不同介质中的地下水学习教案

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1、会计学1不同不同(b tn)介质中的地下水介质中的地下水第一页，共72页。内容(nirng)6.1 孔隙(kngx)水6.2 裂隙水6.3 岩溶水第1页/共72页第二页，共72页。6.1 孔隙孔隙(kngx)水水洪积物中的地下水洪积物中的地下水冲积物中的地下水冲积物中的地下水黄土高原黄土高原(hun t o yun)的地下水的地下水孔隙含水孔隙含水(hn shu)系统实例分析系统实例分析第2页/共72页第三页，共72页。赋存于不同空隙中的地下水特征赋存于不同空隙中的地下水特征与地质环境有关与地质环境有关 1 典型地区洪积扇的形成典型地区洪积扇的形成 2 地下水的特征具明显的分带性地下水的特征具

2、明显的分带性 （由扇顶（由扇顶扇缘（前）的分带性扇缘（前）的分带性 3 地下水赋存条件地下水赋存条件(tiojin)与特征与特征 从沉积物形成时的水动力条件从沉积物形成时的水动力条件(tiojin)入手，入手， 分析沉积岩性的变化规律，分析沉积岩性的变化规律， 到地下水的赋存条件到地下水的赋存条件(tiojin)与特征。与特征。 洪积物中的地下水洪积物中的地下水第3页/共72页第四页，共72页。第4页/共72页第五页，共72页。地形地貌地形地貌 地形高，陡（扇顶）地形高，陡（扇顶） 地形低缓（扇缘）地形低缓（扇缘） 水动力条件水动力条件(tiojin) 水流集中水流集中 分散分散 流速快（高能

3、区）流速快（高能区） 慢（低能区）慢（低能区）山区平原扇顶扇顶 扇缘（前）扇缘（前） 1.典型地区典型地区(dq)洪积扇的形成洪积扇的形成第5页/共72页第六页，共72页。 2.典型典型(dinxng)地区洪积扇沉积物的分带性地区洪积扇沉积物的分带性 沉积物粒度沉积物粒度 粗（砾，粗砂）粗（砾，粗砂） 中砂中砂 细细 极细、粘土极细、粘土 沉积特征沉积特征(tzhng) 分选分选 差差 中等中等 好好山区平原扇顶扇顶 扇缘（前）扇缘（前） 第6页/共72页第七页，共72页。地下水的特征地下水的特征(tzhng)具明显的分带性具明显的分带性赋存赋存 透水性（透水性（K） 好好 差差 水位埋深水位

4、埋深 深深 浅浅 渐深（或承压）渐深（或承压） 赋存赋存 （深埋区）（深埋区） （溢流（溢流(y li)区）区） （下沉区）（下沉区）山区平原扇顶扇顶 扇缘（前）扇缘（前） 第7页/共72页第八页，共72页。地下水赋存条件与特征地下水赋存条件与特征(tzhng)补给与排泄补给与排泄 补给 好 差 流动交替 V大，交替快 V小，交替慢 排泄 径流(jngli)排泄 蒸发排泄山区平原扇顶扇顶 扇缘（前）扇缘（前） 第8页/共72页第九页，共72页。地下水赋存条件地下水赋存条件(tiojin)与特征与特征水化学水化学 形成作用 溶滤作用 浓缩作用 矿化度（TDS） 低 中 高 成分(chng fn)

5、与类型 HCO3 SO4 Cl山区平原扇顶扇顶 扇缘（前）扇缘（前） 第9页/共72页第十页，共72页。地下水赋存条件地下水赋存条件(tiojin)与特征与特征动态与均衡动态与均衡 动态动态 变幅变幅 大大 小小 均衡均衡 整体、统一的均衡区整体、统一的均衡区 景观（环境）景观（环境） 缺水缺水(qu shu)区区 泉，沼泽泉，沼泽 盐渍化区盐渍化区 山区平原扇顶扇顶 扇缘（前）扇缘（前） 第10页/共72页第十一页，共72页。松散松散(sngsn)沉积物地下水赋存条件小结沉积物地下水赋存条件小结v 综合上述分析：综合上述分析： v 分析不同沉积物类型的地下水赋存、运动和水分析不同沉积物类型的

6、地下水赋存、运动和水化学特征等（简称水文地质条件），应从沉积化学特征等（简称水文地质条件），应从沉积物形成时的水动力场到沉积物沉积规律，再到物形成时的水动力场到沉积物沉积规律，再到地下水的分带性特征来进行地下水的分带性特征来进行 v 掌握分析问题的思路与方法比死记更重要掌握分析问题的思路与方法比死记更重要,即即： v 普通地质作用普通地质作用-地质地貌地质地貌-水文地质条件水文地质条件 v 例如：例如： v 西北某些新构造运动影响的洪积扇西北某些新构造运动影响的洪积扇 v 山西霍县山西霍县-新构造运动结果新构造运动结果(ji gu)有多个有多个溢出带溢出带 v 第11页/共72页第十二页，共7

7、2页。西北某些西北某些(mu xi)(mu xi)新构造运动影响的洪积扇新构造运动影响的洪积扇 山前水位山前水位(shuwi)埋深埋深 深深 浅浅 深深 浅浅 第12页/共72页第十三页，共72页。水化学分带的异常水化学分带的异常(ychng)(ychng)：v 水化学分带的异常： v 西北地区较典型(dinxng)的分带 HCO3 - SO4 - Cl v 华北平原水型分带 HCO3 - HCO3Cl - Cl v 华南地区水型无分带 HCO3低矿化度水第13页/共72页第十四页，共72页。第14页/共72页第十五页，共72页。冲积物中的地下水冲积物中的地下水v 河流沉积物与洪积物相比：河流

8、沉积物与洪积物相比： v 经常性水流作用的结果经常性水流作用的结果 v 河流是线状或带状分布的，横向与纵向差异大；河流是线状或带状分布的，横向与纵向差异大；在冲积平原区往往发育有多条河流，呈交织在冲积平原区往往发育有多条河流，呈交织(jiozh)状、发生改道且长期作用状、发生改道且长期作用 v 冲积平原砂层的几何形态特征冲积平原砂层的几何形态特征 v 冲积物的特征，从垂直河流横向切剖面来分析（郑冲积物的特征，从垂直河流横向切剖面来分析（郑州黄河中下游为例）：州黄河中下游为例）：见后页图见后页图郑州剖面郑州剖面(pumin)第15页/共72页第十六页，共72页。冲积平原中的河道变迁冲积平原中的河

9、道变迁(bin qin)及砂层的几何形及砂层的几何形态态A-A，B-B横 切 剖横 切 剖面面(pumin)砂层砂层多 为 小多 为 小透镜体透镜体 C-C，D-D纵 向 剖纵 向 剖面面(pumin)砂层砂层可 以 延可 以 延伸 很 长伸 很 长。 第16页/共72页第十七页，共72页。郑州黄河郑州黄河(hun h)中下游剖面中下游剖面水文地质剖面水文地质剖面 在冲积平原上，古河道与现代河道，地势最高，沉积颗粒较粗的砂，向外，随在冲积平原上，古河道与现代河道，地势最高，沉积颗粒较粗的砂，向外，随着地势变低依次着地势变低依次(yc)堆积亚砂土、亚粘土，在河间洼地的中心部位则堆堆积亚砂土、亚粘

10、土，在河间洼地的中心部位则堆积粘土。积粘土。 由地势较高（堆积粗粒沉积）的现代与近代古河道，到地势低洼（堆积粘性土由地势较高（堆积粗粒沉积）的现代与近代古河道，到地势低洼（堆积粘性土）的河间洼地，显示着良好的微地貌）的河间洼地，显示着良好的微地貌岩性岩性地下水分带。地下水分带。 古河道河 间 洼 地第17页/共72页第十八页，共72页。古河道古河道河间洼地河间洼地(wd)：地形与岩性：地形与岩性 古现代河道古现代河道 河间洼地河间洼地(wd) 地形地形 高高 低低 岩性（粒度）岩性（粒度） 粗粗 细细现代河道现代河道河间洼地河间洼地古河道古河道第18页/共72页第十九页，共72页。古河道古河道

11、河间洼地：地下水赋存、补给河间洼地：地下水赋存、补给(b j)与排泄与排泄地下水埋深地下水埋深 深深 浅浅 补给条件补给条件 好好 差差 排泄排泄 径流径流(jngli) 蒸发排泄蒸发排泄现代河道现代河道河间洼地河间洼地古河道古河道第19页/共72页第二十页，共72页。古河道古河道河间河间(h jin)洼地：地下水化学特征洼地：地下水化学特征水化学作用水化学作用(zuyng) 溶滤作用溶滤作用(zuyng) 浓缩作浓缩作用用(zuyng) 水型水型 HCO3 Cl, 矿化度（矿化度（TDS） TDS 低低 TDS 高高 现代河道现代河道河间洼地河间洼地古河道古河道第20页/共72页第二十一页，

12、共72页。黄土高原黄土高原(hun t o yun)(hun t o yun)的地下水的地下水（风成作用）（风成作用）v黄土是特定地质历史时期的沉积物黄土是特定地质历史时期的沉积物 v在我国西北部广泛、大面积分布，西北部地区又是我国干旱半干在我国西北部广泛、大面积分布，西北部地区又是我国干旱半干旱气候区，水资源严重匮乏，基本上无常年性河流（或地表水）旱气候区，水资源严重匮乏，基本上无常年性河流（或地表水），地下水水量也不丰富。，地下水水量也不丰富。 v赋存于黄土孔隙与裂隙中的地下水是当地人民生活的主要水源。赋存于黄土孔隙与裂隙中的地下水是当地人民生活的主要水源。 v黄土特征：厚度黄土特征：厚度

13、(hud)大，结构疏松，粉土含量大于大，结构疏松，粉土含量大于60%，含钙，含钙质结合，呈棕黄，微红，棕黑色。质结合，呈棕黄，微红，棕黑色。 v黄土形成时期：第四纪中、下更新世黄土形成时期：第四纪中、下更新世 （Q2与与Q3黄土）黄土）第21页/共72页第二十二页，共72页。1 1 黄土黄土(hungt)(hungt)地区的地貌形态地区的地貌形态v 黄土地区的地貌黄土地区的地貌(dmo)形态：形态： v 塬、梁峁，黄土杖（撑）地塬、梁峁，黄土杖（撑）地 v 黄土塬黄土塬 黄土梁黄土梁 黄土黄土(hungt)杖地杖地 第22页/共72页第二十三页，共72页。山西黄土地区山西黄土地区(dq)实景照

14、片实景照片v 右上黄土右上黄土(hungt)杖地杖地 v 左下黄土左下黄土(hungt)塬、梁塬、梁 v 右下黄土右下黄土(hungt)塬上塬上第23页/共72页第二十四页，共72页。2 2 黄土高原黄土高原(hun t o yun)(hun t o yun)的地下水特征的地下水特征黄土塬黄土塬 黄土梁黄土梁 黄土杖地黄土杖地 塬中塬中 塬边塬边 （杖地）（杖地） 水位埋深水位埋深 中中 大大 较小较小 补补 给给 有利于有利于 不利于不利于 排排 泄泄 弱弱 较强，强较强，强 水化学水化学 溶滤溶滤 浓缩浓缩 矿化度矿化度 中中 矿化度大矿化度大 有利打井取水区为塬中心有利打井取水区为塬中心

15、(zhngxn)，或边坡地带，或边坡地带第24页/共72页第二十五页，共72页。孔隙含水孔隙含水(hn shu)系统实例分析系统实例分析请自学教材P94P103内容 (湖积物、滨海三角洲沉积物、冰川沉积物、多年冻土区 的地下水)分析问题的方法： 沉积环境 水动力条件 沉积规律 地下水特征 本章的重点是掌握从沉积物的沉积环境（水动力条件）出发，分析沉积物的沉积规律，进一步分析地下水的特征的思路与方法。 重要的知识点是掌握洪积物和冲积物中地下水的赋存、运动(yndng)、水化学和水动态的分带性特点。 第25页/共72页第二十六页，共72页。6.2 裂隙水裂隙水构造构造(guzo)裂隙水裂隙水断层断

16、层(duncng)带的水文地质意义带的水文地质意义 裂隙介质裂隙介质(jizh)的研究方法的研究方法(略略) 裂隙水的特点裂隙水的特点第26页/共72页第二十七页，共72页。裂隙水的特点裂隙水的特点(tdin)(tdin)坚硬基岩受各种应力作用，产生不同类型的裂隙坚硬基岩受各种应力作用，产生不同类型的裂隙 成岩裂隙成岩裂隙 （如玄武岩的柱状节理）（如玄武岩的柱状节理） 构造裂隙构造裂隙 （断层裂带）（断层裂带） 风化裂隙风化裂隙分布较广的构造裂隙水的特点：分布较广的构造裂隙水的特点： 分布不均匀分布不均匀 有的地方打井有水，有的地方无水有的地方打井有水，有的地方无水 水力联系不统一性水力联系不

17、统一性 裂水含水系统裂水含水系统(xtng)的迭置与的迭置与独立独立 渗透的各向异性渗透的各向异性 KXKY 裂隙水的分类裂隙水的分类 脉状裂隙水脉状裂隙水层状裂隙水层状裂隙水成岩裂隙发育的，风化裂隙层成岩裂隙发育的，风化裂隙层裂隙水特点裂隙水特点(tdin)风化裂隙水风化裂隙水转下页转下页第27页/共72页第二十八页，共72页。v分布不均匀分布不均匀 有的地方打井有水，有的地方无水有的地方打井有水，有的地方无水 v水力水力(shul)联系不统一性联系不统一性 裂水含水系统的迭置与独立裂水含水系统的迭置与独立 v渗透的各向异性渗透的各向异性 KXKY裂隙水的特点、裂隙水含水裂隙水的特点、裂隙水

18、含水(hn shu)系统系统第28页/共72页第二十九页，共72页。v风化裂隙深度有限风化裂隙深度有限(yuxin) v局部形成层状裂隙含水层局部形成层状裂隙含水层 v动态变化大动态变化大风化风化(fnghu)裂隙水示意图裂隙水示意图层状裂隙水（局层状裂隙水（局部性）部性）第29页/共72页第三十页，共72页。构造构造(guzo)(guzo)裂隙水裂隙水1 裂隙发育规律的控制裂隙发育规律的控制(kngzh)因素因素 岩石（层）力学性质岩石（层）力学性质 受力后的破坏（脆，塑）受力后的破坏（脆，塑） 结构（厚层，互层等）结构（厚层，互层等） 构造应力构造应力 大小，大小， 应力频率，应力频率，

19、性质（张，拉）性质（张，拉） 构造部位构造部位层状破坏层状破坏(phui)层状受力层状受力第30页/共72页第三十一页，共72页。层状夹层脆性层状夹层脆性(cuxng)(cuxng)岩层裂隙发育特征岩层裂隙发育特征第31页/共72页第三十二页，共72页。1-1-横裂隙横裂隙(li x); 2-(li x); 2-斜裂隙斜裂隙(li x); (li x); 3-3-纵裂隙纵裂隙(li x); 4-(li x); 4-层面裂隙层面裂隙(li x); 5-(li x); 5-顺层裂隙顺层裂隙(li (li x)x)层状岩层层状岩层(yncng)(yncng)构造裂隙示意图构造裂隙示意图第32页/共7

20、2页第三十三页，共72页。2 裂隙裂隙(li x)含水系统含水系统v 是指一定范围是指一定范围(fnwi)内相互连通的不同级次的裂隙所内相互连通的不同级次的裂隙所构成的空隙网络构成的空隙网络 v 裂隙级次：裂隙级次： v 微小裂隙（原生和次生的）微小裂隙（原生和次生的） 几十几十十几条十几条/m 隙宽小隙宽小 v 中裂隙（顺层的）中裂隙（顺层的） 几条几条/m 隙宽达隙宽达 几几 mm v 大裂隙（巨裂隙）大裂隙（巨裂隙） 空间一定延伸，宽度大，空间一定延伸，宽度大， v 正断层，正断层，1条条 / 几米几米 v 中大裂隙(li x)裂隙网络第33页/共72页第三十四页，共72页。裂隙裂隙(l

21、i x)及裂隙及裂隙(li x)网络网络(a)单个裂隙(li x) (b)裂隙(li x)网络(a)(b)第34页/共72页第三十五页，共72页。3 不同级次裂隙不同级次裂隙(li x)的作用的作用v 作用作用(zuyng) v 微裂隙微裂隙储水，裂隙率较大储水，裂隙率较大 v 中裂隙中裂隙连通作用连通作用(zuyng)，储水导水作，储水导水作用用(zuyng) v 大 裂 隙大 裂 隙 传 输 地 下 水 中 起 控 制 作 用传 输 地 下 水 中 起 控 制 作 用(zuyng) v 应用：应用： v 矿坑矿坑基坑排水、洞室开挖基坑排水、洞室开挖文物保护、供文物保护、供水水 v v 第3

22、5页/共72页第三十六页，共72页。4 裂隙渗流裂隙渗流(shn li)场与孔隙渗流场与孔隙渗流(shn li)场的场的比较比较v 裂隙渗流场：裂隙渗流场：等效多孔介质等效多孔介质 v 裂隙水运动平面图裂隙水运动平面图 v 裂隙水运动剖面图裂隙水运动剖面图 v 裂隙水流动裂隙水流动(lidng)系统与孔隙水流动系统与孔隙水流动(lidng)系统系统 v v 裂隙介质小结：裂隙介质小结： v (1)空隙网络是复合的树状结构空隙网络是复合的树状结构(脉、枝、干脉、枝、干构成构成) v (2)打在脉上只能抽取或排出有限的水打在脉上只能抽取或排出有限的水 v (3)打在干上才能抽取或排出大量的水打在干

23、上才能抽取或排出大量的水 v 第36页/共72页第三十七页，共72页。裂隙渗流裂隙渗流(shn li)场等效多孔介质场等效多孔介质 (a)-(c) 平面(pngmin) 等效 (b)-(d) 剖面 等效第37页/共72页第三十八页，共72页。裂隙水流系统与孔隙裂隙水流系统与孔隙(kngx)水流系统的比较水流系统的比较裂隙水裂隙水流流系系统统(xtng) 孔隙水孔隙水流流系系统统(xtng)第38页/共72页第三十九页，共72页。断层断层(duncng)(duncng)(裂裂) )带的水文地质意义带的水文地质意义1 断裂带的导水性断裂带的导水性影响因素影响因素(yn s) 断层两盘岩性：断层两盘

24、岩性： 脆脆/脆脆导水；导水； 脆脆/塑塑部分导水；部分导水； 塑塑/塑塑不导水不导水 断层的力学性质：断层的力学性质： 张性断裂带导水；张性断裂带导水； 压性断裂带不导水压性断裂带不导水 第39页/共72页第四十页，共72页。2 断裂带的水文地质意义断裂带的水文地质意义(yy) v贮水空间作用贮水空间作用(zuyng) v集水廓道作用集水廓道作用(zuyng) v导水通道作用导水通道作用(zuyng) v隔水屏障作用隔水屏障作用(zuyng)-阻水作用阻水作用(zuyng)（隔水边界）（隔水边界） v作业与思考：作业与思考： v请大家画出各种剖面图，表示断层带的不同作请大家画出各种剖面图，表

25、示断层带的不同作用用(zuyng)？ v裂隙水的研究方法裂隙水的研究方法断层(duncng)的阻水第40页/共72页第四十一页，共72页。v 下图中断层的水文地质意义(yy)如何？思考：断层或断层带起到什么思考：断层或断层带起到什么(shn me)作用作用 ?第41页/共72页第四十二页，共72页。岩溶发育岩溶发育(fy)的基本条件的基本条件岩溶岩溶(ynrng)水系统的演变水系统的演变岩溶岩溶(ynrng)水的特征水的特征实习实习 岩溶水的发育规律岩溶水的发育规律6.3 岩溶水岩溶水第42页/共72页第四十三页，共72页。岩溶对大多数人来说都不陌生，岩溶现象对许多人来说是很神密的（岩溶对大多

26、数人来说都不陌生，岩溶现象对许多人来说是很神密的（含部分专业人员），岩溶现象的壮观奇特，岩溶水的神出鬼末，有含部分专业人员），岩溶现象的壮观奇特，岩溶水的神出鬼末，有着积极的一面：着积极的一面： 济南泉城济南泉城世界著名：蕴育滋养了该城文明与发展世界著名：蕴育滋养了该城文明与发展 山西自北向南沿太行山脉的名泉：晋祠泉，娘子关泉，洪山泉，郭庄山西自北向南沿太行山脉的名泉：晋祠泉，娘子关泉，洪山泉，郭庄泉，广胜寺胜泉，龙子祠泉，是山西盆地的工农业发展的主要支柱泉，广胜寺胜泉，龙子祠泉，是山西盆地的工农业发展的主要支柱(zhzh) 广西桂林山水甲天下，奇特岩溶景观广西桂林山水甲天下，奇特岩溶景观 云

27、南的路南石林，壮观与气势，让游人流涟忘返云南的路南石林，壮观与气势，让游人流涟忘返 岩溶(ynrng)水第43页/共72页第四十四页，共72页。山水山水(shnshu)甲天下的桂林甲天下的桂林九马山九马山 烟雨漓江烟雨漓江 塔山塔山 象鼻山象鼻山 第44页/共72页第四十五页，共72页。岩溶水的奇特岩溶水的奇特(qt)又使人无可耐何又使人无可耐何消积不利消积不利v 华北的大多数煤层，下伏华北的大多数煤层，下伏O2灰灰岩水承压水头之高，带来开采岩水承压水头之高，带来开采风险巨大风险巨大 v 云南、广西、贵州省岩溶山区云南、广西、贵州省岩溶山区，缺水严重，阻碍发展，生活，缺水严重，阻碍发展，生活(

28、shnghu)赤贫现象赤贫现象 v 岩溶区的库水渗漏，处理困难岩溶区的库水渗漏，处理困难 v 在基本建设中，地下施工，燧在基本建设中，地下施工，燧道施工困难重重道施工困难重重 金沙江溪洛渡 水电站库区 岩 溶 洞 穴第45页/共72页第四十六页，共72页。岩溶岩溶(ynrng)发育的基本条件发育的基本条件 岩溶：是水与可溶岩发生化学作用和岩土机械破坏的结果岩溶：是水与可溶岩发生化学作用和岩土机械破坏的结果 （思考：与溶滤作用的不同与区别？）（思考：与溶滤作用的不同与区别？） 发育的基本条件发育的基本条件 （水与岩土两大类）（水与岩土两大类） 1、可溶岩层的存在：、可溶岩层的存在： 碳酸盐岩：灰

29、岩、白云质灰岩、灰质白云岩、白云岩；碳酸盐岩：灰岩、白云质灰岩、灰质白云岩、白云岩； 结构：豹皮灰岩，生物结构：豹皮灰岩，生物(shngw)碎屑灰岩，厚层状，薄层状碎屑灰岩，厚层状，薄层状 2、可溶岩必须透水、可溶岩必须透水 裂隙发育（初始裂隙）裂隙发育（初始裂隙）岩溶系统岩溶系统 断层发育决定了断层发育决定了溶洞形成溶洞形成 3、水具侵蚀性、水具侵蚀性？ ？ 从开放体系中的平衡（碳酸）过程来分析从开放体系中的平衡（碳酸）过程来分析 第46页/共72页第四十七页，共72页。开放体系中的方解石溶解的基本开放体系中的方解石溶解的基本(jbn)(jbn)物理化学模式物理化学模式 v 水中碳酸水中碳酸

30、(tn sun)(tn sun)平衡：平衡：H2CO3, H2CO3, HCO3- CO32- HCO3- CO32- H2CO3 HCO3- HCO3- 第一条途径第一条途径(tjng)： 水与气水与气 第二条途径：第二条途径： 水与固水与固 CO2 CO2( eq)H2OCO32 - Ca2+ 大气液相固相H+ 第47页/共72页第四十八页，共72页。岩溶岩溶(ynrng)发育的基本条件发育的基本条件在上述模式中： 第一条途径（水与气） 增加 H+ 第二条途径则产生 CO32- 结果：增加 Ca2+ HCO3- CO2的参与是岩溶发育的另一重要前提，也是影响因素之 CO2来源：浅层大气与土

31、壤层，深部来源尚无定论 4. 水的流动性 地下水的循环交替是岩溶发育的充分必要条件 其作用：不断更替(gngt)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） 二、影响因素第48页/共72页第四十九页，共72页。岩溶水系统岩溶水系统(xtng)的演变的演变 1 地下水流对介质的改造（机理）地下水流对介质的改造（机理） 岩溶水与孔隙水裂隙水最大的不同，就是其介质岩溶水与孔隙水裂隙水最大的不同，就是其介质可以可以(ky)被改造，水流特征不断变化，介质特被改造，水流特征不断变化，介质特征也不断变化征也不断变化 初始介质场初始介质场 K0 V0 K1 V1 K2 V2 . Kn Vn K

32、小小 V小小 水流分散水流分散 K 大大 V大大 水流集中水流集中 从系统动力学角度从系统动力学角度-正反馈过程正反馈过程第49页/共72页第五十页，共72页。地下水流对介质地下水流对介质(jizh)的改造的改造v 过程过程 v 水流愈来愈集中在少数通道中，少数通道则优先发展水流愈来愈集中在少数通道中，少数通道则优先发展为溶洞为溶洞 v 介质改造过程也称为差异性溶蚀改造过程，其结果水介质改造过程也称为差异性溶蚀改造过程，其结果水流不断集中从而构造流不断集中从而构造(guzo)成为岩溶水系统成为岩溶水系统地下地下河系化河系化 v 在这样的过程中，中后期伴随着机械破坏过程在这样的过程中，中后期伴随

33、着机械破坏过程 v 溶蚀破坏与失稳破坏溶蚀破坏与失稳破坏- v 垮塌物质部分由水流携带而走垮塌物质部分由水流携带而走 v 大型溶洞形成中机械破坏起重要作用大型溶洞形成中机械破坏起重要作用岩溶洞穴(dngxu)形成 第50页/共72页第五十一页，共72页。溶洞溶洞(rngdng)的扩张示意图的扩张示意图n 介质改造介质改造(gizo)过程过程 n 差异性溶蚀差异性溶蚀 n 地下河系化地下河系化溶蚀溶蚀(rn sh)破坏与失稳破坏破坏与失稳破坏-第51页/共72页第五十二页，共72页。地下水流对介质地下水流对介质(jizh)的改造的改造v 结果结果 v 1、介质改造愈强烈，机械破坏也愈强、介质改造

34、愈强烈，机械破坏也愈强 v 2、介质改造后，地下岩体中出现各种、介质改造后，地下岩体中出现各种规模洞穴规模洞穴 v 3、地表形成溶斗，落水洞以及各种规、地表形成溶斗，落水洞以及各种规模的洼地，汇集降水模的洼地，汇集降水(jingshu) v 4、介质导水能力增加，地下水位总体、介质导水能力增加，地下水位总体下降，水面以上岩体或洞穴失去进一步下降，水面以上岩体或洞穴失去进一步发展的水动力条件发展的水动力条件 v 5、地下河系发生袭夺，河系归并，地、地下河系发生袭夺，河系归并，地下河系的流域不断扩大下河系的流域不断扩大第52页/共72页第五十三页，共72页。岩溶水系统岩溶水系统(xtng)演变过程

35、演变过程A) 岩溶发育初期岩溶发育初期 B)局部局部(jb)岩溶水系统发育阶段岩溶水系统发育阶段甲河甲河乙河乙河甲河甲河乙河乙河第53页/共72页第五十四页，共72页。岩溶水系统演变岩溶水系统演变(ynbin)过程过程乙河乙河甲河甲河乙河乙河甲河甲河乙河乙河C) 岩溶水系统岩溶水系统的袭夺的袭夺 D)统一统一地下河系地下河系的形成的形成第54页/共72页第五十五页，共72页。12.3 岩溶岩溶(ynrng)水的特征水的特征v岩溶水系统是一个能够通过水与介质相互作用不断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；自我演化的动力系统； v演化初期快速发展停滞衰亡演化初期快速发展

36、停滞衰亡(shuiwng)阶阶段；段； v不同演化阶段的岩溶水具有不同的特征；不同演化阶段的岩溶水具有不同的特征； v岩溶水的运动特征岩溶水的运动特征 v岩溶水的补给、排泄与动态特征岩溶水的补给、排泄与动态特征 v岩溶水系统的边界特征岩溶水系统的边界特征第55页/共72页第五十六页，共72页。岩溶岩溶(ynrng)水的运动特征水的运动特征v 岩溶岩溶(ynrng)水系统空隙网络的强烈非均质的特性所水系统空隙网络的强烈非均质的特性所决定：决定： v 岩溶岩溶(ynrng)管道、岩溶管道、岩溶(ynrng)洞穴、岩溶洞穴、岩溶(ynrng)裂隙、裂隙、 v 岩溶岩溶(ynrng)裂缝和岩溶裂缝和岩

37、溶(ynrng)孔隙等孔隙等 v 层流与紊流共生层流与紊流共生 v 有压与无压共存有压与无压共存 v 运动方向的不同步（局部与整体不一致）运动方向的不同步（局部与整体不一致） v 缺乏统一的区域地下水水位缺乏统一的区域地下水水位 v 岩溶(ynrng)结构图示运动特征图示第56页/共72页第五十七页，共72页。典型典型(dinxng)岩溶水系统结构概化图岩溶水系统结构概化图由表层岩溶带、浅部的岩溶管道、岩溶洞穴、岩溶裂隙、岩溶裂缝和岩溶孔隙等多种岩溶空隙介质体组成的多重复合体系(tx)，具有高度的非均质性。土壤层 表层(biocng)岩溶带 岩溶沟谷地下河管道 岩溶漏斗 地表水系 第57页/共

38、72页第五十八页，共72页。岩溶岩溶(ynrng)介质中的地下水流动介质中的地下水流动旱季情况下雨季情况下第58页/共72页第五十九页，共72页。岩溶水的补给岩溶水的补给(b j)、排泄与动态、排泄与动态v 补给源补给源 大气降水是岩溶水的主要、甚至是唯一大气降水是岩溶水的主要、甚至是唯一的补给源，基本来自上边界的各种的补给源，基本来自上边界的各种( zhn)补给补给，但表现多种方式：，但表现多种方式： v 补给条件：补给条件： v （1）面状补给或渗入式补给）面状补给或渗入式补给; v （2）点状集中补给）点状集中补给灌入式；入渗系数大（灌入式；入渗系数大（6080%南方，北方南方，北方30

39、%） v （3）南方岩溶地下水与地表水常常互为一体，互为）南方岩溶地下水与地表水常常互为一体，互为转换，相互补给。转换，相互补给。 第59页/共72页第六十页，共72页。岩溶岩溶(ynrng)水的补给、排泄与动态水的补给、排泄与动态v排泄排泄(pixi) v 北方岩溶水集中以岩溶大泉形式排泄北方岩溶水集中以岩溶大泉形式排泄(pixi)； v 南方岩溶水主要以地下暗河、泉、基流形式排泄南方岩溶水主要以地下暗河、泉、基流形式排泄(pixi)。地苏地下河地苏地下河 出口出口地苏地下河出口地苏地下河出口 附近落水洞附近落水洞第60页/共72页第六十一页，共72页。南方的岩溶南方的岩溶(ynrng)地下

40、河排泄成为地表水之地下河排泄成为地表水之源源第61页/共72页第六十二页，共72页。岩溶岩溶(ynrng)水的动态水的动态v 动态动态 水位、水量、水温等要素随时间的变化水位、水量、水温等要素随时间的变化 v思考题（仅考虑水位变化）：思考题（仅考虑水位变化）： v （1）与孔隙水、裂隙水比较，岩溶水的动态变化具有什么特）与孔隙水、裂隙水比较，岩溶水的动态变化具有什么特点？点？ v （2）南方）南方(nnfng)岩溶水与北方岩溶水比较，动态特征是岩溶水与北方岩溶水比较，动态特征是什么？什么？ v 动态特征动态特征 v 变幅大、不稳定！变幅大、不稳定！ v 岩溶化程度愈高，动态愈不稳定。为什么？岩

41、溶化程度愈高，动态愈不稳定。为什么？ v 岩溶(ynrng)水动态曲线第62页/共72页第六十三页，共72页。云南喷水洞地下暗河流量(liling)动态曲线山西(shn x)广胜寺岩溶泉流量动态曲线第63页/共72页第六十四页，共72页。岩溶岩溶(ynrng)水的动态水的动态v南方岩溶水系统的几个其他特征：南方岩溶水系统的几个其他特征： v不同地下河系统之间水位不同地下河系统之间水位(shuwi)差异变化大差异变化大，一般没有统一区域地下水位，一般没有统一区域地下水位(shuwi)； v补给资源与储存资源难以区分；补给资源与储存资源难以区分； v地下河水量动态变化特征与地表水流具有很好的地下河

42、水量动态变化特征与地表水流具有很好的相似性；相似性； v水位水位(shuwi)埋深变化很大常常出现埋深变化很大常常出现“结构结构性性”缺水。缺水。第64页/共72页第六十五页，共72页。结构性缺水结构性缺水(qu shu)v资源型缺水；水质性缺水；资源型缺水；水质性缺水； v结构性缺水天然水资源丰富、但因地质结构导致结构性缺水天然水资源丰富、但因地质结构导致(dozh)地表地表常年性缺水常年性缺水地下水位埋深大，地表水基本漏失地下水位埋深大，地表水基本漏失第65页/共72页第六十六页，共72页。第66页/共72页第六十七页，共72页。岩溶岩溶(ynrng)水特征产生的若干问题水特征产生的若干问

43、题西南岩溶地区西南岩溶地区(dq)的石漠化远景的石漠化远景第67页/共72页第六十八页，共72页。岩溶水特征产生岩溶水特征产生(chnshng)的若干问题的若干问题为解决当地饮用水修为解决当地饮用水修建的水柜建的水柜天旱季节时需要远徒跋涉运水天旱季节时需要远徒跋涉运水第68页/共72页第六十九页，共72页。岩溶岩溶(ynrng)水特征产生的若干问题水特征产生的若干问题第69页/共72页第七十页，共72页。岩溶水系统岩溶水系统(xtng)的圈定的圈定v 是含水系统边界与地表水流域范围的结合 v 是地上(d shn)与地下边界的结合 v v v 第70页/共72页第七十一页，共72页。实例实例太原太原(ti yun)西山岩溶水系统边界西山岩溶水系统边界剖面图剖面图平面图平面图第71页/共72页第七十二页，共72页。