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1.岩溶水的补给、排泄与动态特征的关系。岩溶水的补给和排泄特征。岩溶水的运动特征包括4。

岩溶水的补给，排泄和动态特征的关系

1.溶解孔隙和溶解裂隙水

在岩溶不发育地区，地下水仅轻微改造碳酸盐岩，其分异作用不强，形成以溶孔和溶裂隙为主的相对均匀的岩溶含水空间。除部分地段为强径流区外，大部分地块为扩散流。我国北方大部分岩溶地区属于这一类型，其特点如下。

1)供给仍以慢渗为主。岩溶水水量和水位的动态可以滞后降雨几个月。例如，根据太原晋祠泉多年观测资料，泉水最大流量滞后于最大降雨量3 ~ 5个月，造成& quot雨季泉水流量小，旱季泉水流量大& quot(图11-15)。

2)有统一的地下水位和比较完整的降落漏斗，各个方向的渗透性和水力联系都差不多。

3)地下径流以扩散流为主，排泄以大泉集中排泄为主。其动力状态相对稳定，年变幅小，不具有涨落的水文动力状态。泉水流量与几年前的降水有关。Atkinson等人认为不稳定系数(最大流量与最小流量之比)小于4的泉水主要由这类含水介质补给。晋祠弹簧，不稳定系数1.27，是非常稳定的弹簧。临汾龙子祠泉最大流量6.7m3/s，最小流量5.3m 3/s(1955-1958年)，不稳定系数1.26。洪洞广胜寺泉流量的不稳定系数仅为1.3(图11-16)。

图11-15晋祠泉流水作业线

图11-16山西洪洞广胜寺泉流量过程线

4)地下水动态经常发生多年周期性变化。龙子祠泉和郭庄泉的过程线反映了3-4年的周期，娘子关泉群为3-5年(图11-17)，晋祠泉为5-6年。山西神头泉的流量与当年及之前九年的降雨量有关。

图11-17娘子关泉流量水文过程线

5)局部可发育由溶孔、溶缝和小管组成的强含水段。沿断层部位岩溶较发育，形成局部含水段或强径流带。

2.管道流(孔流)

在岩溶发育强烈的地区，由于深洞穴的塌陷，在地表形成一系列通往地下水面的溶洞、天坑、竖井，岩溶含水介质吸收降水的能力大大增强。正常情况下，大气降水以平面方式补给地下水，但在岩溶发育强烈的地区，降水汇集在低洼的溶水桶、天坑等处。并直接灌入其中，能在短时间内顺利到达岩溶水表面。在南方地表岩溶发育的地区，降水的入渗量可达降水量的80%以上(一般为40% ~ 50%)，而在岩溶发育较差的北方地区，降水的入渗量一般为降水量的20% ~ 40%。因此，在裸露的喀斯特地区，雨后往往缺水，地表水也很稀少。

在岩溶发育强烈的地区，地下管线极其发育。水在整个岩溶水体中起着重要的作用，并控制着区域水文地质特征。P.L.Smart测得英国门迪普山区岩溶水管道流占70%；猛犸象洞，美国150km2面积内有七层迷宫洞穴和地下河，实测总长530km。在排向绿河的81个泉中，管道流的补给占80%以上。地下河正在中国南方发展。据我说

3.溶孔、溶缝-管道双重介质流动

对于大多数岩溶地区来说，溶孔、溶裂隙和管道同时并存，其水文地质特征是由它们各自所占的比例和水力联系的程度决定的。总的来说，其特征介于前两种介质之间，局部快速补给，大部分地区沿溶孔、溶缝缓慢入渗。管道中既有集中流动，也有周围腐蚀裂纹中的扩散流动；它不仅向排水区移动，而且在两种介质之间横向移动。管道起到排水、导水的作用，腐蚀裂隙起到蓄水的作用，不同季节互为补给。在水文过程线上，管道流代表峰值部分，溶解孔隙和溶解裂隙流代表基本流部分(图11-19)。两者之比可以通过水文过程线分割法得到。双重介质中岩溶水的循环如图11-20所示。

图11-20双重介质岩溶水循环框图

图11-21普定后宅地下河降雨后流量过程线(1980年4月数据)

与纯管道流的流量曲线相比，双重介质补给泉水的流量曲线往往是上升支陡，下降支缓(图11-21)。陡升表明雨后产生的坡面径流通过天坑、竖井、漏斗等迅速进入地下管道。出口流量迅速增加；在退水阶段，缓慢渗透溶解裂隙的扩散流已到达地下含水层，管道水快速排干后，裂隙水流向管道。

我国南方与北方岩溶地下水系统中的双重介质流具有明显的不同，其区别如图 11 －22所示。

图 11 －22 我国南北方岩溶地下水系统含水介质概念模型与地下水循环式

岩溶水的补给和排泄特征

1. 岩溶水的补给

岩溶水的主要补给来源是大气降水和地表水，其次是相邻含水层的地下水等。补给方式有两种：当可溶岩上覆有非可溶岩时，以渗透补给为主，其补给量取决于覆盖岩层的透水性能。当可溶岩直接裸露地表或由于岩层岩溶化的结果，破坏了非可溶岩整体性时，补给水源就沿着漏斗、竖井、落水洞、天窗等通道集中“灌入”补给。

南方地表岩溶发育地区，降水入渗量可达降水量80%以上（一般为40%～50%），岩溶发育较差的北方地区，降水入渗量一般为降水量20%～40%。因此，在裸露的岩溶发育地区往往是雨过不见水，地表水也很缺乏。

2. 岩溶水的排泄

岩溶水排泄的最大特点是排泄集中，排泄量大。如广西地苏暗河系由一条主流、十一条支流组成，河系汇水面积达1000km²。总出水口在红河边上，枯水期最小流量为4m³/s，洪水期最大流量为389m³/s。岩溶水天然条件下的排泄方式，有向河流的排泄，以及以泉的形式排泄等（图10-4）。

图10-4 红河边上某大型暗河出口地质剖面示意图

3. 岩溶水的动态特征

岩溶水动态总的特点是其水位和流量变化幅度大，变化迅速，对降水反应灵敏。岩溶水的动态类型比较复杂，主要取决于地下水的赋存和循环交替条件。在岩溶强烈发育地区，地表岩溶和地下岩溶管道发育，其水位和流量对降水的反应极灵敏，降雨后水位和流量迅速增加，雨停后地下水迅速排出，水位和流量也迅速下降，骤涨骤落，变化幅度极大（图10-5）。

图10-5 百朗地下河系流量过程线与降水量关系

以规模不大的溶蚀裂隙为主或洞穴被后期沉积物所充填的岩溶含水层，特别是当它深埋地下，且分布范围广，补给区远离排泄区时，其中地下水运动较缓慢，而含水层的调节能力强。此种岩溶含水层所补给的泉，流量一般较稳定，对降水反应不灵敏，滞后时间长（图10-6）。

图10-6 山西洪洞广胜寺泉流量过程线

岩溶水一般矿化度较低，水化学类型多为重碳酸钙或重碳酸镁型。当可溶岩埋藏于隔水层以下时，地下水的化学性质会随循环交替条件而变化。通常补给区地下水的矿化度较低，随深度增加交替条件变差而矿化度增高。浅部的岩溶水由于其独特的补给方式，使水质易受污染，做供水水源时应注意卫生防护。

岩溶水的运动特征包括

岩溶含水系统中多重含水介质并存，导致岩溶水的运动异常复杂多变。总体来说可以概括为四个并存: 层流和紊流并存; 有压流和无压流并存; 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，因此其流态变化也很复杂。在溶孔、溶蚀裂隙中，地下水缓慢渗流，水流属于层流状态; 而在溶洞、暗河等岩溶管道中，地下水流速大，常处于紊流状态; 在介于两者之间的大溶蚀裂隙中则多显示过渡的混合流状态。

岩溶管道断面大小因地而异，有的地方形成大的厅堂，而有些地段则可能非常狭小;有些地方有漏斗、竖井、落水洞、天窗等与地表相通，而有些地方仅为孤立的管道。因此，岩溶水的运动往往在有些地段为无压流 ( 有天窗与地表相通，或地下大洞厅没被地下水完全充满时) ，而在其他地段又受到孤立管道的束缚，为承压水流。同时，岩溶含水介质断面大小不一，导致不同断面处地下水流的动能差异很大，断面窄小处水流具有较大的动能，而断面宽大处水流动能较小，地下水的测压水位因此呈波状起伏 ( 图 11 －12) 。

图11－12 岩溶管道中水流测压水位变化情况示意图( 据任天培等，1986)( 箭头方向表示地下水流向，其长短表示流速的相对大小)

由于岩溶发育的不均一性，含水介质之间水力联系程度变化较大，在许多情况下地下水流线互相穿过而没有混合，造成水力联系密切的具有统一水位面的水流与个别封闭孤立管道水流并存的现象。最典型的例子为英国圣邓斯坦的竖井附近，那儿有两个孤立的泉水在同一高度，相距仅几米，其水质水量却截然不同，示踪试验表明其中一个受浅部水流补给，另一个受深部孤立管道补给。因此，在岩溶区绘制等水位线或等水压线图时，必须有足够密的钻孔，而不能简单地像在松散层孔隙水中一样线性内插。

在强烈岩溶化地区，地表河流常常被地下暗河所袭夺而潜入地下，当它在地下流动一段距离后，受通道发育条件的限制又流至地表并继续以河流形式流动。在地表的河段为明流，潜入地下流动的地段被称为伏流。这种明流与伏流交替出现的现象在国内外许多岩溶区都十分常见。

岩溶水径流方向总体上是由补给区向排泄区运动的，但在其他方向上，有水力联系的不同含水介质之间也有水的交流，双重介质之间的双向流即为此例。洪水季节，落水洞、封闭洼地中接受点状快速补给，水位上升快; 而附近溶孔、溶蚀裂隙由于接受缓慢的入渗补给，水位上升慢，导致双重含水介质之间存在压力差，因此管道水一方面向排泄出口运动，一边还侧向补给周围的溶孔溶蚀裂隙介质。在枯水季节，许多管道流在地表无明显的补给，由于排泄通道畅通，其中的水位快速下降; 而周围溶孔溶蚀裂隙网络中的水，由于缓慢释水效应，导致其水位下降缓慢，此时在压力差作用下，水自溶孔溶蚀裂隙介质中流向管道中，形成管道中的基流 ( 图 11 －13) 。这种情况在我国黔南、黔北屡见不鲜。岩溶水的运动不仅有纵向上的波状起伏特点，在横向上也有双重介质之间双向流的特征，造成其水位面形态在不同季节的变化 ( 图 11 －14) 。

图11－13 喀斯特含水层中扩散流和管道流间的水动力结构图

图11－14 岩溶管道与裂隙系统不同季节水压面示意图( 据袁道先等，1988)

岩溶水的运动特征

根据岩溶水的出露和埋藏条件不同，可将岩溶水划分为3种类型。

1.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，常以泉和地下河形式排泄。动态变化大、水化学成分简单、矿化度低。

2.覆盖型岩溶水

岩溶含水层之上有松散岩层覆盖，根据覆盖层厚度不同，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;埋藏受基岩面及地貌控制;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。补给来源广泛、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。

3.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。

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