西南岩溶石山地区岩溶地下水示踪试验与分析——以湖南湘西大龙洞为例

围绕大龙洞水库成库条件调查中存在的疑点问题开展示踪工作。根据示踪试验区的水文地质条件,选择降雨时地表水向地下集中渗漏排泄的狗肉寨极乐村洼地落水洞作为投放点,并在极乐村洼地落水洞的北东大龙洞地下河出口附近的鬼冲地下河、鬼冲泉和大龙洞地下河出口下方对岸100m处的Y034季节性水点(表层带岩溶泉点)及大龙洞地下河出口设置接收点,采用弱酸性红A荧光染料类试剂作示踪材料。示踪结果显示,鬼冲地下河、鬼冲泉和大龙洞地下河与投放点的连通性差;季节性水点Y034与投放点的连通性好;表明通过狗肉寨极乐村洼地落水洞汇集转化成的岩溶地下水与表层岩溶带季节性岩溶泉水水力联系密切,而与鬼冲地下河、大龙洞地下河之间则存在有地下分水岭。      

丽江黑龙潭地下河系统的水均衡分析与预测评价

滇西北丽江黑龙潭流量大幅减少、间歇式断流问题日趋频繁,已成为地方经济社会发展的重要制约因素。在对丽江盆地区域水文地质条件和黑龙潭地下水系统动态调查的基础上,考虑社会经济发展过程中人类工程活动的影响,以近70年的数据为基础,采用水均衡法定量分析黑龙潭地下水系统流量的动态变化及其影响因素,得出不同时段黑龙潭断流的主要原因,并根据近年黑龙潭断流的影响因素及变化趋势,预测未来黑龙潭流量的变化趋势,2021—2030年,黑龙潭将成为季节性泉水,2030年之后,黑龙潭泉群将长期处于断流状态。该认识可为黑龙潭的地下水动态恢复和丽江城区地下水水资源开发及环境保护提供依据。     

湘中溶蚀丘陵区示踪试验— — 以湖南新化为例

二叠系茅口组灰岩以亮晶颗粒灰岩、泥晶颗粒灰岩和颗粒泥晶灰岩为骨架,裂隙溶洞为含水空间的介质类型,在以湘中为中心的溶蚀丘陵区普遍存在,湖南新化大树—— 华山一带具有典型代表性。两次示踪试验表明,雨季的岩溶水流速快,滞后时间和延续时间短,而旱季正好相反,这是茅口组灰岩岩溶发育和岩溶水特征的反映。近南北向展布的茅口组灰岩东西两侧完整的隔水边界和谷间地块分水岭的存在,使每个谷地都具有完整的补径排体系,从而形成多个小型岩溶水系统。如果在这些岩溶谷地中修坝建库,只要坝址座落于龙潭组砂岩之上,一般不会发生岩溶渗漏问题。      

示踪试验在淄博裂隙岩溶水污染治理中的应用

为了在山东省淄博市地下水遭受石油污染的地区合理地布置治理工程,我们进行了两次裂隙岩溶水的示踪试验。试验在深井中进行,示踪剂用１３１Ｉ同位素。第一次用来确定污染源附近（靠下游）的金岭断层的水力性质,为治理地下水污染的水力截获带的布置提供依据。试验结果表明,该断层是透水的,而且是污染最严重的地带,根据这一结果布置了水力截获带。第二次在水力截获带运行时进行示踪试验,以确定该带运行时的降落漏斗范围、地下水运动的方向和速度,为用曝气法、ＣｌＯ２氧化法和微生物法进行地下污染治理提供水文地质依据。两次试验求得的地下水实际平均流速（视速度）为１１１．８４ｍ／ｄ和１８７ｍ／ｄ,说明研究区裂隙岩溶地下水的运动速度也相当大,地下水污染问题是一个对流占绝对优势的问题      

地下水多元示踪试验在岩溶隧道水害预测中的应用——以张吉怀高铁兰花隧道为例

以张家界—吉首—怀化高速铁路兰花隧道为例,在岩溶水文地质调查基础上结合地下水多元示踪技术,查明了兰花隧道隧址区各岩溶地下水系统以及地下暗河管道的空间展布。结果表明:（1）兰花隧道及其附近区域全部为寒武系碳酸盐岩裸露区,以峰丛洼地为主,地表和地下岩溶极为发育;（2）兰花隧道隧址及其附近区域共发育有呆业洞和兰花洞两个独立的地下暗河系统,其中Ⅰ号、Ⅱ号、Ⅲ号三个岩溶水系统属于兰花洞地下暗河系统的子系统;Ⅳ号岩溶水系统属于呆业洞地下暗河系统;（3）Ⅳ号岩溶地下水系统在平面和剖面上都没有与兰花隧道相交,不会对隧道突涌水构成威胁;（4）兰花洞地下暗河系统以中部兰花洞暗河天窗为界分为上游和下游两段,上游段Ⅰ号和Ⅱ号岩溶水系统在平面和剖面上都没有与兰花隧道相交,不会对兰花隧道突涌水构成威胁;下游段Ⅲ号岩溶水系统在平面上与兰花隧道相交（交点里程为DK60+100）,可能存在隧道突涌水风险;（5）依据高分辨率降雨-水文动态监测数据,采用降雨入渗系数法预测在极端暴雨情况下兰花隧道揭露Ⅲ号岩溶管道的最大涌水量为7.08×104 m3?d-1。      

高山峡谷区岩溶水示踪试验──以川西锦屏地区为例

示踪结果显示,大理岩是以溶蚀裂隙为主的含水介质,其岩溶水流迭较溶洞管道型含水层低一个数量级。在高山峡谷区,包气带深厚,示踪水流的“分流”现象十分普遍;隔水边界易于遭受破坏,不同单元之间越流水力联系较为广泛;且深部裂隙系统开启程度好,岩溶发育深度超过２０００～３０００ｍ,由于补给区与排泄区高差大,为深部区域水流系统的发育提供了介质和水动力条件。      

丽江黑龙潭泉群水文地质特征及断流的影响因素分析

黑龙潭泉群为丽江古城流水源头,是古城生活用水、景观用水和服务业用水的主要来源之一。近年来,黑龙潭泉群流量丰枯变幅增大,干旱年或特大干旱年出现季节性或跨年度干涸,从2011年8月以来,黑龙潭泉群流量明显减小,月平均流量由0.695 m^3/s 减至0.186 m^3/s,并于2012年1月21日全面断流,截至2013年6月仍未见出流。为给丽江盆地地下水资源保护和持续利用提供水文地质科学依据和技术支持,本文对黑龙潭泉群岩溶水系统水文地质特征进行了分析,认为降水量减少是泉群断流的主要原因,而补给区生态环境恶化和泉群下游地下水开采则在一定程度上加剧了泉群的断流发生频次。在此基础上,提出了提高黑龙潭泉群补给区的水源涵养能力、加强水资源的调控和管理、严格依法管理黑龙潭泉群水源保护区等建议。     

示踪试验在六盘山东麓地区岩溶水水文地质条件分析中的应用

运用示踪试验来探查地下水的补排条件及相互转化关系已有许多成功实例。六盘山东麓地区位于两大构造体系的复合部位,地质、水文地质条件复杂,岩溶水与白垩系地下水的转化关系复杂多变,利用常规方法不易查清。本文根据在平凉开展的示踪试验成果,结合有关资料对二者关系进行探讨。并初步认为:白垩系地下水含水介质不均匀,以裂隙运移为主,在天然状态下,岩溶水与白垩系地下水均以侧向径流为主,垂向上大部分地段联系较弱,仅在部分地段存在补给。     

地下水多元示踪试验在岩溶地区的应用

通过广西某排泥库区进行地下水多元示踪试验的工程实例,介绍了多元示踪试验在岩溶地区的成功应用及有效判析方法,对有效查明岩溶地区地下水水力联系,正确评价场区水文地质条件具一定的借鉴和参考价值。     

在线示踪试验在隧道建设前期勘察中的应用研究以重庆城开高速公路拟建旗杆山隧道为例

由于岩溶含水介质具有高度不均一性和复杂性,给隧道建设带来很多不确定因素。本文以城开高速公路城口拟建旗杆山隧道为例,利用在线示踪技术,获取高分辨率示踪数据,结合定量解译的方法,分析隧址区岩溶地下水潜在的流向及其流场情况。本次在钻孔内注入投放示踪剂,开展示踪工作,通过试验结果查清了投放示踪剂位置地下水与水文单元内几个大型暗河的水力联系,为划分地下水分水岭和计算隧址区岩溶管道流水力梯度提供了有力依据,该成果极大地提高了隧址区水文地质调查工作的精度。通过本例,表明在线示踪技术在我国西南岩溶区的地下含水介质研究及相关的勘察中具有较大的推广和应用价值。     

基于示踪试验的王寨盆地水文地质条件研究

王寨盆地是大武富水地段的一个特殊补给区,地质条件较为复杂,水文地质条件的研究相对较少,利用示踪试验对该区进行水文地质条件研究,是一种简单有效的方法。本次示踪试验采用钼酸铵作为示踪剂,历时75天,钼离子浓度历时曲线分为单峰型、双峰型和多峰型,地下水视流速平均值为23373m/d。通过试验揭示了王寨盆地岩溶发育特征为溶孔、溶隙、裂隙、管道、溶洞并存,地下水径流通道有单一管道型、单管道有水池型、多管道型和多管有水池型,具有多向性和复杂性;主要的地下水径流通道有3个,均汇入淄河断裂带;地下水流向以西南、东南、正东(东北)为主,整体流动较为缓慢,溶质的运移以正东(东北)方向最快;王寨断层和边河断层具有良好的导水性。因试验在枯水期进行,降雨量较小,地下水开采的日周期性影响也相对稳定,故试验时段地下水流场较稳定,试验结果所揭示的水文地质问题也较准确。     

丽江黑龙潭地下水系统温度场特征研究

研究旨在通过地下水温度场的特征来推导岩溶泉域的地下水活动,并验证岩溶地下水系统划分的合理性,文章以黑龙潭岩溶泉域为例,采用对比分析等手段,对泉域地下水温度的时空变化特征进行研究,并探讨各变化特征的指示意义。结果表明：在空间分布上,泉域内地下水温与高程呈反比关系;在时间分布上,降雨作为引起地下水温度变化的主导因子,汛期补给区入渗增加后引起地下水温升高,同时大量的补给加快了地下水径流速度,致使排泄区地下水温降低。此外,还根据不同岩溶系统地下水温度场的差异性特征及其指示意义,验证了黑龙潭泉域系统划分具有合理性。     

基于在线示踪技术的岩溶地下河流场反演与水文地质参数估算

以青木关岩溶地下河为例,利用在线高分辨率示踪技术获取基础数据来探寻岩溶地下河形态特征,估算水文地质参数。试验中示踪剂回收率高达99 %,示踪剂历时浓度曲线有两个孤峰,前后峰值浓度分别为37.63 μg/L和1.21 μg/L, 两个孤峰的偏度和峰度均大于0,据此推测青木关岩溶地下河并无较大溶潭发育,且地下河流态为紊流流态。根据试验所得数据结合地下河地理空间信息,以经验公式估算得到地下河平均流速、摩擦系数、雷诺数、舍伍德数、施密特数等水文地质参数,分别为204 m/d、0.26、127 980、4 165、1 140,表明青木关地下河管道内部结构复杂,地下水环境比较脆弱,且估算得到的雷诺数所表征的地下河水流态与示踪剂历时浓度曲线得到的结果一致。      

丽江市黑龙潭地区水文地质条件分析

以丽江市玉龙县境内的黑龙潭地区为主要研究对象,总结了已有的水文地质资料,分析了九子海-黑龙潭地区的岩性、构造等特征。通过对研究区内及周边泉的调查研究,认为北衙组中段、上段的灰岩、白云质灰岩是研究区的主要含水层,地形切割上述含水层使得地下水出露成泉。对水样进行了水化学聚类分析和氢氧同位素分析,发现含水层主要接受大气降水的渗透补给。按照水力联系对泉点进行了划分。根据研究区内及周边地区的泉点分布分析了地下空间的特点和地下水的联系。研究结果对泉群的利用、保护具有参考价值。     

昆明市黑龙潭岩溶泉氢氧稳定同位素分析

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、浑水潭、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。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。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。（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。浑水潭旱雨两季补给类型有所区别。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。      

利用示踪试验时间-浓度曲线分析岩溶管道结构特征

岩溶管道结构特征对岩溶水资源的合理取用、保护及地下工程安全施工均具有重要影响。目前在利用示踪试验曲线分析岩溶管道结构特征时,难以通过曲线叠加、钝锋、不规则上升和下降等形态准确解释多条岩溶管道连接关系、地下湖所处位置和地下水状态。运用地下水溶质运移理论,推导出岩溶管道流溶质运移模型,根据模型绘制三维溶质运移形态和理论时间-浓度曲线,结合水力学相关知识,对岩溶管道连接关系、地下湖位置及岩溶管道流形态变化对应的时间-浓度曲线进行解释。得出以下主要结论：（1）曲线出峰个数对应岩溶管道条数,由于管道径流长度及流速存在差异,双管道并联曲线存在3种模型,分别为2个孤立的单峰、下降曲线存在双峰叠加和2个连续上升的叠加峰;（2）单管道曲线下降梯度个数对应地下湖个数,多管道需结合管道个数和地下湖位置具体分析下降梯度和地下湖个数关系,根据地下湖位置将双管道并联岩溶管道划分4种类型,即地下湖存在于未分支管道、主管道、支管道、主管道和分支管道上;（3）曲线形态极速变化标志着管道流发生表流和承压流的相互转化。研究结果可为岩溶地区地下水保护及地下工程安全建设提供保障。     

丽江市黑龙潭泉群断流的人工神经网络模拟

近年来,云南省丽江市著名景点黑龙潭泉群断流频发,这将严重威胁丽江市旅游业的可持续发展。为了正确认识黑龙潭泉群断流的原因,并掌握其发生的规律,本文在对该泉群的水文地质条件、降水量和断流的关系进行分析的基础上,对该泉群的断流情况开展了人工神经网络模拟研究。本文发现黑龙潭泉群属于非全排型山前断裂溢流岩溶泉;年降水量不足与该泉群的断流具有一定的因果关系;构建了网络拓扑结构为6-13-3的 BP 人工神经网络模型对黑龙潭泉群的不同断流情况进行了模拟,该模型以前期降水量、温度与湿度作为输入向量参数,以1953-2002年的数据作为训练样本,以2003-2012年的数据作为模型检验样本,检验结果与实际情况吻合度约为90%,表明该模型可以较好地模拟黑龙潭泉群的断流情况。     

基于钻孔抽水试验和示踪试验的岩溶地区含水层结构研究

岩溶含水层具有强异质性和各向异性特征,其空间结构的调查和认识是地下水流动和污染物迁移研究的重要基础。然而,岩溶含水层特殊的地质结构导致岩溶区水文地质调查非常困难。为了更好地掌握研究区岩溶含水层结构特征,本文在进行抽水试验的同时开展多示踪剂（荧光素钠、罗丹明、荧光增白剂）示踪试验。利用Theis标准曲线对比法分析抽水试验数据,计算试验场地渗透张量,根据示踪试验结果分析含水层结构性质。计算出研究区渗透张量主方向的导水系数分别为:0.297 m2·h-1和0.028 m2·h-1,给水度为1.19E-04,优势方向为东偏南18.47°。抽水条件下示踪试验获得3种示踪剂的回收率分别为:荧光素钠97.98%,罗丹明B47.34%,荧光增白剂39.54%;平均流速分别为:0.378 m·h-1、0.3 m·h-1和0.14 m·h-1,反映研究区岩溶孔隙、裂隙较小,示踪剂运移慢、时间长。荧光素钠和荧光增白剂的BTC曲线表现为单峰型,罗丹明B的BTC曲线表现为多峰型,表明研究区既发育优势流裂隙,又发育相对均匀裂隙。同时,示踪剂最大回收率方向与抽水实验所得渗透张量主方向相符。研究结果为岩溶含水层精细结构的刻画,水文模型物理参数的确定提供了方法和依据。