯碱（碳酸钠）法进行化学软化，生成碳酸钙和氢氧化镁沉淀后分离。

酸碱度调节：
对于pH值不适宜饮用或工业用途的岩溶水，可以通过添加碱性物质（如石灰乳）提高pH 值，或者加入酸性物质降低pH值，使之达到标准范围。

微生物污染控制：
如果岩溶水受到微生物污染，需进行消毒处理，常见的消毒方法包括氯化消毒、紫外线消毒、臭氧消毒等。

氟、砷等有毒有害元素处理：
若岩溶水中含氟、砷等超标，则需要特定的技术手段进行深度处理。

例如，对于氟污染，可用活性氧化铝吸附法、电渗析法或反渗透法进行脱氟；对于砷污染，可采用铁盐沉淀法、离子交换法或高级氧化工艺（如Fenton试剂氧化）去除。

矿化度及总溶解固体（TDS）调控：
对于矿化度过高的岩溶水，除了上述针对性的离子去除外，还可以采用反渗透膜技术进行淡化处理，有效减少水中的总溶解固体含量。

以上各种技术的应用需结合具体水源水质特点、处理目标以及经济效益综合考虑。

同时，在实际操作过程中，也需要注意处理设施的设计、运行维护以及处理后的废弃物处置等问题。

13 岩溶水13.1 岩溶水及其研究意义岩溶水：赋存并流动于岩溶化岩层中的水。

（1）岩溶分布面积占国土面积约35%，岩溶水资源量占地下水资源总量的约23%。

（2）岩溶水地区岩溶水开发以及地下水环境问题也很急迫。

地区地下水资源岩溶水资源岩溶水与地下水资源比值/%/×108m3·a-1/×108m3·a-1云南742 345 46贵州479 386 80四川551 135 24重庆160 118 73广西699 374 53湖南456 263 57湖北416 185 44总计3503180651中国南方主要地区岩溶水资源简表（卢耀如等，2006）岩溶作用是指化学溶解、沉淀、水流冲蚀、重力崩塌、生物溶蚀、机械破坏与沉积等多种多用的综合。

13.2 岩溶发育的基本条件和影响因素（1）岩石的可溶性溶解度：卤化物岩>硫酸盐岩>碳酸盐岩碳酸盐岩的溶解性：灰岩、白云质灰岩、灰质白云岩、白云岩、硅质灰岩、泥灰岩碳酸盐岩的结构也影响溶解性：晶粒大小、晶粒均匀性、孔隙等碳酸盐岩层的组合结构也影响溶解性。

（2）岩石的透水性岩石的透水性主要取决于岩石的裂隙发育情况。

岩石的裂隙发育情况与岩性、地质构造有关。

可溶岩中裂隙的透水性取决于裂隙的长度、裂隙面的粗糙度、裂隙率、张开度和充填情况及相互间的连通性。

（3）水的侵蚀性CaCO3+H2O+CO2⇋Ca2++2HCO3-CO2的参与是岩溶发育的另一个重要前提，CO2来源于浅层大气与土壤层。

pH值对反应的进行和一些组分的存在形式也会产生影响。

混合溶蚀效应：两种或两种以上已经丧失其侵蚀性的饱和溶液，在岩层中混合后重新变成不饱和溶液，从而对他盐酸盐岩进行新的溶蚀作用。

（4）水的流动性水的流动可以不断更替补充具侵蚀性的水；将溶解与侵蚀的物质带走----留下空洞（岩溶）。

包括：气候条件、地质环境和地理条件。

气候条件：影响着水运动的快慢、水量的大小、土壤CO2含量及生物作用，主要指降水量。

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。

1、自然因素长期干旱使地下水位明显下降，或者暴雨使地下水位迅速抬升，均可发生天然的岩溶塌陷。

地下水位下降时，上覆载荷得不到足够的支撑，引起地面塌陷。

地下水位抬升时，封闭气体受压发生气爆，上覆松散沉积物破坏而塌陷。

天然的岩溶塌陷规模小，分布有限，危害不大。

2、人为因素开采地下水、采矿排水、基坑排水等人为活动，会引起浅层地下水位的降低，有时还伴随着封闭气体负压吸引，触发岩溶塌陷。

人为活动引发的岩溶塌陷，多发生于人口密集的城镇厂矿，危害严重二、岩溶塌陷的形成条件1、岩溶洞隙是岩溶塌陷产生的基础岩溶（国际通用术语Karst，译名喀斯特）是指水对可溶性石（在我国以碳酸盐岩为主，局部尚有硫酸盐岩、卤化物岩等，这里主要对前者进行论述）进行以化学溶蚀作用与特征（并包括水的机械侵蚀和崩塌使用以及物质的携出、转移和再沉积）的综合地质作用，以及由此而产生的现象统称。

岩溶作用的结果在可溶岩表面及其内部形成各种岩溶现象，在地表的如洼地、槽谷、漏斗、落水洞、溶沟溶槽、石芽、石柱、溶峰等；在地下的则为各种形态的溶洞、溶隙、管道等。

受各种因素的影响，岩溶的发育有强弱之分，岩溶发育愈强烈，岩溶洞隙数量愈多，其规模也愈大，愈有利于岩溶塌陷的形成。

岩溶洞隙的发育一般受岩溶地下水排浊基准面的控制，多3 .发育于浅部，向深部逐渐减弱。

浅部岩溶洞隙由于地下水活动频繁，交替强烈，一般连通性较好，成为塌陷物质的储集空间和运移通道。

岩溶洞隙的开口程度是影响岩溶塌陷形成的重要因素，岩溶地下水的活动，塌陷物质的运移都是通过洞隙开口处进行的，因此，塌陷坑与开口洞隙存在着密切的垂向对应关系。

实践表明，洞隙规模愈大，塌陷也愈大；洞隙开口愈大，塌陷速度愈快。

洞隙的平面展布形态对塌陷平面形态有着决定性影响，裂隙状洞隙往往形成长条状塌陷坑，沿地下河管道往往产生链状或串珠状分布的塌陷坑群。

2.一定厚度的松散盖层松散破碎的盖层是塌陷体的主要组成部分。

土层是土洞形成和塌陷发生的物质基础。

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。