桂林甑皮岩地下水与地表水的水力交互作用

桂林甑皮岩遗址地处典型的峰林平原区,面临地下水运动破坏遗址区稳定性的问题。为掌握水塘岩溶渗漏过程特征,揭示遗址保护区岩溶地下水与地表水的相互作用,保护遗址区的稳定性,分析了遗址保护区地下水与地表水的水位动态特征,并根据岩溶地下水与地表水系统的水均衡要素建立水箱模型的基本物理结构和水塘水位衰减方程,将模拟水位与实际水位对比分析,量化地表水与降雨及遗址洞地下水之间的相互关系。水塘水位动态与地下水水位动态存在水位高差、上升起点、衰减速度和峰值滞后的差异性,两者动态过程的差异反映遗址区岩溶介质的沟通能力较强;地表水渗漏过程主要控制因素是水塘底部的岩溶渗漏能力;地下水补给地表水塘的方式以主径流带管道流集中补给为主。遗址区地下水与地表水的水力交互作用表现出强烈的动态模式,地下水与地表水互相转化特征显著。地下水与地表水的水力交互有利于削弱地下水潜蚀力,缓解地下水对覆盖层的侵蚀破坏。      

湖南宁乡大成桥岩溶地下水对暴雨响应特征及多元回归预测模型

通过降雨、水位监测等方法，研究湖南宁乡大成桥岩溶地下水位动态及对暴雨的响应过程，探讨地下水内在联系特征并建立回归预测模型。结果表明:雨季地下水位对降雨响应程度高，水位变幅大，而枯季则相反；在暴雨条件下，接受快速管道流补给的地下水位动态响应为陡升—陡降，水位变幅在13.6~42.8 m；接受裂隙、孔隙水补给的地下水位动态表现为缓升—缓降，年变幅为1.1 m；雨季地下水位对暴雨响应的滞后时间为1.2~4 h，较相同条件下的水位响应滞后时间缩短了1/2~2/3，水位变幅增大1.7~4.7倍；枯季地下水位对暴雨响应的滞后时间为4.2~13.2 h，水位响应滞后时间延长了3~8 h，水位变幅缩减了5~11倍；包气带厚度和含水饱和度对水位动态起着决定作用，包气带厚度与水位响应滞后时间负相关，含水饱和度与水位变幅正相关；通过相关性分析、拟合优度检验、显著性检验和残差分析等，确定最优回归预测模型，模型检验结果与实际水位动态过程吻合度较高。      

运用水文时间序列分析识别济南泉域岩溶发育特征

岩溶含水层具有高度的非均质性和各向异性,为定量识别济南泉域岩溶含水层发育状况,通过选取泉域岩溶水补给区和排泄区的地下水位动态数据,采用相关分析和频谱分析,研究其对降雨补给的响应特征.地下水位-降雨量的自相关和互相关分析表明,系统对降雨输入信号的敏感程度自补给区至排泄区逐渐降低,但记忆作用逐渐增强.相位分析结果表明泉域地下水位对降雨信号的响应存在滞后现象,自补给区至排泄区滞后时间逐渐延长,补给区地下水位与降雨具有更好的线性相关性.交叉振幅分析结果表明补给区地下水流中快速流约占20%~30%,而在排泄区快速流占比减少至2.5%~10.0%.岩溶含水系统地下水动力条件主要受岩溶发育程度等介质内部结构影响,济南泉域岩溶含水层岩溶发育程度较低,含水介质和水流通道以岩溶裂隙为主,地下水运动以基质流为主.      

桂林甑皮岩洞穴遗址地下水示踪及污染来源分析

桂林甑皮岩遗址周围地带地下水中污染物的种类及来源复杂。为了查明地下水系统的结构特征,分析地下水的污染物运移路径和追溯污染源,采用在线高分辨率示踪技术与人工采样相结合的方法。选取荧光素钠和罗丹明B两种示踪剂,在桂林甑皮岩遗址周围进行了三次示踪试验。根据试验结果分析地下水流场,计算地下水平均流速。结果表明地下水流速在1.6~33.91 m/d,平均值为12.92 m/d。流场内岩溶以溶蚀裂隙为主,且裂隙发育呈网络式,存在西北向东南方向的主径流带,但大型岩溶管道存在的可能性小。三次示踪试验结果均显示,投放点所在的污染源区与遗址周围地下水存在水力联系,因此,遗址附近的居民小区、学校、原砖厂等污染源对遗址下部的地下水存在潜在污染,需更大程度地划分遗址的保护范围。特别是甑皮岩景区化粪池密闭情况较差,严重危害遗址环境,必须对化粪池进行防渗处理。      

桂林甑皮岩岩溶地下水硝酸盐来源与转化

峰林平原是人类活动和居住的密集区，也是岩溶地下水系统的主要径流、排泄地段，地下水资源丰富。随着城市化的发展，地下水硝酸盐污染问题日渐突出。为研究桂林甑皮岩岩溶地下水硝酸盐来源与转化，分别于2018年10月、2019年2月、3月和4月采集地下水样，利用常规水化学及氮氧同位素技术识别硝酸盐来源与转化。结果表明:甑皮岩地下水中NO3-浓度在0~19.523 mg?L-1，δ15N-NO3-和δ18O-NO3-分别在-0.17‰～45.12‰和-5.82‰~16.47‰。硝酸盐氮氧同位素数据表明，甑皮岩地下水硝酸盐来源主要为粪便及污废水，少量来自降雨中的NH4+和土壤有机氮。受岩溶介质不均一性的控制，甑皮岩地下水中NO3-浓度、δ15N-NO3-和δ18O-NO3-均表现出明显的空间变异性。甑皮岩地下水硝酸盐的转化过程复杂，受控于季节和岩溶介质不均一性，表现为旱季以反硝化为主，雨季则以硝化过程为主。厘清硝酸盐来源与转化为治理甑皮岩地下水硝酸盐污染提供一定的科学依据。      

广西布泉地下河发育特征及连通性分析

为查明广西布泉地下河岩溶发育规律和分布特征,在1∶5万水文地质调查的基础上,对该区地下水水位动态进行长期观测和示踪,研究布泉地下河地表和地下岩溶发育特征,分析布泉河上游和中游各支流间的连通性。该区地表主要为峰丛洼地,溶蚀强烈,地下河管道主要沿断层展布,平面形态呈树枝型,剖面形态呈阶梯型。地下河中下游管道的地下水水位动态对降雨的响应滞后,上游管道及远离管道区的地下水水位动态对降雨的响应敏感。地下河上游和中游地下水平均流速分别为1 166 m/d和1 079 m/d,地下水总体径流速度较快,上游地下水的水力坡度大于中游。地下河上游管道分支较多,地下水连通性较复杂,中游主管道明显,连通性较好。     

典型岩溶包气带洞穴滴水水文过程研究——以桂林硝盐洞为例

选取桂林丫吉试验场硝盐洞为研究对象,通过示踪试验和高分辨率水文水化学监测,确定滴水补给来源,研究典型岩溶包气带洞穴滴水对降雨响应的水文过程。研究结果表明,硝盐洞XY5滴水主要受到两种径流成分补给,即集中补给的管道流和弥散流。硝盐洞上部包气带中可能存在表层岩溶带含水层,长期维持滴水流量。滴水流量、电导率和示踪剂浓度的峰值均出现在强降雨时段,表现出快速响应的管道流特征,存在降雨阈值引起硝盐洞滴水降雨响应。降雨前岩溶含水层水分条件是包气带水文响应差异的主要原因,雨季滴水对降雨响应迅速,XY5滴水对降雨响应的滞后时间为10 h;而旱季对降雨的响应滞后明显,滞后时间达9.8天,体现了土壤和表层岩溶带的调蓄作用。74.4 mm降雨量是旱季转雨季滴水响应的降雨阈值。借助于洞穴滴水的水文动态变化和示踪试验技术对于研究包气带水文过程,深入了解岩溶含水层结构及特征,揭示岩溶区降雨入渗补给机制具有重要作用。     

大同煤田寒武-奥陶系岩溶水系统东北区特征分析

大同煤田东北区寒武-奥陶系岩溶水以承压状态赋存于煤层底板之下,是当地重要供水水源,为确保煤田安全开采同时保护地下水资源,需对大同煤田东北区岩溶水系统特征进行分析。文章利用钻探、测井手段及水化学、水位监测数据、矿井开采资料及实地调查对研究区内岩溶水系统特征进行分析,认为研究区寒武-奥陶系岩溶顶板标高变化特征与煤向斜发育特征一致,岩溶含水层厚度发育极不均匀;研究区大部分地区为弱径流区,水化学类型以HCO3·Cl-Na型为主;地下水水源补给为西部上覆含水层越流补给和东部露头区入渗补给;研究区水位逐年下降,且呈逐年增大下降趋势,这是由于区内人工排泄点增多、人工抽采量大导致;研究区岩溶水峰值水位滞后雨季一到两个月。依据本结论对研究区煤田安全开采及岩溶水合理取用有指导意义。      

雷州半岛降雨历程影响地下水动态变化的特征

通过对雷州半岛逐日的降水量和地下水位进行连续测量，分析研究了该区地下水位动态的变化规律，结果表明：（1）雷州半岛地下水位存在年周期的变化规律，水位上升期大约在6-10月的雨季，其余时间为水位下降期，（2）在地下水补给区，地下水位上升期间地下水位累积增幅与逐旬累积雨量有明显的正相关关系；在水位下降期，地下水位的下降速度与地下水位也呈正相关关系；（3）在目前的开采条件下，丰水年的降雨对地下水资源进行有效的补给和恢复。     

桂林会仙岩溶湿地水位动态特征及水文生态效应

会仙湿地是我国最大的岩溶湿地,具有重要的生态环境功能。近年来湿地面积萎缩、退化趋势显著,生态环境逐步恶化。从湿地水文过程的角度,基于野外定点监测数据,运用统计学方法研究了会仙湿地年季水位分布特征及其对降水的响应过程,分析了湿地内地下水与地表水的转换关系,并进一步讨论了湿地水位波动对生态环境的影响。结果表明:会仙湿地地表、地下水位存在显著的空间差异性,两者均对降水响应迅速,多峰多谷特征显著。湿地中部地表水位较边缘区稳定,各区地表水域相互贯通;地下水位变化受地势、降水、岩溶发育及第四系厚度等因素影响,表现出与地表水相似的变化特征,但其水位变幅自补给到排泄区逐渐降低。区内地表、地下水转换频繁、水力联系紧密,湿地地下水常年以一稳定强度补给地表水,是会仙湿地重要的补给水源。Pearson相关性分析表明,湿地地表水位与水体电导率呈显著负相关（R=-0.780 8）,水位下降期间水体营养盐浓度增高,可能诱发水体富营养化;而湿地地下水位与浅层土壤含水量的相关性不显著,对湿地生境的扰动较小。      

沅古坪隧道选线的岩溶水文地质问题

避开突水突泥的高风险区是岩溶隧道选线的基本出发点。沅古坪隧道穿过岩溶强发育区,为典型的岩溶深长隧道。岩溶地下河、向斜蓄水构造、两侧水库以及地下水位与顶板的高差大等是影响其隧道安全建设的重要因素,也是选线要考虑的关键水文地质问题。为更好地进行隧道东、中、西三条设计线的比选,在隧道研究区开展了1:1万的岩溶水文地质专题调查,查清研究区岩溶发育和水文地质特征,划分出岩溶地下水系统,从而比较了3条隧道线所处的岩溶水动力水平分带和垂直分带,分析隧道与地下河、岩溶泉的空间关系,并结合物探资料分析了向斜蓄水构造的影响。结果表明:东线隧道穿过地表分水岭地带,处于岩溶水动力系统的补给区和垂向分布带的季节变动带、浅饱水带,基本不与地下河管道立交,远离了流量较大的岩溶泉,降雨补给面积最小,因此,总体涌水风险最小,为最佳隧道线路。西线纵穿赤溪河上游地下水系统的中部,穿过径流和排泄区,处于岩溶水动力垂向分带的浅饱水带,并与多条岩溶管道立交,且临近西侧高家溪水库,涌水风险最大。东线隧道临近黄鱼溪水库的北段、穿过郭家界向斜储水构造核部的南段是涌水高风险区,需扩大岩溶水文地质补充调查,并在施工中加强超前地质预报研究,最大程度避免岩溶地质灾害。      

太原市地下水动态特征及各地下水系统间关系转变的研究

本文根据研究区的水文地质条件,分析了地下水的补给、径流、排泄关系.并根据水位资料详细阐明了太原市松散岩类孔隙水和岩溶水水位动态特征,指出水位动态变化的主要影响因素.同时对地下水位漏斗的形成和演化及人类活动影响下各地下水系统间关系的改变进行了研究.     

济南市趵突泉与白泉地下水位相关性研究

为查明济南市趵突泉与白泉之间的水力联系,选取2007～2011年趵突泉、白泉以及7个岩溶地下水动态观测井监测数据,采用相关性分析、EOF分析法、小波分析等方法对地下水位动态进行分析。结果表明:趵突泉和白泉之间岩溶含水层整体连通性较好,受济南岩体的影响,两者之间水力联系相对较弱。趵突泉和白泉地下水位动态空间分布形式相同,变化趋势一致,受水力梯度的影响,趵突泉地下水直接补给白泉地下水。趵突泉水位和白泉水位均存在约12个月的连续主振荡周期,两者之间的响应时滞为39.18d,地下水径流速度为平均433.89m/d。因此,白泉除了主要接受南部山区的大气降水和地表水下渗的补给,同时也接受趵突泉的补给。     

基于管道流模型的岩溶含水系统降雨泉流量响应规律——以贵州后寨典型小流域为例

为深入研究高度非均质岩溶含水系统的补给、运动机理,以贵州后寨岩溶典型小流域为例,运用管道流程序(conduit flow process),基于后寨岩溶典型小流域实际的降雨流量资料,建立降雨泉流量响应理想模型,对不同落水洞补给位置、不同渗透系数和给水度组合情况下的降雨泉流量互相关系数曲线陡缓程度和峰值特征进行研究.研究结果表明:含水介质参数的改变远没有补给位置不同对互相关系数曲线的改变程度高;在不同渗透系数和给水度组合情况下,短距离排水互相关系数峰值可接近1,而远距离排水互相关系数峰值最高仅为0.4.野外实际研究区分析也表明,短径流路径下降雨流量互相关系数峰值高达0.7,而长径流路径下降雨流量互相关系数最大为0.4.辅以必要的水文地质调查,降雨泉流量互相关曲线可用来分析管道径流路径等岩溶含水系统水动力特征.     

贵州盘县乐民河流域三股水岩溶泉水文地质条件分析

三股水岩溶泉为贵州碳酸盐岩山区典型的岩溶大泉,周边煤企广布,排污现象普遍,岩溶地下水系统较为脆弱,分析岩溶泉形成的水文地质条件是地下水污染防治的基础。在环境水文地质调查的基础上,对岩溶地下水系统边界及补给、径流、排泄特征进行了分析。地表岩溶形态调查及物探成果显示,盘关向斜东西两翼各发育1条岩溶管道,并在三股水一带相互贯通。示踪试验成果表明,平关及小果郎河一带的降雨及地表水与三股水岩溶泉存在水力联系,三股水岩溶地下水系统中的岩溶含水介质以裂隙-管道型为主,裂隙的大量发育使该岩溶地下水系统具备较强的调蓄能力。     

北京市丰台区东高地岩溶裂隙水与第四系地下水的水力联系

专家一般认为东高地地区寒武系岩溶裂隙水的补给来源以上游的佣向径流为主,与第四系地下水没有明显的水力联系;通过近来地下水位动态监测和岩溶裂隙水的同住素成分研究,我们认为寒武系岩溶裂隙水与第四系地下水之间有着明显的水力联系。     

不同类型表层岩溶泉水源划分及对降雨的响应

表层岩溶泉的水文水化学特征是认识岩溶含水介质结构的重要手段。基于泉域水文地质调查,2018年对广西环江木连小流域内降水和泉水流量及电导率进行监测,利用端元模型与电导率频率分布分析方法,解析表层岩溶泉径流来源及对降雨的响应特征。结果表明：（1）年尺度上,受驱替作用排泄的水流分别占季节泉、常流泉总径流的32.3%和23%;(2)次降雨过程季节泉和常流泉径流均以驱替含水层中未联通的“旧水”为主,强降雨条件下存在的雨水稀释现象仅约占3.6%;(3)季节泉在次降雨过程中受多重水流补给且对降雨响应敏感,其中管道流和壤中流分别占23%、34.2%,以基质或岩溶裂隙释放的重力水流仅占10.5%,导致持续供水能力较差;（4）常流泉补给来源单一,次降雨过程中主要受到以基质或岩溶裂隙排泄的重力水补给（77%）,具有较高的有效涵养地下水资源功能及供水可持续性能力。     

河南荥巩矿区岩溶水发育规律研究

通过对矿区地层、构造以及水文地质条件的分析,认为寒武-奥陶系岩溶裂隙含水层是矿区的主要含水层。岩溶水受地层岩性、构造的作用明显,岩溶发育程度在矿区呈现出西弱东强,浅部强、深部弱的发育规律。岩溶水动态受大气降水和矿井排水的双重控制,大气降水是岩溶水的主要补给来源,矿井排水是主要排泄方式,水位动态属于降水-矿排型。在天然状态下,岩溶水主要接受南部露头区大气降水的补给,然后自南向北、自西向东径流,经过新中-三李一带的岩溶水强径流带,在三李一带以岩溶大泉的方式向外排泄。     

基于多源数据分析的洼里砾岩地下水循环特征

利用钻孔、地下水位、水质、温度和同位素等多源数据,识别了洼里地区的地质结构、地下水动态、地下水化学、地下水温度和同位素特征,分析了洼里砾岩与奥陶系、第四系含水层的水力联系。洼里砾岩在西部与奥陶系地层直接接触,与奥陶系含水层存在水量交换通道;洼里砾岩与奥陶系和第四系地下水水位具有一致的年际和年内变化特征,水位高值一般出现在1—2月,水位低值出现在5—6月。同时,洼里砾岩、第四系和奥陶系地下水水化学类型均为HCO3-Ca·Mg型,且C-14和S-34同位素值相近,地下水温度变化规律具有区域一致性。结果表明,洼里砾岩岩溶发育,富水性好,与奥陶系和第四系含水层水力联系密切。地下水循环特征表现为:地下水主要接受西部奥陶系地下水补给,自西南向东北方向径流,主要排泄方式为侧向径流和向第四系含水层越流。     

雄安新区白洋淀湿地地表水和地下水转化关系及其对芦苇分布的影响

查明地表水和地下水作用关系对湿地生态保护与修复具有重要意义。采用地表水和地下水位监测、氢氧稳定同位素分析、湖床沉积物温度示踪等方法,研究了白洋淀渗漏对周边浅层地下水的影响范围和深度,评价了地表水垂向渗漏速率,并探讨了芦苇分布面积和地表水位以及地下水位埋深的关系。结果表明：白洋淀渗漏受地质结构和水力梯度等因素影响,对浅层地下水垂向上影响深度为20 m,水平向上影响范围存在较大空间变异。周边浅层地下水的补给来源为大气降雨和地表水,其中地表水渗漏的补给比例为0~90.5%。淀区渗漏速率0.01~0.59 mm/d,和含水层埋深关系密切,埋深越小,越有利于地表水渗漏。1976-2020年,白洋淀芦苇分布面积和地表水位关系密切。当地表水位为6.3~6.8 m时,芦苇分布面积最大,在水位小于6.3 m条件下芦苇面积随着水位增高而增加,大于6.8 m条件下随着水位增高而减少。芦苇台地下水位埋深和地表水位显著相关,在2020年4-9月芦苇生长期,除雨季前期外多数时段台地地下水埋深均适宜芦苇发育,建议在雨季前期实施生态补水,通过降低台地地下水位埋深促进芦苇生长发育。研究结果可为白洋淀生态补水、渗漏防治和生态保护提供参考。