巖溶水文地質調查特點與要求

技術交流巖溶水文地質調查特點與要求技術交流1

全球碳酸鹽巖出露面積占陸地（不包括冰川覆蓋區）的12%，加上埋藏的碳酸鹽巖約占大陸面積的25％，總面積達2200萬km2全球碳酸鹽巖出露面積占陸地（不包括冰川覆蓋區）的12南方最大連片巖溶區我國碳酸鹽巖分布面積達344.3萬km2；南方以滇黔桂為中心連片分布78萬km2；北方以山西高原為中心，分布面積47萬km2西藏高寒巖溶區北方巖溶區西北巖溶區南方最大連片巖溶區我國碳酸鹽巖分布面積達344.3萬km2；3巖溶水文地質調查特點與要求課件4巖溶水為世界約四分之一的人口提供飲用水源，在我國約20％人口，近三十個大、中型城市以巖溶水為主要供水水源；西南巖溶區約1億人口以巖溶水為主要（或唯一）供水水源。巖溶水為世界約四分之一的人口提供飲用水源，在我國約20％人口5巖溶區水文地質調查一直是水工環地質調查的主要任務之一巖溶區水文地質調查一直是水工環地質調查的主要任務之一6內容提要南方巖溶水文地質調查技術要點

巖溶水文地質基礎桂林巖溶水文地質北方巖溶水文地質調查技術要點內容提要南方巖溶水文地質調查技術要點巖溶水文地質基礎71、什么是巖溶《巖溶學詞典》定義為“巖溶是指水對可溶性巖石(碳酸鹽巖、硫酸鹽巖、鹵化物巖等)的化學溶蝕、機械侵蝕和物質遷移與再沉積的綜合地質作用以及由此所產生現象的統稱。”巖溶水文地質基礎1、什么是巖溶《巖溶學詞典》定義為“巖溶是指水對可溶性巖石(8巖溶作用:包括多種復雜的內外營力作用過程，如化學溶解與流水沖刷、搬運、沉淀、坍塌等作用和過程；化學溶解與地質構造、地殼運動作用和過程。具體包括：溶解、溶蝕、侵蝕等。巖溶作用過程:溶解/溶蝕：CaCO3+H2O+CO2Ca2++2HCO3-

沉淀：Ca2++2HCO3-

CaCO3+H2O+CO2中國南方巖溶區處于熱帶－亞熱帶濕潤氣候條件，年均氣溫15—20℃，年均降雨量800－2000mm；溶蝕速度大于20mm/ka，巖溶作用以溶蝕和侵蝕為主。中國北方巖溶區主要分布于中朝準地臺區。該巖溶區碳酸鹽巖雖直接出露面積不是很廣，但隱伏狀態下則是大片相連。該區處于暖溫帶、半干旱－亞濕潤氣候條件下，年均氣溫6－14℃，年均降雨量200－900mm；溶蝕速度一般小于20mm/ka（個別大于20mm/ka的地區），巖溶作用以侵蝕為主。巖溶作用:包括多種復雜的內外營力作用過程，如化學溶解與流水沖9巖溶動力系統概念模型巖溶動力系統概念模型10按時間分類(如燕山期巖溶,喜山期巖溶)按深度分類(淺部巖溶,深部巖溶)按發育層位來分(如奧灰巖溶,太原組巖溶(石炭紀巖溶),棲霞組巖溶)按形成環境分(如邯鄲礦區的火成巖與碳酸巖接蝕帶型巖溶,地下深循環型巖溶,埋藏型深巖溶)按構造條件分(如北京沿八寶山斷裂帶深循環型巖溶,如沁水凹陷邊緣娘子關的大型凹陷邊緣型巖溶,隱伏向斜翼部巖溶)按含水介質分(溶孔溶洞型,裂隙溶隙型,溶孔溶隙型)按埋藏條件分(巖溶承壓水,巖溶潛水)按巖溶作用方式分（雨水型巖溶、熱水型巖溶、高寒型巖溶）2、巖溶類型巖溶水文地質基礎按時間分類(如燕山期巖溶,喜山期巖溶)2、巖溶類型巖溶水文地11古巖溶，泛指地質歷史階段形成的巖溶以區別于現代巖溶（更新世之前、全新世以后）古巖溶是已經停止作用且被保存下來的地質歷史時期的巖溶古巖溶與現代巖溶的劃分并不是目的，而在于把握巖溶的歷史演化與規律古巖溶與現代巖溶古巖溶，泛指地質歷史階段形成的巖溶以區別于現代巖溶（更新世之12淺部巖溶與深部巖溶據任美鍔(1983)定義，巖溶水的運動受鄰近河谷侵蝕基準而控制的巖溶稱為淺部巖溶，不受侵蝕基準面控制的巖溶稱為深部巖溶

;直接在深部形成的巖溶才是深部巖溶，深部油氣演化和運移過程中，其本身就具備了巖溶作用的條件；深部水流一般受流體動力學的壓力和流體靜力學的壓力影響，即深部地下水的運動不再取決于巖溶地貌，而取決于區域可溶性巖層與徑流帶之間的壓力差和地質構造等條件;黃河河底涌泉－深部巖溶的典型實例淺部巖溶與深部巖溶據任美鍔(1983)定義，巖溶水的運動受鄰13按巖溶含水巖組出露條件劃分

三種基本巖溶類型：裸露型覆蓋型

埋藏型

兩種過渡類型：裸露—覆蓋型

裸露—埋藏型

不同巖溶類型地區，巖溶水文地質調查存在較大的差異按巖溶含水巖組出露條件劃分14結構特征和區域分布巖溶地層和構造分布微地貌類型特征巖溶發育情況三水轉化關系裸露型巖溶結構特征和區域分布裸露型巖溶15孔隙水、巖溶水孔隙含水層結構特征覆蓋層下的地質構造、巖溶巖組及非巖溶巖組巖溶地下水的匯水條件與地下通道有關的巖溶形態孔隙含水層與巖溶含水層之間的接觸關系、水力聯系覆蓋型巖溶區孔隙水、巖溶水覆蓋型巖溶區16各巖溶含水層的埋深、厚度、水量、水質局部或鄰近出露的巖溶地層及構造現象局部出露巖溶地層的入滲補給條件埋藏巖溶含水層的補給與排泄的方式和范圍非巖溶含水層的水流特征，分析與巖溶水的補排關系埋藏型巖溶區各巖溶含水層的埋深、厚度、水量、水質埋藏型巖溶區17

分類原則氣候條件與巖溶形態組合結合年平均降水量在600mm以下區域，地表巖溶形態特征不明顯。巖溶峰林發育所需的降水量在1200mm以上。氣候前提下，考慮巖溶正負地形組合形態；地貌類型的可識別性、野外調查的可操作性。

地貌類型濕潤熱帶亞熱帶巖溶地貌區（Ⅰ）濕潤半濕潤亞熱帶—溫帶巖溶地貌區（Ⅱ）干旱半干旱溫帶巖溶地貌區（Ⅲ）高原—高山巖溶地貌區（Ⅳ）3、巖溶地貌類型巖溶水文地質基礎分類原則3、巖溶地貌類型巖溶水文地質基礎18中國巖溶地貌區劃圖濕潤熱帶亞熱帶巖溶地貌干旱半干旱溫帶巖溶地貌濕潤半濕潤亞熱帶—溫帶巖溶地貌高寒-高山巖溶地貌中國巖溶地貌區劃圖濕潤熱帶亞熱帶巖溶地貌干旱半干旱溫帶巖溶地地貌類型形成條件成因類型形態類型簡要特征巖石氣候全巖溶地貌溶蝕地貌山地峰叢洼地正向石峰和封閉洼地組成，地下河等發育。基巖為純碳酸鹽巖，洼地、谷地表層為松散土I緩峰叢洼地錐狀石峰與碟狀淺洼地、臺地、天坑、漏斗、天窗、天生橋、穿洞、坡立谷相間分布。I,II丘陵峰丘洼地基本特征同上，邊坡更緩，相對高度小于200m。侵蝕－溶蝕地貌山地峰叢深谷峰叢山地被深谷切割，切割深度一般大于千米。類峰叢洼地峰叢與谷地交錯，谷深坡陡，河流呈明流和伏流交替出現，洞穴、泉、地下河、峽谷、石柱林發育。I緩峰叢谷地緩峰叢與溝谷相互配置而成，谷地淺而寬，第四系松散堆積較普遍。II巖溶山地谷地巖溶化山地中河谷、干溝縱橫，局部殘留溶蝕洼地，另有洞穴、巖溶泉、巖溶湖。II山地干谷塊狀巖溶山地，其間為峽谷，喀斯特大泉發育。III丘陵峰丘谷地峰林狀丘陵，或峰丘洼地與喀斯特谷地交替，谷地寬淺，多為第四紀沉積覆蓋。巖溶丘陵谷地II丘陵干谷巖溶丘陵普遍為干谷切割。III溶蝕－堆積地貌平原峰林平原平坦平原面上散布著疏密不等、互相離立的陡峭塔狀石峰，洞穴、泉、潭、石芽、石林普遍。基巖為純碳酸鹽巖石，表層為松散土I峰丘平原低矮孤峰散布于普遍為松散沉積物覆蓋的平原面上I類峰林平原零星發育有類峰林的石峰和錐丘。溶蝕剝蝕地貌山地巖溶山地分布于內陸干旱高寒地區，寒凍風化作用強烈，與常態山地丘陵類似，山坡相對較陡峭，有少量小的洞穴。純碳酸鹽巖III,IV地貌類型形成條件成因類型形態類型簡要特征巖石氣候全溶蝕山地峰20地貌類型形成條件成因類型形態類型簡要特征巖石氣候半巖溶地貌溶蝕侵蝕地貌丘陵丘嶺谷地由形態渾圓的巖溶山、丘陵與溝谷組成的崇山峻嶺或舒緩丘陵，物質構成復雜，形態類型多樣。不純碳酸鹽巖或碳酸鹽巖與非可溶巖間層或夾層I,II叢丘谷地臺地緩丘臺地臺地面波狀起伏，常有一些矮小的緩丘殘留，并不同程度地為風化殼所覆蓋。溶蝕侵蝕堆積地貌平原緩丘平原由線狀及面狀水流作用形成，地面波狀起伏，有零星的矮丘，巖溶發育因地而異。溶蝕侵蝕地貌山地半巖溶山地由多種不同類型的巖石組成，巖性不純，處于干旱高寒氣候環境，形態與非喀斯特地形基本相同。III,IV丘陵半巖溶丘陵溶蝕剝蝕堆積地貌平原半巖溶平原生物巖溶地貌生物堆積溶蝕海蝕地貌礁島珊瑚礁島礁隆和礁坪，經歷潮下—潮間—潮上環境形成的隆起礁，呈島嶼狀，發育疊加復合型喀斯特，礁坪寬數米至數千米不等，發育有溶槽、礁塘、石芽、洞穴等喀斯特形態。珊瑚礁灰巖、海相淡成灰巖、海灘巖I,熱帶海洋性氣候地貌類型形成條件成因類型形態類型簡要特征巖石氣候半溶蝕侵21巖溶地貌演化同時態

受水動力條件控制巖溶地貌演化同時態

受水動力條件控制22典型地表巖溶景觀典型組合地貌景觀峰叢洼地、峰林平原，緩丘平原、丘嶺谷地等典型個體地貌景觀峰叢、峰林、坡立谷、巖溶峽谷、洼地、孤峰、石林、石柱林、天生橋、巖溶臺地、巖溶泉、巖溶湖泊、殘丘、漏斗、天窗、天坑典型地表巖溶景觀典型組合地貌景觀23典型桂林峰叢地貌典型桂林峰叢地貌貴州峰叢（錐狀巖溶）貴州峰叢（錐狀巖溶）典型桂林峰林地貌典型桂林峰林地貌湖北利川緩丘平原三疊系中統巴東組薄層狀白云質灰巖，石灰巖。湖北利川緩丘平原三疊系中統巴東組薄層狀白云質灰巖，石灰巖。石柱林左：湖北五峰柴埠溪石柱；右：湖北恩施大峽谷石柱石柱林左：湖北五峰柴埠溪石柱；右：湖北恩柱狀峰林廣西羅城縣劍江峰林，與廣西鐘山縣十里荷塘非常相似。地貌類型似乎介于桂林峰林和石柱林之間。柱狀峰林廣西羅城縣劍江峰林，與廣西鐘山縣十里荷塘非常相似。地云南石林、小寨天坑、黃龍鈣華、金佛山臺地地貌云南石林、小寨天坑、黃龍鈣華、金佛山臺地地貌廣西鳳山縣外里漏斗外里漏斗屬于巨型漏斗，四周石峰圍繞，漏斗直徑達900米。廣西鳳山縣外里漏斗外里漏斗屬于巨型漏斗，四周石峰圍繞，漏斗直廣西樂業下崗坡立谷坡立谷，是指巖溶區內或巖溶區與非巖溶區接觸帶所形成的較大面積谷地，前者稱為坡立谷，后者稱為邊緣坡立谷。廣西樂業下崗坡立谷坡立谷，是指巖溶區內或巖溶區與非巖溶區接觸峰叢谷地峰叢谷地天窗（karstwindow+skylight)karstwindow是指地下河（洞穴）露出地表的部分或地下河的明流段；而skylight是通向地表的洞頂孔穴（hole），光線由此射入洞穴。天窗（karstwindow+skylight)kar巖溶峽谷（芙蓉江）巖溶峽谷（芙蓉江）天生橋和穿洞主要區別是殘留頂板的寬度、跨度和頂板上方的地貌形態。天生橋頂板跨度不小于寬度，頂板上部地形相對平坦，否則應為穿洞。天生橋參數：橋高、橋厚、橋寬、拱高、跨度。穿洞天生橋天生橋和穿洞主要區別是殘留頂板的寬度、跨度和頂板上方的地貌形1962年，前蘇聯學者Соколов提出巖溶發育有４個基本條件，即①可溶巖、②可溶巖能透水、③具有侵蝕性的水和④水是不斷運動的。可溶巖和水是巖溶發育最基本的物質條件；構造裂縫是巖溶發育的基本通道受斷裂控制的冠巖地下河系統塔北露頭區受斷裂控制的溶蝕縫和管道系統4、巖溶發育條件巖溶水文地質基礎1962年，前蘇聯學者Соколов提出巖溶發育有４個基本條37水是巖溶發育基本的物質條件之一，只有在水循環體系內，巖溶才會發育。水是通過其物理、化學特性和水動力條件來控制巖溶縫洞系統；造成自然界巖溶洞穴形態千差萬別和形成發育特，所不同的最基本原因是水動力條件。具有次生孔隙可溶巖體沿節理和層面不斷擴溶而形成巖溶縫洞系統的整個過程。巖溶發育的水動力機制水是巖溶發育基本的物質條件之一，只有在水循環體系內，巖溶才會38混合溶蝕作用B?gli混合溶蝕作用圖解

巖溶的發育過程是從10μm級別大小的碳酸鹽巖裂隙封閉端或交叉點開始的具溶蝕能力的水進入裂隙后很快就會達到飽和，因此，對大型溶洞（洞穴）的形成也就無法給出一個圓滿解釋。1964年，B?gli將化學過程中觀察到的混合溶蝕現象用來解釋巖溶洞穴的發育過程。濱海巖溶發育模式巖溶發育的水動力機制混合溶蝕作用B?gli混合溶蝕作用圖解巖溶的發育過39巖石成分影響化學溶解量巖石結構影響物理破壞量連續性較好的灰巖，其溶蝕作用主要沿節理裂隙進行，形成不均一的巖溶管道，規模較大厚層塊狀白云巖主要通過孔隙滲透溶濾，形成比較均一的孔隙－裂隙網絡，規模較小；灰巖夾白云巖型和灰巖－白云巖交互型則介于兩者之間，構成小型管道－裂隙－孔隙交互型巖溶系統。地質因素：巖性巖層厚度層組類型構造運動5、巖溶發育控制因素巖溶水文地質基礎巖石成分影響化學溶解量連續性較好的灰巖，其溶蝕作用主要沿節理40碳酸鹽巖層組結構類型與巖溶關系巖溶層組類型桂林地區典型地層巖溶地貌形態類型亞型個體形態巖溶地貌均勻狀純碳酸鹽巖類灰巖連續型亮晶顆粒灰巖亞型融縣組中上部桶狀、塔狀、屏風狀石峰和廊道式、廳堂式大型洞穴峰叢洼地峰叢谷地峰林谷地峰林平原亮泥晶顆粒灰巖亞型融縣組中下部灰巖夾白云巖型泥晶顆粒灰巖夾白云巖亞型桂林組單面山、螺絲山和順層面發育的洞穴灰巖-白云巖交互型斑塊狀云灰巖或灰云巖亞型東崗嶺組灰巖-白云巖間隔型微晶化灰巖間白云巖亞型巖關階上段圓錐狀、螺絲狀石峰和迷宮型溶洞間層狀不純碳酸鹽巖類斷續狀不純碳酸鹽巖扁豆狀泥質灰巖亞型五指山組圓丘狀饅頭山和小型泉水溶丘洼地叢丘谷地緩丘谷地含硅質團塊泥質灰巖亞型羅明組付和段、黃金組桂林地區巖溶層組類型與巖溶地貌形態關系碳酸鹽巖層組結構類型與巖溶關系巖溶層組類型桂林地區巖溶地貌形41地質構造對洞穴發育影響最大的是褶皺形態平緩褶皺地區易形成大型網絡狀洞穴系統。湖北利川騰龍洞洞穴系統，總長40,582m，形成于小青埡寬緩背斜的東南翼，巖層中的縱張裂隙決定著主洞的發育方向；巖層產狀平緩，巖層傾角5～20°，地下水易沿層間運動，為在翼部形成水平洞穴創造了條件。地質構造對洞穴發育影響最大的是褶皺形態湖北利川騰龍洞洞42洞穴與斷裂構造的關系洞穴的延展并不是沿著區域性的大斷裂破碎帶發育，而是與低次序的小型斷層和節理緊密共生。一個大的洞穴系統不同洞段的走向與區域應力場所產生的幾組斷裂和節理發育方向非常吻合。“X”型節理，是控制洞道拐折的主要破裂面，從而形成網絡狀和迷宮狀洞穴的發育格局。支流多受壓扭性斷裂的控制,出口受張扭裂面的控制；構造裂隙往往沿縱張裂隙追蹤，并與層面裂隙溝通，形成裂隙水網。北東向與“S”型導水結構面交織，支流匯入主流，組合成統一的地下河系。廣西樂業的百朗地下河系統，主道受“S”型構造主體背斜的控制，其展布形態與褶皺基本輪廓一致洞穴與斷裂構造的關系支流多受壓扭性斷裂的控制,出口受張扭裂面43新構造運動新近紀構造運動，體現在洞穴的成層性現象。洞穴的成層性是指那些地下水位或淺飽水帶生成的洞穴，后來抬升至包氣帶，而集中地分布在一定高度上的水平洞穴。它表示過去地史上地殼相對穩定階段，也是洞穴發育的強盛時期。一般可見3～5個洞穴層。廣西中部，現代地下水位以上10～40m范圍內的這一層洞穴數量最多，規模最大，保存也最完好。云貴高原洞穴產出的高程在1700～2300m，但相對高度都在當地地下水位以上100～200m的范圍內，洞穴也可分為3～5層。新構造運動新近紀構造運動，體現在洞穴的成層性現象。44氣候對巖溶發育的影響降水量年平均降水量在600mm以下時，地表巖溶形態特征不明顯發育峰林地貌所需的降水量必需在1200mm以上。溫度一是控制溶蝕的化學反應速度；二是通過對生物、土壤的影響控制巖溶地貌的發育；三是當溫度低于某一閾值之后，碳酸鹽巖的抗風化能力發生重大變化土壤主要是通過土壤、空氣中CO2發生作用，這是由于巖溶區的雙層剝蝕作用——表層為地表水侵蝕和溶蝕，同時在土層和巖石界面處也發生較強的溶蝕。巖溶溶蝕作用速度的定量概念桂林峰叢洼地區的溶蝕速度為89.68mm/ka，石灰巖巖塊平均溶蝕速度為87.88mm/ka半干旱的條件下，地表巖溶溶蝕速度可達10～30mm/ka，而濕潤條件下，可達50～300mm/ka。氣候對巖溶發育的影響降水量45垂向滲濾（溶蝕）帶徑流溶蝕帶表層巖溶帶潛流（溶蝕）帶以巖溶系統發育的強弱及地下水運動方式、巖溶作用方式為基礎，將巖溶系統垂向劃分為表層巖溶帶、垂向滲濾溶蝕帶、徑流溶蝕帶、潛流溶蝕帶6、巖溶垂向分帶理論巖溶水文地質基礎垂向滲濾（溶蝕）帶徑流溶蝕帶表層巖溶帶潛流（溶蝕）帶以巖溶系46垂向滲濾溶蝕帶表層巖溶帶潛流溶蝕帶峰叢洼地現代排泄基準徑流溶蝕帶現代巖溶垂向分帶與分帶特點表層巖溶帶：包氣帶上部，屬巖溶地下水系統淺層循環帶;巖溶空間規模相對較小；溶蝕空間連通性相對較強；局部發育有小型巖溶管道系統；不同地貌單元，其分帶厚度具有明顯的差異。垂向滲濾帶：包氣帶下部，屬地下水滲濾帶，以形成一系列垂直或高角度的溶縫或溶洞為主；溶蝕空間連通相對較弱垂向滲濾溶蝕帶表層巖溶帶潛流溶蝕帶峰叢洼地現代排泄基準徑流溶47表層巖溶帶垂向滲濾帶徑流溶蝕帶潛流溶蝕帶徑流溶蝕帶：位于地下水徑流帶，地下水沿近水平方向徑流，多形成一系列近水平溶縫、溶洞或巖溶管道系統；溶蝕空間規模相對較大，同系統巖溶空間連通性較強；巖溶發育極不均一潛流溶蝕帶：位于地下水徑流帶之下,地下水流速相對較慢，溶蝕空間規模相對較小，后期機械充填較弱，化學沉積作用相對較強，整體巖溶相對不發育現代巖溶垂向分帶與分帶特點表層巖溶帶垂向滲濾帶徑流溶蝕帶潛流溶蝕帶徑流溶蝕帶：位于地下48巖溶系統的基本特點是：具有地表和地下雙系統；洞穴是巖溶區最為普遍的地下地貌。雙層系統7、巖溶水系統巖溶水文地質基礎巖溶系統的基本特點是：具有地表和地下雙系統；洞穴是巖溶區最為巖溶水文地質調查特點與要求課件50按巖溶地下水出露條件劃分為四大類：地下河系統巖溶泉系統集中排泄帶巖溶地下水系統分散排泄巖溶地下水系統7、巖溶水系統巖溶水文地質基礎巖溶地下水系統是指有水力聯系的巖溶地質體及賦存其中的地下水構成的有機整體。巖溶水系統具有獨立且完整的補給、徑流、調蓄、排泄條件，邊界條件清楚，水力聯系密切。按巖溶地下水出露條件劃分為四大類：7、巖溶水系統巖溶水文地質51巖溶水文地質調查特點與要求課件52巖溶地下水系統空間結構特征區域分布邊界條件補給區徑流區排泄區滲流帶（包氣帶）季節變動帶潛流帶（飽水帶）深部緩流帶平面分區性垂向分帶性7、巖溶水系統特征巖溶水文地質基礎巖溶地下水系統空間結構特征區域分布滲流帶（包氣帶）平面分區性53冠巖地下河是桂林附近峰叢洼地區發育的最大一條現代地下河，總長超過12km，流域面積80km2

冠巖地下河的發育受地形地貌、斷裂構造和水動力條件聯合控制，地下河潛伏于峰叢洼地之下，形成地表洼地--豎井--落水洞--地下河相耦合的巖溶系統冠巖地下河洞穴系統為一聚集單管道型、多管道型、廳堂型，且具多層分布的復雜洞穴系統洞穴結構具有廳堂型、管道型和小型溶蝕洞穴三種類型典型地下河系統冠巖冠巖地下河是桂林附近峰叢洼地區發育的最大一條現代地下河，總長54北西向張性的人字型構造，對冠巖地下河系中、下游的通道發育起較大的控制作用北西向張性的人字型構造，對冠巖地下河系中、下游的通道發育起較55冠巖地下河洞穴系統分布圖冠巖地下河洞穴系統分布圖56

冠巖地下河系統縱剖面圖冠巖地下河系統縱剖面圖57巖溶水文地質調查特點與要求課件58洛塔地下河系統極為發育，長度在1km以上的地下河51條，總長約82km

；以位于盆地北部及中部的屋檐洞地下河系最大，其匯水面積65.79km2，占盆地總面積的64.5%平面組合大體可分為三種類型

單管道型（也稱單枝型）多管道型（樹枝型）網絡型（迷宮型）

地下河系統洛塔洛塔地下河系統極為發育，長度在1km以上的地下河51條，總長59

溶洞系統分布相對集中在1300m、1100m、900m、640m高程附近，構成四個溶洞層地下河系統形成控制因素溶洞系統分布相對集中在1300m、1100m、9060峰林平原巖溶系統三元垂直分帶結構峰林平原巖溶系統三元垂直分帶結構61巖溶水文地質調查特點與要求課件62內容提要南方巖溶水文地質調查技術要點

巖溶水文地質基礎桂林巖溶水文地質北方巖溶水文地質調查技術要點內容提要南方巖溶水文地質調查技術要點巖溶水文地質基礎631、自然地理桂林巖溶水文地質桂林處于亞熱帶季風氣候帶，年平均氣溫18～19℃

年平均降雨量1680～2180mm；年平均蒸發量1263～1566mm1、自然地理桂林巖溶水文地質桂林處于亞熱帶季風氣候帶，年平均64巖溶地貌類型：峰林谷地峰叢洼地孤峰平原峰叢谷地溶嶺谷地漓江屬珠江水系，河流總長度160km；多年平均徑流量127m3/s,最枯徑流量8m3/s，主要支流7條巖溶地貌類型：漓江屬珠江水系，河流總長度160km；多年平65

巖溶區總面積5763.77km2，碎屑巖區總面積6363.71km2地層：志留系地層缺失震旦系至第四系泥盆系最廣泛2、地質與水文地質桂林巖溶水文地質巖溶區總面積5763.77km2，碎屑巖區總面積63666孔隙水巖溶水基巖裂隙水地下水類型純碳酸鹽巖含水巖組：泥盆系上統融縣組和中統東崗嶺組。不純碳酸鹽巖含水巖組：石炭系下統巖關階組。次純碳酸鹽巖含水巖組：泥盆系上統榴江組。孔隙水地下水類型純碳酸鹽巖含水巖組：泥盆系上統融縣組和中統東678個地下河系統20個集中排泄帶系統5個分散排泄系統地下水系統劃分面狀分散入滲補給點狀集中注入補給線狀集中滲漏補給二次補給補給特征8個地下河系統地下水系統劃分面狀分散入滲補給補給特征68桂林地下水系統概念模式巖溶水系統孔隙水系統裂隙水系統桂林地下水系統概念模式巖溶水系統孔隙水系統裂隙水系統69漓江（桂林段）是一個巖溶盆地儲水構造地下水總體上由東西兩側峰叢山區向漓江河谷呈網絡狀排泄漓江（桂林段）東、西區為典型集中排泄帶巖溶地下水系統漓江（桂林段）是一個巖溶盆地儲水構造70第一層，標高150-120m，呈網絡狀分布第二層，標高120-90m，呈樹枝狀似層流為主第三層，標高90-50m，為承壓流。巖溶水系統結構第一層第二層第三層第一層，標高150-120m，呈網絡狀分布巖溶水系統結構第一71峰林平原區地下水流向趨勢流場峰叢區：巖溶不均勻性流場不統一性非連續水流峰林平原區地下水流向趨勢流場峰叢區：72內容提要南方巖溶水文地質調查技術要點

巖溶水文地質基礎桂林巖溶水文地質北方巖溶水文地質調查技術要點內容提要南方巖溶水文地質調查技術要點巖溶水文地質基礎731、基本要求南方巖溶水文地質調查圍繞社會經濟發展對水文地質調查的需求針對南方巖溶地區水文地質環境地質條件特點明確1：5萬巖溶水文地質調查的基本任務調查巖溶水文地質環境地質關鍵技術問題1、基本要求南方巖溶水文地質調查圍繞社會經濟發展對水文地質調2、社會需求南方巖溶水文地質調查受全球氣候變化和特殊巖溶地質條件影響，巖溶地區干旱缺水嚴重。急需開展水文地質調查工作，查明水資源開發利用條件，為居民生活和經濟發展提供水資源保障云南，在1500-1999年間的500年，旱災出現473次，旱災頻率94.6%2、社會需求南方巖溶水文地質調查受全球氣候變化和特殊巖溶地質2、社會需求南方巖溶水文地質調查既旱又澇，洪澇災害頻發，給人民生命財產安全帶來了威脅，急需查明洪澇分布、規模、產生原因，提出洪澇災害治理措施或方案2、社會需求南方巖溶水文地質調查既旱又澇，洪澇災害頻發，給人2、社會需求南方巖溶水文地質調查2、社會需求南方巖溶水文地質調查2、社會需求南方巖溶水文地質調查巖溶地下水污染越來越嚴重，地下河水質變差，給供水安全和人民生命健康帶來了安全隱患。急需解決地下水污染防治和水質保護問題巖-土系統結構復雜性，污染場地處理難度更大2、社會需求南方巖溶水文地質調查巖溶地下水污染越來越嚴重，地2、社會需求南方巖溶水文地質調查貧困——西南巖溶區是中國最大的連片貧困區以水資源有效開發利用為龍頭，以生態經濟綜合發展為模式，可以促進扶貧攻堅工作的進程。需要綜合集成巖溶地質、水文地質、環境地質和農業地質等地質背景資料，制訂水資源開發利用、生態環境保護和經濟發展可持續模式2、社會需求南方巖溶水文地質調查貧困——西南巖溶區是中國最大3、基本任務南方巖溶水文地質調查（1）調查巖溶地質條件地層、地質構造的分布、類型、特點及對巖溶含水介質的控制和影響；碳酸鹽巖的分布和特點；控制地下河、巖溶泉及蓄水構造形成的地貌、地質條件。3、基本任務南方巖溶水文地質調查（1）調查巖溶地質條件地層、3、基本任務南方巖溶水文地質調查（2）掌握區域巖溶發育規律地表巖溶形態：巖溶地貌類型劃分，分布狀況與特征，巖溶個體形態；巖溶洞穴：三維結構特征，區域發育規律，與地下水的關系；表層巖溶帶：發育與結構特征，區域分布規律；地下巖溶：巖溶管道、溶蝕縫、裂隙的形態特征、分布規律，巖溶發育垂向分帶特征；巖溶發育控制因素：碳酸鹽巖層組結構與巖溶發育關系，地質構造對巖溶發育的控制作用，水動力條件對巖溶發育的影響，巖溶發育期次及特征。3、基本任務南方巖溶水文地質調查（2）掌握區域巖溶發育規律地3、基本任務南方巖溶水文地質調查（3）調查巖溶地下水系統特征巖溶含水巖組與地下水類型：巖溶含水層組劃分，主要巖溶含水層組水文地質特征，巖溶地下水類型及其分布特征；巖溶地下水系統：水文地質分區或地下水系統劃分，地下水富集規律，系統邊界條件；地下水的補給、徑流、排泄及動態變化特征；地下水化學特性。3、基本任務南方巖溶水文地質調查（3）調查巖溶地下水系統特征3、基本任務南方巖溶水文地質調查（4）掌握巖溶地下水資源開發量與潛力天然水資源量評價；可開采水資源量評價；地下水水質評價；水資源動態變化規律3、基本任務南方巖溶水文地質調查（4）掌握巖溶地下水資源開發3、基本任務南方巖溶水文地質調查（5）調查巖溶地下水開發利用條件水源點（水源地）的允許開采量；堵、蓄、提、引等巖溶地下水開發利用工程的地質條件，蓄水構造的鉆井提水條件，巖溶泉擴泉引水的環境地質條件；提出巖溶地下水開發利用規劃與工程方案3、基本任務南方巖溶水文地質調查（5）調查巖溶地下水開發利用3、基本任務南方巖溶水文地質調查（6）調查主要巖溶環境地質問題：與地下水有關的重大環境地質問題的分布特征、造成的危害、形成原因、發展趨勢和防治現狀巖溶干旱災害巖溶洪澇災害巖溶石漠化及水土流失地下水污染礦山環境地質問題巖溶塌陷其它環境地質問題3、基本任務南方巖溶水文地質調查（6）調查主要巖溶環境地質問4、南方巖溶特點南方巖溶水文地質調查（1）巖溶形態的多樣性4、南方巖溶特點南方巖溶水文地質調查（1）巖溶形態的多樣性4、南方巖溶特點南方巖溶水文地質調查（2）巖溶發育的不均一性地表水主要分布于極少數大江、大河中，無法解決區域性供水問題；地下含水介質則以溶洞、管道和溶蝕孔隙為主4、南方巖溶特點南方巖溶水文地質調查（2）巖溶發育的不均一性孔、隙、縫、管、洞并存，多尺度（3）巖溶含水介質的多重性孔、隙、縫、管、洞并存，多尺度（3）巖溶含水介質的多重性88模型刻畫極其困難（4）巖溶水流的多相性液相流、氣相流、固相流并存；快速流與慢速流并存；達西流與非達西流并存。模型刻畫極其困難（4）巖溶水流的多相性液相流、氣相流、固相流89（5）巖溶水動態變化的劇變性（5）巖溶水動態變化的劇變性904、南方巖溶特點南方巖溶水文地質調查（6）巖溶水系統的多級性一般劃分到五級，即五級巖溶水系統是1:5萬水文地質調查的基本單元。各級巖溶水系統均應圈定其邊界，系統邊界一般由隔水巖層、地下分水嶺和排泄基準面等構成。4、南方巖溶特點南方巖溶水文地質調查（6）巖溶水系統的多級性巖溶水系統劃分方法在地下分水嶺與地表分水嶺一致的情況下，可根據地表分水嶺來圈定巖溶水系統的邊界；當地下分水嶺與地表分水嶺不一致時，應根據地質構造、地下水位和水化學指標等綜合因素分析圈定巖溶水系統的邊界。作為重點調查的巖溶水系統，應采用綜合勘查手段確定巖溶水系統的水平和垂向邊界，并根據系統出口總流量驗證水平邊界范圍巖溶水系統劃分方法在地下分水嶺與地表分水嶺一致的情況下，可根廣西全區共劃分為11個二級系統，18個三級系統，55個四級系統。已開展1：5萬水文地質調查的流域進行了個五級系統劃分，共劃分出五級系統共368個廣西全區共劃分為11個二級系統，18個三級系統，55個四級系巖溶水文地質調查特點與要求課件巖溶水文地質調查特點與要求課件4、南方巖溶特點南方巖溶水文地質調查（7）巖溶地下水污染的隱蔽性與復雜性4、南方巖溶特點南方巖溶水文地質調查（7）巖溶地下水污染的隱4、南方巖溶特點南方巖溶水文地質調查（8）巖溶水資源開發的調節性地表水系不發育，淺部涵水調節能力差4、南方巖溶特點南方巖溶水文地質調查（8）巖溶水資源開發的調巖溶水文地質調查特點與要求課件4、南方巖溶特點南方巖溶水文地質調查4、南方巖溶特點南方巖溶水文地質調查5、關鍵技術要點南方巖溶水文地質調查（1）12張野外調查記錄卡片地質點野外調查記錄卡片巖溶點野外調查記錄卡片天然水點野外調查記錄卡片表層巖溶泉野外調查記錄卡片機（民）井野外調查記錄卡片巖溶干旱調查記錄表巖溶洪澇調查記錄表石漠化野外調查記錄卡片巖溶生態環境地質野外調查記錄卡片地下水污染調查表地方病調查表路線小結記錄卡片5、關鍵技術要點南方巖溶水文地質調查（1）12張野外調查記5、關鍵技術要點南方巖溶水文地質調查（2）十個重點方面地層巖性地質構造地形地貌巖溶現象表層巖溶帶巖溶水文地質現象補給條件徑流條件巖溶地下河巖溶水資源開發利用條件5、關鍵技術要點南方巖溶水文地質調查（2）十個重點方面地層巖溶水文地質調查特點與要求課件巖溶水文地質調查特點與要求課件巖溶水文地質調查特點與要求課件巖溶水文地質調查特點與要求課件巖溶水文地質調查特點與要求課件巖溶水文地質調查特點與要求課件巖溶水文地質調查特點與要求課件巖溶水文地質調查特點與要求課件巖溶水文地質調查特點與要求課件巖溶水文地質調查特點與要求課件巖溶水文地質調查特點與要求課件巖溶水文地質調查特點與要求課件巖溶水文地質調查特點與要求課件巖溶水文地質調查特點與要求課件巖溶水文地質調查特點與要求課件巖溶水文地質調查特點與要求課件巖溶水文地質調查特點與要求課件巖溶水文地質調查特點與要求課件巖溶水文地質調查特點與要求課件巖溶水文地質調查特點與要求課件巖溶水文地質調查特點與要求課件巖溶水文地質調查特點與要求課件大氣降水、地表水和巖溶地下水的轉化關系；人類活動/土地利用變化對巖溶地下水補給、徑流和排泄條件的影響和改變；巖溶地下水動態.大氣降水、地表水和巖溶地下水的轉化關系；巖溶水文地質調查特點與要求課件巖溶水文地質調查特點與要求課件126巖溶水文地質調查特點與要求課件127巖溶水文地質調查特點與要求課件128巖溶水文地質調查特點與要求課件129巖溶水文地質調查特點與要求課件130巖溶水文地質調查特點與要求課件131巖溶水文地質調查特點與要求課件132內容提要南方巖溶水文地質調查技術要點

巖溶水文地質基礎桂林巖溶水文地質北方巖溶水文地質調查技術要點內容提要南方巖溶水文地質調查技術要點巖溶水文地質基礎1331、區域特征北方巖溶水文地質調查（1）碳酸鹽巖地層北方碳酸鹽巖埋藏類型分布圖華北地臺面積99.2萬km2，分布碳酸鹽巖面積68.5萬km2；裸露7.78萬km2

，覆蓋8.74萬km2，埋藏區51.95萬km21、區域特征北方巖溶水文地質調查（1）碳酸鹽巖地層北方碳134古生界碳酸鹽巖主要層位寒武系：中統張夏組，上統固山、長山、鳳山組奧陶系：下統冶里、亮甲山組，中統上下馬家溝、峰峰組長城系：團山子組、高于莊組薊縣系：霧迷山組鐵嶺組中元古界古生界碳酸鹽巖主要層位寒武系：中統張夏組，上統固山、長標志性碳酸鹽巖標志性碳酸鹽巖1361、區域特征北方巖溶水文地質調查（2）北方巖溶水資源北方巖溶水資源量108.8億m3/a,北方巖溶水所具有的水量集中程度高、動態穩定、水質良好的屬性，是30多個地市級以上城市、100多個縣級城市以及廣大巖溶山區鄉村人畜飲用水的主要供水水源；

數十座大型火電廠冷卻用水水源；

70%以上北方大型煤礦生活、生產用水水源；

上千萬畝農田灌溉用水水源；

不少巖溶大泉成為重要旅游資源；

并發揮著維系下游河流沿岸良性生態環境功能。1、區域特征北方巖溶水文地質調查（2）北方巖溶水資源北方137巖溶水供水的地市級以上城市及巖溶水水源地分布圖巖溶水供水的地市級以上城市及巖溶水水源地分布圖138（3）北方巖溶地貌及影響因素1、區域特征北方巖溶水文地質調查地表巖溶形態-常態山、干谷，封閉負地形極少（多古巖溶洼地），微地貌較多；地下巖溶形態-孔、隙、縫、洞；洞穴堆積物-物理、化學；膏溶現象（似層狀膏溶角礫巖）；巖溶水文地質現象--巖溶泉、地下河(較少)、泉華；全區天然流量>1.0m3/s41處，>0.1m3/s170余處，地下河至少6條（太子河4處，北京1處，河北阜平1處）（3）北方巖溶地貌及影響因素1、區域特征北方巖溶水文地質139北方巖溶泉分布圖北方巖溶泉分布圖140（4）北方巖溶發育影響因素1、區域特征北方巖溶水文地質調查巖性、結構、層組類型、構造；地球化學背景、黃土、煤系、膏溶作用；氣候（降水、氣溫、土壤CO2等）；古巖溶；新構造運動、河流階地穩定期橫向巖溶發育；水動力條件（水動力分區、地表水強烈交換區、…）、外源水。（4）北方巖溶發育影響因素1、區域特征北方巖溶水文地質調141溶蝕試驗表明石灰巖較白云巖的年溶蝕量高出21%-29%；我國可分三個帶，重量增加的西北，地表大于地下的北方；地下大于地上的南方我國南北方野外溶蝕試驗結果的對比降水量與溶蝕量的關系溶蝕試驗表明石灰巖較白云巖的年溶蝕量高出21%-29%；我142（5）北方巖溶水的循環中國北方巖溶地下水系統和巖溶泉水分布略圖系統性強119個系統170巖溶大泉規模大1453.2km2

資源要素多轉化關系復雜，53個水煤共存83個1、區域特征北方巖溶水文地質調查（5）北方巖溶水的循環中國北方巖溶地下水系統和巖溶泉水分布143（6）巖溶含水層介質結構類型1、區域特征北方巖溶水文地質調查溶蝕裂隙為主，除局部外，總體為達西層流;膏溶作用下中奧陶含水層（Ⅰ類）構造裂隙控制下的含水層（Ⅱ類）層間夾層（Ⅲ類）孔隙裂隙型（Ⅳ類）不同類型鉆孔涌水量頻率曲線圖（6）巖溶含水層介質結構類型1、區域特征北方巖溶水文地質1442、主要環境問題北方巖溶水文地質調查巖溶泉水斷流、流量大幅度下降；巖溶地下水超采、區域水位持續下降、含水層疏干；水質污染并不斷惡化；巖溶塌陷、地面沉降、地裂；礦坑突水；海水入侵；旅游功能下降；生態功能喪失；……。2、主要環境問題北方巖溶水文地質調查巖溶泉水斷流、流量大幅度145北方80%以上巖溶泉水流量趨勢性衰減;

以山西省15個巖溶大泉為例，1956-1979和1980-2008年，前、后兩期總流量由73m3/s減少到46m3/s，到2008年僅為34.84m3/s。北方80%以上巖溶泉水流量趨勢性衰減;以山西省15個巖溶大1461986年（天然泉水）2005年（人工抽水）1986年2005年147煤礦采空區巖溶塌陷：全區發生巖溶塌陷73處，1586個塌坑北方巖溶塌陷分布圖煤礦采空區巖溶塌陷：全區發生巖溶塌陷73處，1586個塌坑148煤礦開采期后潛在威脅煤礦開采期后潛在威脅1493、技術要求北方巖溶水文地質調查（1）目的任務3、技術要求北方巖溶水文地質調查（1）目的任務1503、技術要求北方巖溶水文地質調查（2）工作部署3、技術要求北方巖溶水文地質調查（2）工作部署151（3）調查內容