1、Fundamentals of Hydrogeoloy水文地质学基础 12.1 岩溶发育的基本条件 12.2 岩溶水系统的演变 12.3 岩溶水的特征 12.4 实习岩溶水的发育规律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秘的（含部分专业人员），岩溶现象的壮观奇特，岩溶水的神出鬼没，有着积极的一面：济南泉城世界著名：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 广西桂林山水甲天下，奇特岩溶景观 云南的路南石林，壮观与气势，让游人流涟忘返华北的大多数煤层，下伏O O2 2灰岩水承压水
2、头之高，带来开采风险巨大云南、广西、贵州省岩溶山区，缺水严重，阻碍发展，生活赤贫现象岩溶区的库水渗漏，处理困难在基本建设中，地下施工，燧道施工困难重重岩溶：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？）一、发育的基本条件（水与岩土两大类）1、可溶岩层的存在：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，生物碎屑灰岩，厚层状，薄层状2、可溶岩必须透水裂隙发育（初始裂隙）岩溶系统断层发育决定了溶洞形成3、水具侵蚀性？从开放体系中的平衡（碳酸）过程来分析 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-
3、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（略）自学P126-127 12.2.1 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，就是其介质可以被改造，水流特征不断变化，介质特征也不断变化 从系统动力学角度-正反馈过程过程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成为岩溶水系统地下河系化在这样的过程中，中后
4、期伴随着机械破坏过程 溶蚀破坏与失稳破坏-垮塌物质部分由水流携带而走 大型溶洞形成中机械破坏起重要作用岩溶洞穴形成 介质改造过程 差异性溶蚀 地下河系化 结果1、介质改造愈强烈，机械破坏也愈强2、介质改造后，地下岩体中出现各种规模洞穴3、地表形成溶斗，落水洞以及各种规模的洼地，汇集降水4、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发展的水动力条件5、地下河系发生袭夺，河系归并，地下河系的流域不断扩大 与介质改造同步四个过程 1、岩溶发育初期流动系统 2、局部岩溶水系统形成 3、岩溶水系统的袭夺 4、统一的地下水河系的形成 发育：垂直落水洞溶斗过水溶洞(无水)常年有水地下河
5、道演变过程图示a)岩溶发育初期b)局部岩溶水系统发育阶段c)岩溶水系统的袭夺d)统一地下河系的形成 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；演化初期快速发展停滞衰亡阶段；不同演化阶段的岩溶水具有不同的特征；1.岩溶水的运动特征 2.岩溶水的补给、排泄与动态特征 3.岩溶水系统的边界特征 岩溶水系统空隙网络的强烈非均质的特性所决定：岩溶管道、岩溶洞穴、岩溶裂隙、岩溶裂缝和岩溶孔隙等 层流与紊流共生 有压与无压共存 运动方向的不同步（局部与整体不一致）缺乏统一的区域地下水水位岩溶结构图示运动特征图示 (a)旱季情况下 (b)雨季情况下 补给源 大气降水是岩溶水的主要、甚至
6、是唯一的补 给源，基本来自上边界的各种补给，但表现多种方式：补给条件：（1）面状补给或渗入式补给;（2）点状集中补给灌入式；入渗系数大（6080%南 方，北方30%）（3）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。排泄 北方岩溶水集中以岩溶大泉形式排泄；南方岩溶水主要以地下暗河、泉、基流形式排泄。地苏地下河出口地苏地下河出口附近落水洞 动态水位、水量、水温等要素随时间的变化思考题（仅考虑水位变化）：（1 1）与孔隙水、裂隙水比较，岩溶水的动态变化具有什么特点？（2 2）南方岩溶水与北方岩溶水比较，动态特征是什么？动态特征变幅大、不稳定！岩溶化程度愈高，动态愈不稳定。为什么？南方岩溶水系统的几个其他特征：1.不同地下河系统之间水位差异变化大，一般没有统一区域地下水位；2.补给资源与储存资源难以区分；3.地下河水量动态变化特征与地表水流具有很好的相似性；4.水位埋深变化很大常常出现“结构性”缺水。资源型缺水；水质性缺水；结构性缺水天然水资源丰富、但因地质结构导致地表常年性缺水西南岩溶地区的石漠化远景 是含水系统边界与地表水流域范围的结合 是地上与地下边界的结合第十二章结束
