岩溶水的特征教学文案

2．水动力分带
岩溶区存在着四个水动力带：充气带、季节变动带、完全饱水 带和深饱水带。前二者水动态呈不稳定状态，水流性质多呈重力 梯度流；后两者的动态较稳定，多呈压力梯度流。在不同地区， 这四个水动力带的优势和组合是有差异的，如在峰林、峰丛地区， 充气带和季节变动带比较深厚，在岩溶平原则很薄。
3．水动力分带的意义
出口 大泉
地下河
充
气
非
带
饱
水季 垂
带节 直
变循
动环 岩 带带 溶
浅 饱 水 带
水 平 循 环
水 循 环 体
饱
带
水
浅
带
循
wk.baidu.com深环
饱带
水 带
深 循
环
带
海
地表江河、湖
岸
泊、水库
或
海
海洋
底
泉
二、岩溶水循环系统分析
在岩溶水循环系统分析中，把渗入、运移与蓄存、排泄，分 别相应称为输入函数e(t)、传递函数z(t)（或叫系统特征函数）、 输出函数s(t)。三者之间的关系如下：
b. 时间动态的不稳定性不仅表现在补给期动态上，而且还反应在 消耗期动态上。
c. 用调节系数γ（或称非稳定系数）表示时间动态的不稳定性：
tt1
Qmax Qmin
Qmax表示t时间最大流量，Qmin表示t1时间最小流量。按时间 区分，分为多年、年、季等调节系数，一般用年调节系数的较多。
峰林、峰丛岩溶区的地下河出口流量年调节系数正常值为50~200，
在一定的水文地质边界条件下，当流量增加的速度比溶解（即离 子交换和迁移）速度快时，就会出现离子浓度随流量增加而减小的 规律。美国学者R.P.Betson提出了一个水质数学模式，即：
Conc（浓度） a( Q )b DA
a、b为系数，Q表示排泄流量，DA表示补给面积。 滨海岩溶水水质动态变化，主要取决于淡水和咸水界面的波动，
岩溶泉的年γ值较小，岩溶平原或开阔谷地的γ值为1.5~5。
表15 岩溶水流量动态稳定性程度
γ值 稳定性
<=1~2 极稳定
2~5 稳定
5~10 较稳定
10~50 不稳定
>50 极不稳定
（2）水位随时间动态的不稳定性 用水位变幅表示：Δh=hmax-hmin 峰林、峰丛岩溶区的Δh正常值为20~30米，最大达80~100米，甚 至超过100米。平原或开阔谷地的Δh值为1~5米，或5~10米。
在严重缺水的岩溶山区，建立地下水库，其目的就是滞蓄洪 水期季节变动带中的水资源，增加饱水带厚度，使更多的地下水 得以改造、利用。
四、岩溶水循环中的水位
岩溶区地下水位的研究很重要，如找水、开发利用水资源深 度和范围、防渗工程等都要详细查明地下水位高程。从理论上来 说，对于地下水是可以确定流网和流场的。但是，由于岩溶发育 的不均匀性，有的是无法勾画等水位线图的，如垂直循环带巨厚、 排水基准面很深、构造断裂纵横、岩相变化剧烈、多跌水，很难 形成区域性的统一流场。然而，在临近排水基准面附近的岩溶平 原或开阔的大谷地，岩溶发育均匀，各向渗透性均等，水力联系 好，一般都存在统一流场，可勾画出等水位线图。
第二节 岩溶水的基本特征与分类
一、岩溶水的基本特征 1．空间分布的不均匀性
主要归因于含水介质的结构、构造在三度空间上的非均质性 和渗透性的各向异性，形成溶蚀优势方向的岩溶发育强于其他方 向。如洞穴或管道发育方向，就代表溶蚀优势方向，这个方向的 渗透性比原生孔隙大100万倍，比溶蚀扩大的节理和层面大100倍。
激励 e(t)
Z(t)
动量反应
响应 s(t)
一次降水过程的有效渗入，对循环系统产生一次激励过程， 通过循环体的动量反应，输出相应的流量过程，就显示出一次响 应过程。动量反应取决于降雨因素和循环体的系统特征，具体为： 降雨强度、持续时间、分布；含水层的空间结构、构造、渗透性 （岩溶发育强度）等。整个循环系统就是把雨量过程图，通过含 水层的动量反应，转换为流量过程图。
岩溶水的特征
大气降水
地表江、河、湖泊、水库、 融雪等侧向渗漏补给
另系统
地表径流 蒸 散
非岩溶地层地面
土壤或松散 覆盖层
裂隙、孔隙水及 土壤水
覆盖型 隐伏型
蒸 发
岩溶地层地面
裂隙、溶隙、 断裂网络
迟缓渗流 (脉、隙流)
落水洞、漏斗、竖 井、溶洼等负岩溶
迅速径流 (管、洞流)
地下径流
附属系统
输出
附属系统
即接触深度。因此，抽水应克制在水质标准范围内，即允许开采降 深范围内。
五、岩溶水的循环速度
岩溶水的循环速度(V)是指岩溶循环体内的水流速度。即由输入端 通过循环体至输出端的流程(L)与循环系统反应时间(τ)的比值：
V=L/τ 这个概念里也包含了两个效应：粘滞效应和加速度效应，主要是 由于介质糙率和水力坡度不同引起的。
循环速度可通过示踪剂连通试验测得，示踪剂的类型很多，如 萤光红、食盐和放射性元素。岩溶水的循环速度变化范围较大，我 国广西、云南、贵州岩溶区，枯水期、平水期和洪水期的流速一般 分别为每秒0.1~0.2、0.2~0.5和0.5~1.5米，有的洪水期可达到2米/秒。
三、岩溶水循环的动力特征
1．循环系统的调蓄能力
当在一段时间内，无大气降水有效渗入补给，但在输出端仍有 流量消耗时，表明以前的输入量对流量起着滞缓调节释放作用， 这个时期水的动态就称为消耗期水动态。如果这种状况持续时间 较长，说明系统的调蓄能力较强。
当一段时间内，有大气降水有效渗入补给时，流量、水位回 升，这个时期水的动态就称为补给期水动态。
表16 岩溶水水位动态稳定性程度
Δh（米） 稳定性
<=1~2 极稳定
2~5 稳定
5~10 较稳定
10~20 不稳定
20~50 极不稳
定
>50 超极不稳定
（3）水质时间动态的不稳定性 水质动态变化，取决于岩溶水的化学元素迁移和交换的时空规律，
主要取决于下列因素：a. 流程边界地层岩性；b. 岩溶水流量、水温、 压力的变化；c. 地下水开采引起的水质动态变化。a和c属于环境地 质研究的范畴。
以各向异性系数来表示空间的不均匀性，即：（公式）
Ky Kx 或 Kz Kx
Kx、Ky、Kz分别代表三个主轴轴向的渗透性。
图 含水层性质的均匀性和不均匀性
2．时间动态的不稳定性
（1）流量随时间动态的不稳定性 a. 降雨有效渗入量与岩溶含水层系统内的调蓄能力之间的不相容 性，是时间动态不稳定性的根本原因。不相容性的程度决定了不 稳定性的程度，循环系统反应时间越短，动态越不稳定。