水文地质学-第10章岩溶水

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喀斯特地貌不仅是一种很好的旅游资源,而且具 有丰富的地下水资源。地下溶洞中,还埋藏着 大量的古生物和古人类化石,或成为储存铝土 矿、砂矿及油气的良好场所。因此它具有重大 和科研与生产价值。但由喀斯特作用所引起的 地貌灾害,如地基塌陷、水库漏水及地面干旱 等均需积极防治。
水文地质学
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§ 10.0 概述
喀斯特(又称岩溶)地貌是由喀斯特作用而成的现 象总称。
喀斯特(Karst)原是南斯拉夫西北部的一个石灰 岩高原名称,那里发育着各种石灰岩喀斯特地 貌。19世纪末,南斯拉夫学者司威直 J.Cvijic就 借用该地名来形容石灰岩的地貌、水文现象, 并为后来世界各国所通用的专门术语。我国在 1966年第一届喀斯特学术会议上,曾提出将喀 斯特改称为岩溶,作为Karst的同义语。1988年 由全国自然科学名词审定委员会公布的《地理 名词》,仍定名为喀斯特。岩溶作为又称。
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三、岩溶水的补给、排泄与动态特征 1.岩溶水的补给特征
裸露型:可溶岩直接出露地表;广西、云南、贵州、 四川、湖北等。
覆盖型:可溶岩被松散堆积物掩埋; 埋藏型:可溶岩被其它基岩盖住。
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2.岩溶水的排泄特征
集中排泄是岩溶水排泄的重要特征,有些以单 泉,有些是以泉群,有些以地下暗河形式排泄。
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四、地下水径流强度
地下水是一个开放体系,随着水的流动,CO2不断消耗, 新流来的水又不断补充CO2,所以能使CaCO3的溶解 持续进行。否则CaCO3溶解的生命就将终结。从而可 以看出:地下水的径流条件是控制岩溶发育最后的,最 关键的因素。
可溶岩
CaC03＋H+→HCO3-＋Ca2+
综合上式,得出:
CO2＋H20＋CaC03 → Ca2+＋2（HCO3）水中CaCO3的饱和指数SIC
SIC大于0,水中CaC03已经饱和,有发生沉淀的趋势; SIC等于0,水中CaC03刚好饱和; SIC小于0, 水中CaC03仍未饱和,还具有侵蚀性。
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一、可溶性岩石
1.岩石成分对其溶解的影响 。 2.岩石结构对溶蚀作用的影响 二、岩石的透水性
可溶岩石的透水性主要是由后期的构造 裂隙控制的。而透水性好则岩溶更为发育。
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三、水的侵蚀能力
空气 CO2
↓
水
CO2＋H20→H2CO3→H＋＋HCO3-
Ⅱ.季节变动带
最高和最低潜水位之间,水流有垂直方向的运动,也 有水平方向的运动,高水位时,近于水平运动,低水 位时垂直入渗,水平和垂直岩溶都发育。厚度取 决于当年潜水位的水位变幅,由数米到数十米。
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Ⅲ.饱水带
在最低潜水位以下,地下水长期充满岩石空隙,主要以近 水平方向运动为主,暗河发育,仅在河床附近为非水平 岩溶。常形成规模较大、连通性较好的水平洞穴,在 河谷底部常形成低于河床的深岩溶,其发育深度随水 力坡度增大而增加。
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二、岩溶水的运动特征
1.层流、紊流并存; 2.无压流和承压流并存; 3.裂隙渗流、管道径流
并存; 4.存在独特径流形式
――虹吸式径流。 5.明流、伏流并存。 6.存在静水奇观（岩溶
湖）。
7.水平、垂直运动并存。
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二.岩溶水的运动特征
音乐岩
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§10.1 岩溶发育的基本条件 与影响因素
岩溶发育的基本条件:
1.可溶性岩石; 2.岩石的透水性; 3.有侵蚀能力的水; 4.水的流动性。
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※ 研究岩溶水的意义:
1.供水水源:如山西娘子关大泉等。 2.旅游资源:如山东济南诸岩溶泉。 3.岩溶充水威胁采矿安全,增大采矿成本。 4.蓄、引水工程的渗漏。 5.岩溶塌陷。
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蓄、引水工程的渗漏
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§10.2 岩溶发育与岩溶水分带性
岩溶垂直分带 I.包气带 Ⅱ.季节变动带 Ⅲ.饱水带 Ⅳ.深循环带
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I.包气带（垂直循环带）
在地表以下,岩溶潜水最高水位以上,水以垂直入渗 为主,应发育垂直岩溶,常形成溶隙、落水洞、溶 斗等,其包气带厚度取决于气候和地形。
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第10章 复习思考题
一、关键概念 岩溶水
二、简答题 1.研究岩溶水的意义? 2.岩溶水的垂直分带? 3.岩溶水的运动特征? 4.影响岩溶发育的因素有哪些?如何影响的?
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谢谢大家
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戚炜Байду номын сангаас
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3.岩溶水的动态特征
由于岩溶水的集中补给和排泄,岩溶水的动态变 化十分强烈。
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四、岩溶水的化学特征
1.主要为HCO3—Ca型淡水;有时矿化度比较 高,水型也比较复杂。
2.易于污染。 ※ 水中悬浮物的存在; ※ 地下水的鱼类。
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§10.3 岩溶水的特征 一、岩溶含水介质特征
1.岩溶管道 2.构造空隙 3.原生孔隙、缝隙 4.洞穴堆积物中的孔隙
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岩溶强烈发育地 段的岩溶管道系 统,随地质构造、 地形等条件而呈 单管状,树枝状, 网状等形式。这 种地下水系具有 地表水系的特点。
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岩溶:是水与可溶性岩石相互作用的产物。
作用过程包括:溶解、迁移、沉积。 作用形式:溶蚀、冲蚀、侵蚀。 作用结果:形成各种岩溶形态。
岩溶水（Karst Water）:赋存或运移于岩溶化 岩层中的地下水。由于岩溶水在运移过程中仍 不断进行溶蚀,改造其赋存和运移空间,构成岩 溶水独特的性质,因而有必要专门研究它。
Ⅳ.深部循环带
位于局部性侵蚀基准面以下一定深度,不受局部侵蚀基 准面影响,而是排向更深的区域性侵蚀基准面。本带 位置较深,水的循环交替迟缓,一般岩溶不发育,因而运 动阻力较大,水头损失较多。
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多层水平溶洞
地壳间歇上升的地区,侵蚀基准面稳定和下降多次相 间,每次稳定期在剖面上留下相应的水平溶洞层,从而 在剖面上便存在多层水平溶洞。
地下水获得CO2的形式有两种: 1.以分子扩散的形式通过潜水面进入地下水中。 2.土壤中微生物分解有机质使之氧化以及植物根系呼吸
作用产生的CO2
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五、岩溶发育的影响因素
1.气候因素 2.地形因素 3.地质因素 4.水文因素
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