《岩溶发育规律》PPT课件.ppt

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1、水文地质学基础GeneralHydrogeology--主讲：李明辉第十一章岩溶水概述岩溶发育的基本条件岩溶水系统的演变岩溶水特征我国南北方岩溶及岩溶水差异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（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：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，让游人流涟忘返第1

2、节概述山水甲天下的桂林九马山烟雨漓江塔山象鼻山岩溶水的奇特又使人无可耐何——消积不利华北的大多数煤层，下伏O2灰岩水承压水头之高，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，燧道施工困难重重金沙江溪洛渡水电站库区岩溶洞穴第1节概述岩溶水对可溶岩石进行化学溶解，并伴随以冲蚀作用及重力崩坍，在地下形成大小不等的空洞，在地表造成各种独特的地貌现象以及特殊的水文现象，上述作用及由此产生的各种现象称为岩溶。岩溶水赋存并运移于岩溶化岩层中的水。岩溶水系统

3、能够通过水与介质相互作用不断自我演化的动力系统。第2节岩溶发育的基本条件基本条件岩石的可溶性岩石的透水性水的溶蚀性水的流动性碳酸盐岩：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——裂隙发育（初始裂隙）→岩溶系统断层发育决定了→溶洞形成开放体系中的方解石溶解的基本物理化学模式水中碳酸平衡：H2CO3,HCO3-CO32-CO2CO2(eq)H2OH2CO3HCO3-H+CO32-Ca2+HCO3-大气液相固相第一条途径：水与气第二条途径：水与固12.1岩溶发育的基本条件在上述模式中：第

4、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）影响因素构造作用控制构造裂隙的发育而影响可溶岩透水性控制水的汇集与主要通路而影响地下水流动气候总体决定着一个区域的植被与土壤，而植被土壤又是地下水中CO2的主要来源。第2节岩溶发育的基本条件第2节岩溶发育的基本

5、条件第2节岩溶发育的基本条件第2节岩溶发育的基本条件碳酸盐岩溶解反应综合模式图第2节岩溶发育的基本条件第3节岩溶水系统的演变地下水对介质的改造岩溶演化的正反馈过程不均匀介质→不均匀水流→差异性溶蚀→更不均匀的介质→更不均匀的水流→进一步的差异性溶蚀→…上述过程的实质是介质的非均质化过程与水流的集中过程。岩溶发展速度划分为三个阶段：第3节岩溶水系统的演变起动阶段：地下水对介质以化学溶蚀作用为主，水流通道比较狭小，地下水几乎没有机械搬运能力，岩溶发展比较缓慢。随着水流越来越集中的正反馈机制的加强，岩溶演化加快。当主体通道的宽度

6、达到5—50mm时，紊流开始出现，地下水开始具有一定机械搬运能力，岩溶演化便进入快速发展阶段。第3节岩溶水系统的演变第3节岩溶水系统的演变快速发展阶段：地下水流对介质的改造由化学溶蚀变为机械侵蚀与化学溶蚀共存，机械侵蚀变得愈益重要。地下出现各种规模的洞穴。地表形成溶斗及落水洞，并以它们为中心形成各种规模的洼地，差异集降水。随着介质导水能力迅速提高，地下水位总体下降，新的地下水面以上洞穴干涸，失去进一步发展的动力。第3节岩溶水系统的演变通道争夺水流的竞争变得更加剧烈。不同地下河系发生袭夺，地下河系不断归并，流域不断扩大。停滞

7、衰亡阶段随着地下水位的总体下降和水力坡度的逐渐降低，地下水的溶蚀能力逐渐降低甚至消失，岩溶发育呈停滞状态。第3节岩溶水系统的演变结果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第3节岩溶水系统的演变第3节岩溶水系统的演变地下水流动系统与岩溶发育的空间特征处于同一气候条件下构造开启程度不同的岩溶含水系统可能

8、由于种种原因地下水径流交替条件不同而具有不同的岩溶发育程度。岩溶含水系统在可溶岩之上无隔水层覆盖，有利于按受降水补给与径流排泄，流线最为密集，岩溶最为发育。愈靠近排泄区流线愈密集，岩溶愈发育，排泄区断层附近的流线最为密集，岩溶也最发育。岩溶含水系统上覆隔水层且断层不导水，除了石灰岩裸露区浅部有短程地下水