岩溶水
岩溶水的运动特征
岩溶水是指在岩石中溶解有机物质并向地表输送的水。
岩溶水的运动一般有以下几个特征：
1.岩溶水的流动速度比较慢：由于岩溶水流动的路径是在岩石中的裂隙中，流动的速度很
慢，一般在几厘米到几十厘米每年的范围内。
2.岩溶水的流动是渗透性的：岩溶水的流动是渗透性的，即它是通过岩石的细小裂隙渗透
而不是在表面流动的。
3.岩溶水的流动是随机的：岩溶水的流动是随机的，即它并不是按照一定的方向或规律流
动的，而是随机游走于岩石中的裂隙中。
4.岩溶水的流动受到地形和地质条件的影响：岩溶水的流动受到地形和地质条件的影响，
例如岩溶水会优先流动在岩石的低洼处，同时也受到岩石的硬度、孔隙率等因素的影响。
第十二章 岩溶水
在裂隙不发育的条件下孔隙对岩溶发育起控制作用， 多形成岩溶中等发育、比较均一的岩溶含水层。
2
然而，由于岩溶水的奇特又常常使人无可奈何，出 现一些消极作用，如： 我国华北地区大多数煤层矿区，下伏为灰岩承 压含水层，承压水头之高，带来了开采的巨大风险。 云南、广西、贵州省岩溶山区，岩溶水位极低， 山区缺水严重，阻碍当地经济发展，生活贫困现象 严重。
岩溶地区的库水渗漏、地下施工、燧道施工等 困难重重，突水处理很难。
30
图12—1 不同构造开启程度岩溶含水系统中岩溶发育条件
1—非可溶岩隔水层；2—石灰岩；3—导水断层；4—不导水断层；
5—潜水面；6—地下水流线；7—泉
31
（2）可溶岩与非可溶岩地层组合
在可溶岩与下伏隔水层的接触面上往往会发育成层 的溶洞，这是由于水流下方受阻，流线密集于接触界 面上所致（图12—3）。
27
②初期为区域地下水流动系统的水流循环加速，最终发 育为完整的地下河系。
③统一的地下水河系，通常分布在整个碳酸岩盐地区， 范围大、排泄集中，系统内岩溶形态齐全，即：垂直 落水洞，漏斗，过路溶洞（无水），常年有水地下河 道（参见插图12-3）。
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插图12-3 介质改造结果——典型岩溶水系统结构概化图
两种非饱和溶液混合或其它离子(SO42- 、C1- 、Na＋等) 的加入都可增加水的侵蚀性。易溶盐离子降低Ca2＋、 CO32-离子的活度，使原饱和溶液再具有侵蚀性。 16
岩溶水
2.生物因素
a.有机质-分解(在土壤，CO2的含量常达1-2%，最高达6%)； b.藻类-分泌溶蚀性酸； c.动物(蝙蝠和鸟类的粪)
3.地质因素
a.可溶性岩石
碳酸盐类岩石：石灰岩、白云岩、硅质灰岩、泥灰岩等 硫酸盐类岩石：石膏、硬石膏、芒硝等； 卤盐类岩石：岩盐、钾盐等。
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烟雨漓江 塔山
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岩溶地貌
12.2.1
地下水流对介质的改造
结果
1.介质改造愈强烈，机械破坏也愈强烈； 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。
3.水具侵蚀性
分析碳酸岩盐、水、二氧化碳之间的相互作用是研究岩溶化过程 的关键 下面从开放体系中的平衡（碳酸）过程来分析
开放体系中的方解石溶解的基本物理化学模式
第一条途径 水与气液相
第二条途径 水与固相
12.1
岩溶发育的基本条件
在上述模式中
第一条途径（水与气） 增加 H＋ 第二条途径则产生CO32－ 结果：增加 Ca2＋ 和 HCO3-
岩溶水系统演变过程
乙河 甲河
乙河 甲河
水文地质学基础第13章 岩溶水
岩溶水特征
南北方岩溶差异 表现：地貌、介质均匀性、系统规模、动态变化 原因：岩溶影响因素差异——岩性、构造、气候
南方岩溶及岩溶水
• 气候：气候湿热，雨量大，植被、土壤发育，驱动岩 溶发育的化学能与机械能的输入强烈。
• 岩溶发育程度：南方岩溶发育比较充分，岩溶现象较 典型，地表可有峰丛、峰林、溶蚀洼地、溶斗、落水 洞、竖井等，地下多发育较为完整的地下河系
影响岩溶发育的最关键因素：水流条件 水流系统分析：揭示岩溶水发育规律
岩溶水系统的改造与演变
岩溶营力：溶蚀 机械侵蚀 重力崩塌 溶蚀：溶蚀裂隙-管道 机械侵蚀
管径扩大，比表面积减小，溶蚀减弱 管径>10cm时，紊流，机械侵蚀为主
重力崩塌
横向环流 地表岩溶景观
南方岩溶
北方岩溶
南北方岩溶营力差异 南方：溶蚀、机械侵蚀、重力崩塌 北方：溶蚀、部分机械侵蚀
水的侵蚀性
开放体系中的方解石溶解化学模式
大气 液相
CO2
CO2( aq)
H2O
H2CO3
第一条途径：
水-气平
HCO3- 衡
增加 H +
固相
Ca2+
H+ CO32-
HCO3-
CaCO3+H2O+CO2——Ca2++2HCO3水中碳酸平衡：H2CO3, HCO3- CO32-
第二条途径： 水-岩作
用
产生CO32-
水侵蚀性判断：CaCO3饱和指数
S IC
lg
[ Ca
2
][ CO
2 3
]
Kc
式中 SIC----饱和指数； [Ca2+]、[CO32-] ----表示 Ca2+、CO32-两种离子的活度； Kc ---- 式(12-1)中平衡常数，依温度 T、压力 p 查手册。 SIC>0，水中 CaCO3 过饱和，有发生沉淀趋势； SIC=0，水中 CaCO3 刚好饱和； SIC<0，水中 CaCO3 仍未饱和，具有侵蚀性。 注意：（1）用于对方解石的侵蚀性判断，（2）SIC与 PH 关系密切，PH 应野
岩溶水的概念
岩溶水的概念岩溶水是指在岩层中流动、穿透和溶蚀的水，也称为溶蚀水。
岩溶水对地表和地下岩石的溶蚀作用十分重要，是形成溶洞、地下河流、地下水系等岩溶地貌和地下水资源的重要因素之一。
岩溶水的形成是由于地下水与溶蚀性的岩层接触并溶解而产生的。
溶解作用是岩溶水的基本特征之一，它指的是溶质溶于溶剂形成溶液的过程。
在岩溶水中，主要的溶解作用是碳酸盐岩中的碳酸钙溶解，导致溶洞和其他岩溶地貌的形成。
一个岩溶水系统通常由三个主要组成部分组成：供水区、传递区和排水区。
供水区指的是源头区域，也就是岩溶水的来源，一般是地表水、降水或者田地中的水体。
传递区是指岩溶水在岩石中穿透和传输的部分，可以是地表或地下的空隙和裂缝、地下河流或者水下洞穴。
排水区是指岩溶水通过地下河流或者渗透进入地下水系统的部分。
岩溶水对地表和地下的岩石有着很强的溶蚀能力。
碳酸盐岩由于其含有可溶性的碳酸钙晶体，容易受到岩溶水的溶解作用。
溶解作用会加速岩石的侵蚀和溶解，形成各种形状的洞穴和通道。
随着时间的推移，这些洞穴和通道会逐渐扩大，形成复杂的地下洞穴系统。
世界上一些著名的岩溶地貌，如中国的桂林喀斯特地貌、美国的卡尔斯巴德洞穴、马来西亚的槟岛洞穴等，都是由岩溶水的溶蚀作用形成的。
此外，岩溶水还对地下水资源的形成和补给有着重要的影响。
岩溶山区通常有着丰富的地下水资源，这是因为岩溶水可以通过地下洞穴和裂缝快速地储存和传输水分。
这些地下水资源对于人类生活和农业生产是至关重要的。
总的来说，岩溶水是在岩层中流动、穿透和溶蚀的水。
岩溶水通过溶解作用形成各种形状的洞穴和通道，造成了岩溶地貌的形成。
此外，岩溶水还对地下水资源的形成和补给起着重要的作用。
深入研究岩溶水的形成和作用机制，对于认识地貌演化和水资源管理具有重要的意义。
岩溶水的特征
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
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，
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。
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。
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
岩溶水的利用
岩溶水的利用
岩溶水是指储存在岩溶洞穴中的地下水。
岩溶地区地下水资源丰富，目前主要的开发利用方式有4种，分别为：表层岩溶泉蓄引取水、地下河巷道截水、地下河堵洞成库、钻井取水。
其中，表层岩溶泉蓄引取水是指受表层岩溶带补给的泉水，其形成主要是西南岩溶山区地表和近地表附近，四大圈层（大气、水、岩石、生物）交汇，碳-水-钙循环活跃，岩溶动力作用强烈，导致地表和近地表附近岩溶发育强烈，岩溶发育深度一般在几米至几十米之间，相对于下伏致密灰岩，表层岩溶带含水透水性强，降水入渗后，地下水沿表层岩溶带与下伏基岩交界面径流，在表层岩溶带变薄或地形转折处出露成泉。
12水文地质学基础-岩溶水
5）其它酸类离解产生H+提高碳酸钙的溶解度 a.碳酸盐区附近存在大量植被腐殖质可产生有机酸； b.碳酸盐区附近存在金属硫化物矿氧化带及含黄铁矿的煤系地层时，可 产生硫酸，岩溶格外发育。 一般情况下，侵蚀水随溶蚀不断进行， Ca+浓度加大，饱和，则侵蚀 能力降低。 6）深部岩溶发育的原因： a.混合溶蚀效应： 两种或两种以上不同含量CO2 的饱和CaCO3 溶液混合后会变为不饱 和而重新具有侵蚀性，从而对碳酸盐进行新的侵蚀。 实际上，对岩溶发育有利的混合作用是不同CO2 含量的水的混合， 除了解释深部岩溶以外，有利于不同成分的水的混合部位，如：潜水 面、导水通道及汇水的宽大裂隙处，岩溶都比较发育。 b.次生溶蚀效应： 含有大量CO2的土壤空气，以气泡形式被裹留于下渗降水中，由于 浅部压力低，部分CO2未能溶入浅部水中而随降水入渗到地下深处， 地下深处压力大， CO2溶于水中而增强了深部水的溶蚀能力，产生深 部岩溶。
整的地下河系，呈现水系化特征；
3）具有地表水的特征：空间分布极不均一，时间上变化强烈，流动迅 速，排泄集中，多呈紊流状态。
岩溶水的消极不利方面
12.1 岩溶发育的基本条件与影响因素
一、岩溶发育的基本条件 1.可溶岩的存在； 2.可溶岩层具有一定的透水性； 3.水是流动的； 4.水具有侵蚀能力。 二、岩溶发育的影响因素 卤化物岩（岩盐、钾盐、镁盐）、硫酸盐岩（石膏等）及碳酸盐岩（石灰岩、 白云岩、大理岩）等都是可溶岩。但前两类岩石分布不广，岩体较小，而碳 酸盐类岩石分布广，岩体大，具有普遍意义。 1.碳酸盐岩的成分与结构 1）成分：结构由不同比例的方解石和白云石组成，并含有泥质、硅质等杂质。 溶解速度及岩溶发育强度：纯灰岩﹥白云岩﹥硅质、泥质灰岩。 2）组分及结构： a.组分：包括粒度相当于粉粒到砾的粒屑和充填在粒屑之间的粒度细小的泥晶 以及以化学沉淀方式充填于颗粒之间的方解石亮晶。它们形成了各种碳酸盐 岩结构，产生各类孔隙，决定其溶蚀强度。 b.结构： 生物礁岩结构：最易溶蚀，它主要由生物碎屑组成，孔隙大且多； 泥晶粒屑碳酸盐岩及泥晶碳酸岩次之； 亮晶碳酸岩，尤其是经过重结晶作用的亮晶碳酸盐岩，孔隙度小，最不易溶 蚀。
岩溶水
岩溶水：赋存于各种岩溶空隙中的地下水便是岩溶水。
它的独特性在于不断改造其赋存环境，通过溶蚀的分异作用，使含水空间及本身的赋存趋于不均一性，常造成岩溶区地表严重缺水，而深部地下水富集并趋于“地下河系化”的现象。
基本特点：水量丰富而不均一，在不均一之中又有相对均一的地段；含水系统中多重含水介质并存，既具有统一水位面的含水网络，又有相对孤立的管道流；既有向排泄区的运动，又有导水通道与蓄水网络之间的互相补排运动；水质水量动态受岩溶发育程度的控制，在强烈发育区，动态变化大，对大气降水或地表水的补给响应快；岩溶水既是赋存于溶孔、溶隙、溶洞中的水，又是改造其赋存环境的动力，不断促进含水空间的演化。
岩溶含水层的含水介质特征：碳酸盐岩地区并不一定都是岩溶含水层，在那些岩溶不发育，岩块致密，仍以原生孔隙为主的地区或地段，实际上是碳酸盐岩地区的“相对隔水层”。
岩溶水含水体中存在着溶蚀孔隙、微裂隙，层面等扩散流介质，溶蚀大裂隙含水介质和管道流介质。
岩溶水的运动特征岩溶含水体中多重含水介质并存，为四个并存：层流和紊流并存；在压流和无压流并存；统一水流与孤立水流并存；明流与伏流并存。
岩溶水的运动速度变化很大。
在溶孔、溶隙中，地下水缓慢地渗流，水流流态属于层流状态；而在溶洞、暗河等岩溶管道中，地下水流速大，处于紊流状态；在介于两者之间的大裂隙中则多显示过渡的混合流状态。
岩溶水的补给、排泄、和动态特征1、溶孔裂隙水（ 1）补给仍以缓慢地入渗补给为主，岩溶水量、水位等动态滞后于降雨。
（ 2）具有统一的地下水位面及较完整的降落漏斗，各个方向上渗透性及水力联系相似。
（ 3）地下径流以扩散流为主，排泄以大泉集中式排泄为主，动态相对稳定，年变幅小，不具备暴涨暴落的水文型动态，泉水流量和数年前降水有关。
（ 4）地下水动态常具有多年周期性变化。
（ 5）局部可以发育溶孔溶隙及小管道共同组成的强含水段。
2、管道流：在岩溶强烈发育地区，地下管道极其发育。
水文地质学基础-第十章-岩溶水
第三节 岩溶水的特征
岩溶水的补给、排泄和动态特征
溶孔溶隙水
补给仍以缓慢地入渗补给为主 具有统一的地下水位面及较完整的降落漏斗，具各向同性 地下径流以扩散流为主，排泄以大泉集中式排泄为主，动态
相对稳定 地下水动态常具有多年周期性变化 局部可以发育溶孔溶隙及小管道共同组成的强含水段
管道流（洞流）
管道流在漏斗、竖井、落水洞、地下暗河入口、封闭洼地中 接受集中式迅速的补给，以流入、灌入式补给为主。
CaCO3
H 2O CO2
Ca 2
2
HCO
3
影响水的侵蚀性的因素
PH值，主要是CO2的含量决定，而自然界水中总含有CO2， 主要来源于大气和土壤中。
不同水的混合可改变其侵蚀性
水的流动性：水的流动性越强，地下水的侵蚀性越强
影响岩溶发育的其它因素
气候因素
地质环境
地理条件
第二节 岩溶含水介质的演化和分带性
岩溶发育的过程
裂隙 溶蚀拓宽 管道 冲刷磨蚀 洞穴 洞顶崩塌
竖井或落水洞 颗粒间孔隙 溶蚀
溶孔
溶孔、溶洞、管道等共同组成了岩溶含水介质
袭夺现象
裂隙间的袭夺
地下河间的袭夺
袭夺现象的实例，见图10-2
第二节 岩溶含水介质的演化和分带性
岩溶发育和岩溶水赋存的优势方位
厚层质纯灰岩分布区，特别是鲕粒灰岩和生物屑灰岩 断裂及其交汇部位，见图10-4、图10-5 可溶岩与非可溶岩交界附近，见图10-6 硫化矿床氧化带 河谷区
既有局部快速补给，又有大部分地区沿溶孔溶隙的缓 慢下渗；
既有管道中的集中流，又有其周围裂隙溶隙中的扩散 流（图10-32）；
既向排泄区运动，双重介质间也有侧向运动。 二部分水流量可以区分（图10-33、图10-34）
裂隙水与岩溶水
裂隙水与岩溶水基岩地下水可以分为裂隙水和岩溶水两类。
1．裂隙水裂隙水是指保存在坚硬岩石裂隙中的地下水。
岩石裂隙空间是裂隙水储存和运动的场所，所以裂隙的类型、性质和发育程度等直接影响裂隙水的埋藏、分布与运动规律。
与孔隙水一样，按埋藏条件，可分为裂隙潜水和裂隙承压水。
岩层中裂隙的发育和分布极不均匀，裂隙空间分布不均且具有方向性，造成裂隙水的分布和运动与孔隙水有很大差别。
分布不均及水力联系各向异性是裂隙水不同于孔隙水的突出特点。
孔隙水主要受含水岩层岩性的控制，而裂隙水的分布和聚集明显受地质构造条件的控制。
在有利的构造条件下，各类岩层中均可找到相对富水地段，而在不利的构造条件下，即使力学性质最有利的石灰岩中也不一定富水。
由于贮水裂隙在岩石中分布不均匀，导致裂隙水埋藏与分布极不均匀，在岩石裂隙发育部位，容易富集地下水；在裂隙不发育或根本无裂隙存在的部位，地下水难以存在。
这样在不同的地段，岩层的导水性和储水能力有很大差别，甚至在同一地段同一岩层钻孔，出水量可相差几十倍甚至上百倍。
裂隙水的分布形式可呈层状、脉状或带状分布。
在裂隙发育均匀，开张性和连通性好，充填物少的岩层中，裂隙水呈层状分布，具有很好的水力联系和统一的地下水面。
在裂隙发育不均匀，连通性差，特别是局部有裂隙分布的地段，裂隙水呈脉状分布，形成含水裂隙体系。
同一岩层中的各含水裂隙体系之间水力联系较差，往往无统一的地下水面（图）。
裂隙水的水动力性质比较复杂，在流动程中呈明显的各向异性。
岩层中，沿某个方向裂隙发育程度好，开启性好，导水性强；而沿另一些方向则裂隙发育不好或不发育，就导致裂隙水的水力联系沿不同方向强弱不一，导水性强的裂隙往往成为地下水集中流动的通道。
裂隙水在裂隙中的运动速度一般较小，水流多呈层流状态，地下水的流动服从达西定律。
但在一些宽大裂隙中，水力坡度较大时，可呈紊流状态。
裂隙水主要分布于基岩山区，平原区埋藏于松散沉积物之下的基岩中，地表很少出露。
水文地质学基础--13岩溶水
岩溶水的补给、排泄与动态
补给方式
——灌入式，入渗系数大（60—80%南方，北方30%）
排泄
——集中大泉径流排泄
动态
——很不稳定，岩溶程度愈高，愈不稳定； ——北方与南方的差异（北方稳定，南方不稳定）
岩溶水的水化学特征
南北方岩溶泉 水动态特征
图示条件，岩溶可能最发育的部位，简述理由 （卤化物岩、硫酸岩盐、 碳酸岩盐）;
可溶岩必须透水（裂隙的发育程度）; 水具侵蚀性（碳酸、有机酸和硫酸）; 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）
大气 液相
CO2
CO2( eq)
HCO3-
H2O
H2CO3 H+
第一条途径： 水与气
第13章 岩溶水（Karst water）
13.1 岩溶及其研究意义 13.2 岩溶发育的基本条件 13.3 岩溶水系统的改造与演变 13.4 岩溶水的特征
13.1 岩溶及其研究意义
岩溶（Karst）：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 种现象称之。它是水与可溶岩发生化学作用和岩土机械破坏的结 果（与溶滤作用不同）。
岩溶水（ Karst Water）：赋存并运移于岩溶化岩层中的水。 研究意义
➢积极方面：供水水源，旅游资源; ➢消极方面：采矿透水，岩溶渗漏，地下工程施工困难
地下暗河（ 广西桂林冠岩） 泉水的钙华堤坝（四川黄龙）
浅谈岩溶地区岩溶水的处理方法
浅谈岩溶地区岩溶水的处理方法我国是世界上最大的岩溶区之一，岩溶地貌有着分布广、面积大的特点。
本文主要对岩溶地区岩溶水的处理方法进行了分析。
标签：岩溶地区;岩溶水;处理1.岩溶岩溶的主要形态有溶洞、溶沟、溶槽、裂隙、暗河、石芽、漏斗及钟乳石等，是可溶性岩受水的化学和物理作用的结果。
岩溶发育的基本条件主要有：1）有可溶性岩层;2）有溶蚀能力和流量充沛的水;3）地下水有下渗、流动的途径。
通常而言，硫酸盐岩层、卤素类岩层岩溶发展速度较快;碳酸盐类岩层发展速度则比较慢。
质纯层厚的岩层，岩溶发育强烈，形态齐全、规模大;含泥质或其他杂质的岩层岩溶发展较弱。
结晶颗粒粗大的岩石，岩溶较为发育，结晶颗粒细小的岩石，岩溶发育较弱。
岩溶的发育比较缓慢，在建筑物使用年限内可认为是不变的。
覆盖在岩溶面上的冲积、洪积层，在地表水下渗或地下水升降变化的情况下，土颗粒沿岩溶、洞穴裂隙带走，使上层土形成空洞而形成土洞。
土洞是岩溶作用的产物，土洞其下基岩必有岩溶水通道，土洞常分布于溶沟西侧和落水洞、石芽上口等位置。
2.国内外主要岩溶水文模型3.实例分析黑水河流域地处广西西部，行政区划主要包括国家重点扶持的靖西县、天等县、德保县、龙州县，以及广西重点扶持的大新县及崇左市江州区，以靖西县及大新县县域为主。
在流域中上游的南面还包含有部分越南的国土。
中国境内黑水河流域总面积5840.41km2，其中岩溶区5125.44km2（碳酸盐岩区4717.17km2，碳酸盐岩夹碎屑岩区408.27km2），占流域总面积87.8%，碎屑岩区637.02km2，火山岩区77.85km2。
岩溶水系统在孔隙、裂隙、岩溶三大地下水系统中属于生态脆弱区，显著的响应着气候变化和人类活动，是全球变化研究很受关注的地区之一。
圈定岩溶水系统，对分析其水量均衡很有帮助，也方便对岩溶水的水量和水质保护区加以确定，为合理开发利用、控制、管理提供保障。
4.岩溶水系统结构4.1地下河水系统结构特征。
岩溶水处理技术
岩溶水是指在石灰岩、白云岩等可溶性岩石中形成的地下水，其处理技术主要针对以下几个方面：
除铁、锰过量：
当岩溶水中铁、锰含量超标时，通常采用曝气-氧化-沉淀法进行处理。
首先通过曝气设备将空气中的氧气引入水中，使二价铁和二价锰氧化为三价形式，然后通过絮凝剂作用使其形成易于沉淀的氢氧化物，最后经过沉淀池或过滤器去除。
硬度处理：
岩溶水往往含有较高浓度的钙、镁离子导致硬度高。
处理方法可以是离子交换法，使用钠离子交换树脂或氢离子交换树脂来软化水质；或者通过石灰-纯碱（碳酸钠）法进行化学软化，生成碳酸钙和氢氧化镁沉淀后分离。
酸碱度调节：
对于pH值不适宜饮用或工业用途的岩溶水，可以通过添加碱性物质（如石灰乳）提高pH 值，或者加入酸性物质降低pH值，使之达到标准范围。
微生物污染控制：
如果岩溶水受到微生物污染，需进行消毒处理，常见的消毒方法包括氯化消毒、紫外线消毒、臭氧消毒等。
氟、砷等有毒有害元素处理：
若岩溶水中含氟、砷等超标，则需要特定的技术手段进行深度处理。
例如，对于氟污染，可用活性氧化铝吸附法、电渗析法或反渗透法进行脱氟；对于砷污染，可采用铁盐沉淀法、离子交换法或高级氧化工艺（如Fenton试剂氧化）去除。
矿化度及总溶解固体（TDS）调控：
对于矿化度过高的岩溶水，除了上述针对性的离子去除外，还可以采用反渗透膜技术进行淡化处理，有效减少水中的总溶解固体含量。
以上各种技术的应用需结合具体水源水质特点、处理目标以及经济效益综合考虑。
同时，在实际操作过程中，也需要注意处理设施的设计、运行维护以及处理后的废弃物处置等问题。
岩溶水补给径流排泄特征
岩溶水补给径流排泄特征
岩溶水具有以下补给、径流和排泄特征：
1. 补给特征：岩溶水的补给来源主要包括降雨、地表水、地下水以及生产、生活用水等。
在岩溶地区，地下水对碳酸盐岩的溶蚀作用形成了各种溶洞、溶孔和溶蚀裂隙等，这些空隙成为地下水的储存空间和流动通道。
在岩溶不发育地区，地下水对碳酸盐岩仅有微弱的改造，分异作用不强烈，以溶孔、溶蚀裂隙为主的岩溶含水空间，补给形式以缓慢的入渗为主。
2. 径流特征：由于岩溶水在地下流动的特性，其径流方向一般沿构造裂隙、层面裂隙或层内裂隙等通道流动。
在岩溶发育地区，地下水通过各种形式的溶洞、溶孔和裂隙等通道流动，形成了复杂的地下水网。
3. 排泄特征：岩溶水的排泄通常通过地表水、泉、地下河等形式。
在岩溶发育地区，由于地下水与地表水相互转化，形成了一种复杂的联系。
岩溶水的排泄方式不仅受控于地下水循环的条件，也受地质构造和地貌的影响。
在某些情况下，岩溶水的排泄可能会突然发生，如水库放水、地震等事件。
总的来说，岩溶水的补给、径流和排泄特征受到多种因素的影响，包括地质构造、地貌、气候条件等。
因此，需要综合考虑这些因素来研究和理解岩溶水的特性。
岩溶及岩溶水
一般在断层破碎带、裂隙密集带和褶皱轴部附近，因为岩 石裂隙发育且连通性好，有利于地下水的运动，从而促进了岩 溶的发育，并且往往沿此方向发育着溶洞、地下河等。
另外，地表附近吗，由于风化裂隙增多，所以岩溶一般比 较发育。
——裂隙发育（初始裂隙）→岩溶系统
——断层发育决定了溶洞的形成
• 由于溶洞的形成与地表水和地下水的关系极为密切，土洞的处理首先措施 是治水，然后根据具体情况，可采取以下方法处理：
• a.当土洞埋深较浅时，可采用挖填和梁板跨越； • b.对直径较小的深埋土洞，因其稳定性好，危害性小，故可不处理洞体，而仅在洞顶上部
采取梁板跨越； • c.对直径较大的深埋土洞，可采用顶部钻孔灌砂（砾）或灌碎石混凝土以充填空间。
岩溶地基处理方法视具体情况采取“不处理（观场合）”、“绕避（3种）”、 “处理（4种）”三类措施。
1 岩溶地基可不加处理的场合
• 属于下列情况的,岩溶地基可不加处理:
• 岩溶在基础影响范围以外;溶洞处于地基压缩层深度以下或垂直附加应力与洞顶地层自重应力之比≤10%时, 洞顶板无破碎现象,受力地基边缘无土洞、漏斗、落水洞地段;基础位于微风化硬质岩表面且宽度小于1m的 竖向洞隙旁,洞隙被密实充填且无被水冲蚀可能地段;洞体厚跨比大于1,围岩完整性好或洞体小于基础底面。
水的流动性
地下水的循环交替式岩溶发育的充分必要条件 水的流动性反映了水在可溶岩层中的交替程度。 只有水循环交替条件好，水的流动速度快，才能将溶解物质带走，同时又促 使含有大量CO2的水源源不断地得到补充，则岩溶发育速度就快。反之，岩溶发 育就慢，甚至处于停滞状态。
岩溶的发育和分布规律： 1水平方向 2垂直方向： ①垂直循环带 ②水平循环带 ③过渡循环带 ④深部循环带
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浅析岩溶水的发育及南北差异
摘要:岩溶区的奇峰异洞与大泉是宝贵的旅游资源，其形成与差异性溶蚀存在很大关系。
地下水水量丰富的含水系統是理想的供水水源，其对可溶性介质的改造是地下岩溶及岩溶水发育的主要原因。
由于我国地理、气候及介质性质差异的影响，我国岩溶及岩溶水存在较大的南北差异。
最近里面我国岩溶及的不节制的开发和追求经济利益的最大化，导致岩溶水出现了污染现象。
关键字:差异行溶蚀地下水含水系統南北差异污染
引言:水对可溶岩石进行化学溶解，并伴随这冲蚀作用及重力崩塌，在地下形成大小不等的空洞，在地表形成各种独特的地貌以及特殊的水文现象。
不同演化阶段的岩溶水具有不同的特征，初期的岩溶水系统往往与裂隙水系统相差不大。
后期的岩溶水系统，管道系统发育，大范围内的水汇成一个完整的地下河系，在某种程度上具有地表水的特征:空间分布不均匀，时间上变化强烈，流动迅速，排泄集中。
水量丰富的岩溶含水系統，水量大且分布极不均匀的岩溶水是采矿的巨大威胁。
易于发生渗漏的岩溶化岩层，则给修建水利工程带来复杂的问题。
我国可溶岩分布约为占全国面积的三分之一，岩溶及岩溶水的研究，具有重大的实际意义。
岩溶水的污染近年来越来越严重，对岩溶水的防污措施的实施，刻不容缓。
一、岩溶发育的基本条件和影响因素
水对可溶岩石进行化学溶解，并伴随以冲蚀作用及重力崩塌，在地下形成大小不等的空洞，在地表形成各种独特的地貌和特殊的水文现象，称为岩溶。
赋存并运移与岩溶化岩层的水称为岩溶水，也称喀斯特水。
岩溶化过程实际上是水对可溶岩层的改造过程，其发育必须具备两个基本条件:岩层具有可溶性、地下水具有侵蚀能力及水是流动的。
可溶性岩石的主要组成成份是钙、镁碳酸盐，其溶解能力很弱。
但是当CO2溶于水中形成碳酸或者水中很有其他酸时，对碳酸盐才有明显的溶解能力。
可溶岩的成分与结构式控制岩溶发育的内因，水的流动是保证岩溶发育的充要条件。
二、岩溶水系统的演变
具有化学侵蚀性的书进入可溶岩层中，对原有的狭小通道进行扩展。
原始的地下水通道包括各种规模的构造裂隙和原生孔隙，地下水主要流动循环与各种规模的裂隙之中，流动与裂隙中的地下水不断对裂隙壁面进行溶蚀，所溶蚀下来的岩石成分通过水流循环不断被带走，水流通道被加宽。
由于裂隙通道规模上的差异引起水流的分配的不均匀性，导致裂隙溶蚀扩展上的差别为差异性溶蚀。
岩溶发育分为三个阶段：起动阶段、快速发展阶段及停滞衰亡阶段。
起动阶段：地下水对介质以化学溶蚀作用为主，水流通道比较狭窄，地下水几乎没有机械搬运能力，岩溶发育比较慢。
随着水流越来越集中的正反馈机制的加强，岩溶的演化加快。
当主体通道的宽度达到5——50mm时，紊流开始出现，地下水开始具有机械搬运能力，岩溶演化便进入快速发展阶段。
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。
地下开始出现各种规模的洞穴，地表形成溶斗及落水洞，并以他们为中心形成各种规模的洼地，差异集降水。
随着介质倒水能力迅速的提高，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。
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。
三、岩溶水的特征
岩溶水系统是一个能够通过水与介质相互作用不断自我演化的动力系统。
岩溶水的特征：1. 水量丰富但分布不均一；
2．潜水、承压水并存；
3．各方向水力联系有很大差异；
4．补给主要来自于大气降雨入渗、地表水入渗；排泄以集中排泄为主；
5．地下水动态变化很大；
6．岩溶水本身就是改造赋存环境的动力；
7. 岩溶水水质较好但极易受污染。
四、岩溶及岩溶水的南北差异
以秦岭淮河为界，我国南北方的岩溶及岩溶水的发育存在一些列的差异。
在岩溶介质方面来说，南方的岩溶含水系统长是高度管道化与强烈不均匀的，北方岩溶含水介质要均匀的多。
就南北岩溶泉的动态方面：南方的岩溶泉对降水的影响十分的灵敏，流量季节性变化大。
北方的岩溶大泉，流量动态相当稳定。
南方岩溶大于区多分布大套巨石到块状的纯净的碳酸盐岩，介质可溶性强，构造应力时易形成稀疏但宽大的裂隙。
北方岩溶区的碳酸盐岩一般成层较薄，常夹泥质与硅质夹层，多与非可溶盐互层，介质可溶性差，收到构造应力容易形成密集，均匀而短小的裂隙。
南方的岩溶含水系统在地质构造上多属较密集的褶皱。
北方的岩溶含水系统几乎都以宽缓的向斜或者单斜形式出现。
南方的气候湿热、雨量大，植被土壤发育较好，驱动岩溶发育的化学与机械能的输入远较北方为强烈。
北方降水量少于南方，加以植被土壤的影响，南方水的侵蚀能力远较北方强。
总的来说，南方的岩溶地貌较明显。
地表峰林、峰丛、溶蚀洼地等发育较完整。
北方地表除可见流水造成的溶沟外，少于坍塌造成的溶斗、落水洞等。
五、岩溶水的污染
由于岩溶介质非均匀性,地下水赋存、运移也极不均匀,包气带中落水洞、漏斗、溶缝等发育,使地下水直接与地面和大气相通,因此岩溶含水系统抗污染能力差,岩溶水资源环境十分脆弱,极易受污染。
根据废渣堆场所处的地层构成、含水系统及水动力特征可分为管道溶隙系统、裂隙系统和采空区渗漏类型
裂隙系统渗漏类型废渣堆场位于相对弱岩溶发育区,岩溶介质相对均匀,岩溶渗漏受构造裂隙、风化裂隙的控制,表现为渗漏途径较短,渗漏量较稳定,主要造成对地表水的污染, 采空区渗漏类型废渣堆场位于可溶岩与非可溶岩互层地层区,由于采矿(煤),地下巷道交错分布,破坏了非可溶岩的隔水性,因此渗漏途径类似于地表水径流,使堆场渗漏废水与矿坑水混合污染地下水,污染影响是严重的
渗漏对岩溶水的磷污染、碱污染、氟污染和钡污染不仅使岩溶水不能作为饮用和生活水源,而且加剧了岩溶水体(湖泊、水库)的水质恶化,如水体发生富营养化等。
碱污染,对岩溶水污染主要是Na+、K+、SO42-、Cl-及矿化度增高,使水体变成强碱性、乳浊状具有苦涩味的水体。
其危害是:水中pH值呈强碱性,不但人畜不能饮用,也不能农灌,对水生物也有较大的危害,减缓水的自净功能;大量的CO32-存在和被稀释将与河水中Ca2+、Mg2+结合产生灰华,使水电站过水部件结垢;含碱污水的长期作用将使土地盐碱化等。
硫酸盐污染,使水体中硫酸盐含量升高,破坏水体的自然缓冲作用,消灭或抑制某些细菌及微生物群落的生长,妨碍水体的自
净功能,其危害是改变了水体的pH值,使水不能饮用,且对管道、混凝土具有腐蚀性。