等水位河间地块岩溶裂隙和流场演变模拟初探

经典地下水动力学根据Dupuit假设得到了河渠间潜水含水层水位分布的解析解,常用于实际工程。该解析模型是否适用于具有裂隙网络的河间地块岩溶含水层,这个问题远未得到充分论证。考虑降雨入渗强度为100~800mm/a的情形,建立剖面二维离散裂隙网络渗流模型,对等水位河间地块开展数值模拟研究。裂隙网络包含陡倾角和缓倾角2组裂隙,具有随机分布特征,隙宽均值为0.01cm。根据稳定流场模拟结果划分包气带和饱水带裂隙界面,分析水位分布特征,计算饱水带裂隙网络的等效渗透系数,并与经典解析模型反算的等效渗透系数进行了对比,发现采用解析模型的误差小于25%。进一步模拟岩溶作用下裂隙演变的情景,对10ka内河间地块裂隙状态和准稳态渗流进行了预测,发现隙宽最大值达到0.07cm,经典解析模型仍然能够通过水位反算出数量级相符的等效渗透系数。模拟结果表明潜水面具有不规则形状,而且在河岸会出现明显的渗出面泉点,裂隙泉点数量在岩溶演变过程中逐渐减少。经典解析模型虽然能够估算河间地块裂隙网络的等效渗透系数,但不能刻画潜水面的不规则形态,也不能预测岩溶裂隙渗流场的演变趋势。

流澜河间地块岩溶发育特征及形成机制

在对流澜河间地块水文地质条件和岩溶发育分析基础上,采用聚类分析方法将钻孔揭露的岩溶现象进行了统计分析,据此将研究区划分为3个发育程度不同的岩溶区:补给岩溶区、补给径流岩溶区和汇流排泄岩溶区。不同区岩溶发育特征不同:补给岩溶区岩溶发育弱,主要形成岩溶裂隙,发育深度较小,一般<40 m;补给径流岩溶区岩溶发育深度较大,一般<100 m,以岩溶裂隙为主,偶见溶洞;汇流排泄岩溶区岩溶最为发育,溶洞规模大,岩溶发育深度一般<50 m。从补给岩溶区到补给径流岩溶区和汇流排泄岩溶区,岩溶发育特征受区域地下水流动系统控制。

地下水流动系统在河间地块岩溶渗漏评价中的应用

在对清江半峡水利枢纽柳山河间地块岩溶发育特征分析的基础上，采用地下水流动系统模拟了河间地块不同地带流线分布，进而分析了该河间地块岩溶发育规律，评价了岩溶渗漏问题。

乌江沙沱水电站库首右岸河间地块渗漏浅析

乌江沙沱水电站右岸河间地块可溶岩分布广泛、断裂构造发育 ,并横切贯穿河间地块形成构造缺口 ,水库蓄水后存在向车家河邻谷渗漏的可能性。本文从研究河间地块基本地质条件入手 ,运用各种勘察手段 ,对河间地块地下水运移特征及岩溶发育演变史进行初步分析 ,明确了此河间地块可能渗漏的规模及渗漏途径 。

云南勐甸水库右岸河间地块渗漏分析

云南勐甸水库右岸河间地块被波罗母～茅草坪断裂横切,且右岸第三系地层中存在石膏层分布,水库蓄水后存在沿断裂带或者石膏层岩溶通道向曼板河低临谷渗漏的可疑通道。结合现场地质调查、钻孔勘探、地下水动态观测等多种手段勘察成果,对右岸河间地块可疑的渗漏通道进行了分析,明确了水库可能的渗漏范围,为库区防渗设计提供了初步的依据。

南漳峡口水利水电枢纽工程河间地块岩溶渗漏分析

以峡口水利水电枢纽工程为例,对近坝库段左岸河间地块白垩系罗镜滩组砾岩的岩性与构造特征以及岩溶发育规律进行分析论证,左岸近坝库段河间地块单薄,岩溶发育,但是岩溶通道向库区内而不是库外,水库蓄水后不会产生向小峡子河渗漏。

乌江白马电航枢纽库首左岸河间地块渗漏分析

乌江白马电航枢纽库首左岸乌江—石梁河—郭溪沟河间地块碳酸盐岩广泛分布,水库蓄水后存在向邻谷郭溪沟—石梁河的可疑渗漏途径。通过分析河间地块地层岩性、地质构造、岩溶水动力条件、岩溶化程度以及地下水动态特征,认为乌江河谷与邻谷郭溪沟—石梁河之间不存在管道型岩溶通道的联系,不会发生岩溶管道型渗漏。水库库首T1j4-2层、T1j4-1层、T1j3层可能产生裂隙性渗漏,可结合坝址防渗进行处理。白马向斜东翼T1j3层渗漏途径较长,估算渗漏量较小。

清渔河间地块岩溶发育规律与控制因素研究

清渔河间地块地处湖北省宜昌市,岩溶形态多样,地下暗河强烈发育,为典型岩溶发育区之一。宜昌为湖北省副中心城市,也是中国重要的交通枢纽,岩溶暗河的发育为交通基础设施建设带来极大不便。通过搜集资料分析、大面积工程地质测绘、水文地质调绘和地下多元化示踪试验等综合勘察方法,研究清渔河间地块岩溶发育特征、发育规律,查明了暗河空间分布特征和联通性。根据研究结果,结合地质构造特征,将清渔河间地块的岩溶发育划分为了5个大区和19个亚区。通过对清渔河间地块地形、岩性、构造和气候等岩溶发育控制因素的研究,结合每个岩溶区发育特点及工程建设类型,为工程建设提供了通道,为以后地方建设提供科学依据。

河间地块岩溶渗漏类型及主要工程地质特征

当由碳酸盐岩组成的河间地块无页岩或其它相对隔水层封闭时，水库蓄水后是否会产生渗漏，取决于河间地块的岩溶发育条件和水文地质条件。根据河间地块地下分水岭和非（弱）岩溶化带的分布情况对河间地块的岩溶渗漏类型进行分类， 通过工程实例介绍各种类型的水文工程地质特征， 总结河间地块岩溶渗漏的判别方法。

引子渡电站坝址右岸河间地块渗漏分析

文中分析了三岔河引子渡电站坝址右岸河间地块岩溶水文地质边界条件，并结合勘探钻孔及连通试验所取得的资料，对该河间地块可疑渗漏地段进行了分析评价，指出了该河间地块地段不存在岩溶管道渗漏的论据。

清江隔河岩水利工程河间地块岩溶渗漏有限分析计算

本文分析了隔河岩河间地块的地质、水文地质条件和岩溶发育规律.据地下水长观资料及石灰岩含水层渗流的非均质各向异性特征,用有限分析法(FAM)反求了岩体的渗透张量。然后对水库不同蓄水位河间地块可能的渗漏量进行了定量计算。计算表明,间地块无穿越分水岭的岩溶管道,不致产生危害性渗漏,只存在溶隙性渗漏,且渗漏量甚小。

咪哩河-盘龙河河间地块渗漏通道试验研究

该文以云南德厚水库建设工程为例,针对罗世鲊村-黑莫村一带分布有地下水位低槽区,水库蓄水后存在渗漏问题,在分析库区地质资料及水文地质资料的基础上,结合实地踏勘,确定潜在的渗漏通道。采用示踪试验,在地下水位低槽区的ZK15和ZK02钻孔处,进行食盐和孢子粉示踪剂的投放,并在盘龙河畔的天然泉水出露点S1和S2处监测。示踪试验结果表明,地下水位低槽区与泉水S1和S2存在水力联系,并用示踪剂估算岩溶地下水的实际流速约为620m/d。

懒龙河水库工程左岸河间地块工程地质条件分析

懒龙河水库工程库首左岸为碳酸盐岩地层河间地块,其可能发生渗漏是建坝成库最突出的工程地质问题,也是确定工程建设规模及关系到工程成败的重要因素。文章分析了河间地块构造地质和水文地质发育特征,查明了岩溶发育规律、地下分水岭的位置及其高程,并论述了河间地块发生岩溶渗漏的可能性,为防渗帷幕端点和下限的确定提供了依据。

新坝水库区岩溶渗漏问题研究

水库渗漏必须具备相应的水动力条件和通道条件。拟建的四川省兴文县新坝水库回水区主要出露三叠系碳酸盐岩地层,可能存在库区向邻谷的岩溶渗漏问题,威胁到水库的正常蓄水运行。基于库区现场调查,分析了库区岩溶发育的基本特征和岩溶发育的主要影响因素,确定了水库区潜在的岩溶渗漏通道,指出:库区地表岩溶发育强烈,但侵蚀基准面以下岩溶发育总体较弱;向斜北翼和南翼均不存在向邻谷渗漏的水动力条件或水动力条件较弱,不影响水库正常蓄水运行。

时变补给条件下河渠间潜水的一维非稳定运动

针对河渠间潜水的一维非稳定运动,考虑了补给强度的时变性,根据Boussinesq方程的第一线性化方法,应用Duhamel原理得到了方程的解析解,进一步得出补给强度为指数函数和三角函数的潜水位计算公式。通过算例分析补给强度指数增加、指数衰减和正弦函数变化条件下潜水面的变化特征,指数增加条件下潜水位单调增加,分水岭从高水位一侧向河间地块中部移动;指数衰减条件下潜水位先增大,后减小,具有一个峰值,分水岭先从高水位一侧向河间地块中部移动,之后随补给强度减弱返回到高水位河渠;正弦函数变化条件下潜水位表现出周期性起伏变化,且水位对补给的响应具有明显的时滞性,分水岭在高水位河渠与河间地块中部之间往复移动。研究结果可为量化分析地下水系统对气候变化的响应以及地表水地下水转化规律等问题提供理论依据。

新洲水库库尾复杂岩溶对水库成库条件的影响分析

新洲水库库尾河间地块岩溶发育,水文地质条件复杂,存在跨流域补给岩溶管道型连通水力联系。经仔细全面的地表地质工作并结合钻探、物探、洞探及连通实验成果分析研究,基本查清了该地块上岩溶水文地质单元结构,合理确定了河间地块间地下水等值线及泉域补排关系,为工程是否具备蓄水条件和合理确定正常蓄水位高程提供技术支撑。

基于GMS的岩溶山区三维地下水流模式识别

以高岚河东部多条支沟切割形成的连排型河间地块为研究区,基于1∶5万岩溶水文地质调查成果,利用GIS技术和径流分割,量化岩溶含水系统顶底板高程、获取入渗补给系数及地下水径流量等数据,运用三维地下水流数值模拟及粒子追踪地下水流线的方法,得出了研究区的地下水流模式。其结果表明:研究区地下水流模式主要受区域尺度的势源和势汇控制,局部的地形起伏对地下水位的影响不明显;支沟切割较深的凉伞沟、滩淤河流域,水流驱动力大,有利于局部水流系统的发育;随着东部补给高程的增加,流程逐渐增长,多发育局部水流系统,至山脊附近多发育排泄至高岚河的中间水流系统。当研究区年降雨量由中等的1 021.1mm降为多年最低的725.5mm时,由东部补给区排泄至高岚河的中间水流系统增加;在此降雨强度区间,不具备发育越过河间地块的中间或区域地下水流系统。

江汉平原地下水化学特征及水流系统分析

江汉平原水质性缺水问题日益突出,识别江汉平原地下水流系统分布模式,对地下水资源的合理利用与保护具有重要意义.选取江汉平原典型区域,综合水文地质条件、水动力场及水化学同位素指标深入分析地下水补给过程、水岩作用及滞留时间.得出由于碳酸盐岩的溶解,研究区的地下水化学类型属于HCO3-Ca (Mg)型.地下水中典型离子随深度增加逐渐降低,同位素随深度增加逐渐偏负,表现出地下水流系统呈局部与区域水流系统的特点,系统深度界限在10~20m.独立而复杂的局部水流系统在平枯水期地下水向河渠地表水排泄.根据3H的含量,局部水流为现代水,水循环交替迅速.受地形控制,中深层地下水总体由西和西北向东和东南径流,汇入汉江和长江,为区域水流系统.由于补给源的高程效应,区域水流的18O值存在明显分区,指示不同的补给来源与水流路径.山前丘陵区基本为现代水,向平原腹地纵深至汉江和长江排泄区,地下水年龄在几百年至6000a不等,水循环交替缓慢.研究发现江汉平原低洼排泄区存在区域水流的顶托补给,可为原生劣质水的分布与聚集研究提供依据.

有入渗时地下水位变动下的分水岭移动规律

根据相似原理,在室内建立能模拟地下水分水岭移动特征的模型。模拟一定降雨条件下,保持一侧河渠水位不变,改变另一侧水位,并加入示踪剂,观察不同水位差时地下水运动特征并记录测压管水位,绘制潜水位与分水岭形态,实测分水岭位置,得到试验数据,并对比不同水位差下地下水分水岭的移动特点。同时,根据已知的模型参数,由河间地块潜水流浸润曲线方程与分水岭位置计算式得到理论潜水位和分水岭位置,并与实测值相比。结果表明:通过公式计算得到的理论潜水位和分水岭位置与实际试验测得的数据相吻合,但存在临界值C_r,当两侧水位差Δh>C_r时不再适用,临界值大小与流体密度、动力黏性系数、渗流断面平均流速、砂样平均粒径等有关。

地下水分水岭动态模拟装置及其应用

以野外河间地块为模拟对象,在室内建立地质物理模型,模拟河间地块地下水补、径、排特征及稳定运动时地下水分水岭的形态,以及不同水动力条件下的地下水分水岭的移动特征。试验表明,当两侧河流水位相平时,分水岭位于河间地块中间;一端水位升高,分水岭会移向高水位一侧,直至过了临界值,分水岭消失。该方法应用范围广,可实施度高,可直接用来解决工程实际问题。