岩溶水的特征
水文地质学课件 12岩溶水
12.0 概述12.1 岩溶发育机理12.2 影响岩溶发育的因素12.3 岩溶水系统的演变12.4 岩溶水的特征12.5 我国南北方岩溶水的差异12.0 概述12.0.1 岩溶与岩溶水【定义】地下水和地表水对可溶性岩石进行化学溶解，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”。
赋存并运移于岩溶化岩层中的水称为“岩溶水”。
介质的可溶性以及水对介质的差异性溶蚀；岩溶水在流动过程中不断改造着自己的赋存与运动的环境，从而改造着自身的补给、径流、排泄与动态特征。
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。
（动态系统）演化初期：岩溶水系统往往与裂隙水系统没有很大的不同演化后期：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，某种程度上带有地表水的特征：空间分布极不均一，时间上变化强烈，流动迅速，排泄集中。
水量丰富的岩溶含水系统是理想的供水水源。
岩溶区的奇峰异洞与大泉是宝贵的旅游资源。
但是……12.1 岩溶发育机理溶滤作用的强度回忆1）矿物盐类的溶解度；2）岩土的空隙特征；3）水的溶蚀能力；4）水中气体成分的含量；5）水的流动状况。
12.1 岩溶发育机理岩溶发育的基本条件：1）具有可溶性岩石； 2）可溶岩必须是透水的；3）具有溶蚀能力的水；4）具有良好的水循环交替条件，即具有良好的地下水补给、径流、排泄条件。
最活跃最积极的条件是地下水的循环交替条件，它受控于气候、地形地貌、地质结构、地表非可溶岩覆盖及植被发育条件等。
12.1.1 碳酸岩盐的溶蚀过程1）与水接触的石灰岩，在偶极水分子作用下发生溶解：-++⇔2323CO Ca CaCO 2）水中存在由碳酸、有机酸、无机酸等酸类所解离的H +，与CO 32－结合成HCO 3－，使①右边的CO 32－不断减少而破坏平衡，进而促进CaCO 3的再度溶解。
水文地质学-第10章岩溶水
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第十章 岩溶水
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喀斯特地貌不仅是一种很好的旅游资源,而且具 有丰富的地下水资源。地下溶洞中,还埋藏着 大量的古生物和古人类化石,或成为储存铝土 矿、砂矿及油气的良好场所。因此它具有重大 和科研与生产价值。但由喀斯特作用所引起的 地貌灾害,如地基塌陷、水库漏水及地面干旱 等均需积极防治。
水文地质学
第十章 岩溶水
§ 10.0 概述
喀斯特(又称岩溶)地貌是由喀斯特作用而成的现 象总称。
喀斯特(Karst)原是南斯拉夫西北部的一个石灰 岩高原名称,那里发育着各种石灰岩喀斯特地 貌。19世纪末,南斯拉夫学者司威直 J.Cvijic就 借用该地名来形容石灰岩的地貌、水文现象, 并为后来世界各国所通用的专门术语。我国在 1966年第一届喀斯特学术会议上,曾提出将喀 斯特改称为岩溶,作为Karst的同义语。1988年 由全国自然科学名词审定委员会公布的《地理 名词》,仍定名为喀斯特。岩溶作为又称。
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三、岩溶水的补给、排泄与动态特征 1.岩溶水的补给特征
裸露型:可溶岩直接出露地表;广西、云南、贵州、 四川、湖北等。
覆盖型:可溶岩被松散堆积物掩埋; 埋藏型:可溶岩被其它基岩盖住。
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第十章 岩溶水
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2.岩溶水的排泄特征
集中排泄是岩溶水排泄的重要特征,有些以单 泉,有些是以泉群,有些以地下暗河形式排泄。
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四、地下水径流强度
地下水是一个开放体系,随着水的流动,CO2不断消耗, 新流来的水又不断补充CO2,所以能使CaCO3的溶解 持续进行。否则CaCO3溶解的生命就将终结。从而可 以看出:地下水的径流条件是控制岩溶发育最后的,最 关键的因素。
第13章岩溶水
概述 岩溶发育的基本条件 岩溶水系统的改造与演变 岩溶水特征 我国南北方岩溶及岩溶水差异
13.1 概 述
岩溶（作用）
水对可溶性岩石进行化学溶解，并伴随以冲蚀作用及 重力崩坍，地在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。
前南斯拉夫雅德罗岩溶泉流量中：管道-洞穴释出水 量17.4%，溶蚀裂隙7.3%，其他75.3%
贵州普定后寨地下河出口流量中：管道-洞穴释出水 量3.21%，溶蚀裂隙9.6%，其他87.19%
13.4 岩溶水特征
13.4 岩溶水特征
岩溶水运动特征
孤立水流与具有统一地下水面的岩溶含水系 统并存
13.3 岩溶水系统的改造与演变
主干与东支在向斜核 部 12条支流沿横张裂隙 发育 干流长57.2km 干支流总长241.1km 干流上中游宽几米~几 十米，下游宽几十米 最大流量544.9m3/s 最小流量4m3/s
13.3 岩溶水系统的改造与演变
地下水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。
以下通过流网中流线的稀密程度推断岩溶空 间分布特征
Hale Waihona Puke 13.3 岩溶水系统的改造与演变
13.3 岩溶水系统的改造与演变
13.3 岩溶水系统的改造与演变
新构造运动对岩溶发育的影响
山区： 构造稳定期，岩溶发育形成管道-洞穴系统； 构造隆升期，无法形成管道-洞穴系统； 构造的间隙性隆升与稳定停顿交替，形成多 层管道-洞穴系统，以及多级同期阶地台面或 者地形剥蚀面；
第13章 岩溶水
第3节 岩溶(yánróng)水特征
岩溶介质(jièzhì)中的地下水流动
运动特征： 1、层流与紊流共生
2、有压与无压共存
3、运动方向的不同步 （局部与整体不一致）
4、缺乏统一的区域(qūyù)地 下水水位
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雨季情况下
第3节 岩溶 水特征 (yánróng)
三、岩溶水的补给、排泄(páixiè)与动态
山泉、郭庄泉、广胜寺胜泉、龙子祠泉，支撑了山西盆地的工农 业发展
3、广西桂林山水甲天下，奇特岩溶景观；云南路南石林，壮观与气 势，让游客流连忘返
共四十七页
第1节 岩溶发育(fāyù)的基本条件
二、学习岩溶水的意义
岩溶水的奇特又常使人无奈，出现一些消极作用，如：
1、我国华北地区大多数煤矿煤层(méicéng)下伏为灰岩承压含水层， 承压水头高，带来了开采的巨大风险
水几乎没有机械搬运能力，岩溶发展比较缓慢。
2、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。
表现为：形成地下洞穴、地表的溶斗、落水洞、溶蚀洼地、地 下河流
3、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。
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→…
岩溶发展过程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：起动阶段、快速发展阶段、停滞衰 亡阶段
共四十七页
第2节 岩溶水系统(xìtǒng)的演变
1、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(bǐjiào)狭小，地下
岩溶水的特征
岩溶是指流动的侵蚀性水流与可溶的岩石之间相互作用过程和由此产生的结果。
其作用包括化学溶解、沉淀、水流冲饰，重力崩塌及生物溶蚀等；作用结果指所形成的各种地貌形态，如溶沟、石芽、溶槽、落水洞、漏斗、洼地、峰林等地表形态和溶孔、溶隙、溶洞、管道等地下空间。
赋存于各种岩溶空隙中的地下水便是岩溶水。
与其它类型的地下水相比，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。
岩溶水的基本特点是：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。
一、岩溶水分布的不均一性岩溶水的不均一性是指岩溶含水系统中不同地段富水的差异性和水力联系的各向异性。
它是由于岩溶发育过程中的分异作用造成的，而且其不均一程度取决于岩溶发育程度。
岩溶水的不均一性不但给岩溶水资源的勘探和评价带来困难，而且也控制了岩溶地区一些环境问题的分布和发展，如过量抽取地下水引起的地面塌陷常沿抽水降落漏斗的长轴方向延伸；污染质在岩溶含水层中的扩散晕，也常常表现出明显的各向异性，甚至线状分布。
二、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，可以根据它们各自在岩体中所占的比例大小来划分岩溶含水层类型。
三、岩溶水的运动特征岩溶含水体中多重含水介质并存，所以导致岩溶水的运动非常复杂多变，总的来说可以概括为四个并存：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。
岩溶水的特征
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。
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
出口 大泉
地下河
海
地表江河、湖
岸
泊、水库
或
海
海洋
底
泉
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
深环
饱带
水 带
深 循
环
带
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：
蒸散降雨落水洞流渗流渗入土壤水裸露岩石裂隙水封闭洼地渗流隙流小洞穴快速渗流渗流渗漏狭窄裂隙缓慢渗流洞流充水洞穴主管道存储于充水裂隙泉水或地下河溢流时间降雨量水位线岩溶水循环系统渗入储存运移排泄示意图渗流关系图水文图第一水文显示类型泉水或地下河溢流存储于充水裂隙主管道充水洞穴洞流渗流渗漏狭窄裂隙缓慢渗流渗流隙流小洞穴快速渗流封闭洼地裂隙水裸露岩石土壤水渗流渗入落水洞流降雨蒸散降雨开始后历时水位线降雨量第二水文显示类型水位线降雨量时间蒸散降雨落水洞流渗流渗入土壤水裸露岩石裂隙水封闭洼地渗流隙流小洞穴快速渗流渗流渗漏狭窄裂隙缓慢渗流洞流充水洞穴主管道存储于充水裂隙泉水或地下河溢流第三水文显示类型2
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
第十三章岩溶水
本章内容
13.1 13.2 13.3 13.4 13.5 概述 岩溶发育的基本条件与影响因素 岩溶水系统的演变 岩溶水的特征 我国南北方岩溶水特征
第十三章 岩 溶 水
岩溶水 赋存并运移于岩溶化岩层中的水。 岩溶水变化特点 演化初期的岩溶水系统往往与裂 隙水相同。演化后期的岩溶水系统，管道系统发育， 大范围内的水汇成一个完整的地下河系，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。
构造开启程度对岩溶发育的控制
碳酸盐岩隔水底板上发育层状岩溶 Nhomakorabea三、我国南方岩溶的地下河系化 与地表水一样，岩溶水流系统也有溯 源发展趋势，在溯源发展过程中，处于同 一构造边界之内的局部岩溶水流系统相互 袭夺，优势系统并吞弱势系统，最终形成 统一地下河系。 一般南方岩溶地下河系化主要经历四 个阶段：溶蚀初期，岩溶水流系统出现， 溯源溶蚀，水流系统汇合和转变为统一区 域岩溶水流系统——即地下河，见下图。
4.水流对岩溶发育的控制作用
影响岩溶发育的基本条件中，最关键的水流 条件，所以要掌握岩溶及岩溶水 发育规律，必须 抓住关键即水流分析，水流对岩溶水系统的改造 与演变，主要是通过改造介质机制：即溶蚀-机械 侵蚀-重力崩塌机制进行的。其次，差异性水流与 介质差异性改造也是关键因素，最后加上新构造 运动对岩溶发育也有很大影响。
四、岩溶水动态特征 南北方岩溶有明显区别，南方的岩溶泉对 降水的响应十分灵敏，流量季节变化很大。 在典型的岩溶化地区，贯入式的补给、畅 通的径流与集中的排泄决定着岩溶水水位 动态变化特征。而北方正好相反，对降水 入渗补给响应慢，水位变化不灵敏，所以 导致地下水流量动态相当稳定。
开启型岩溶系统：存在强烈的季节性，对降水反 应快，大起大落。常以暗河的形式排泄。
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。
地质勘察中的地下岩溶水资源开发利用
地质勘察中的地下岩溶水资源开发利用地下岩溶水资源是地质勘察工作中重要的一环，其开发利用对于社会经济发展和人民生活水平的提升至关重要。
本文将从地质勘察中的地下岩溶水资源的概念和特征、开发利用的方法以及相关环境保护等方面进行探讨。
一、地下岩溶水资源的概念和特征地下岩溶水资源是指位于地下岩溶地质体中的水资源，包括地下河流、地下湖泊、地下水库等。
这些地下水资源具有以下特征：1. 储量丰富：岩溶地质构造特点及其水文地质背景决定了地下岩溶水资源的储量丰富。
2. 质量优良：地下岩溶水资源的水质在一定区域内较为单一，水源地污染较少，水质优良。
3. 分布广泛：地下岩溶水资源广泛分布于地表之下，但分布不均，具有一定的地域性。
二、地下岩溶水资源的开发利用方法1. 岩溶地下水开采：通过钻孔、开井等方式获取地下岩溶水资源，再进行提升、储存和供水。
2. 地下水蓄能：将地下岩溶水资源作为水库进行蓄水，以满足特定区域的供水需求。
3. 地下水能源利用：将地下岩溶水资源作为热源或冷源，进行地源热泵技术的利用，实现供暖或制冷。
4. 岩溶水景观利用：将地下岩溶水资源与景观相结合，打造独特的水景，增加旅游和休闲的吸引力。
三、地下岩溶水资源开发利用中的环境保护1. 水资源合理利用：在开发利用地下岩溶水资源时，需合理规划利用量，避免水资源过度开采。
2. 水质保护：加强对地下岩溶水资源的水质监测，排除对水源的污染，确保地下水质量的安全。
3. 生态保护：关注地下岩溶水资源开发对生态环境的影响，尽量减少对生态系统的破坏，保护生物多样性。
四、地下岩溶水资源开发利用的挑战与展望当前地下岩溶水资源开发利用面临一些挑战，如水质变化、水资源量减少等。
同时，也存在着开发利用技术不高、管理体制不健全等问题。
未来，需要加强科研力量，提高岩溶水资源利用的技术水平；加强法规制度建设，实施严格的保护措施，推动地下岩溶水资源的可持续利用。
结论地下岩溶水资源是地质勘察中重要的资源之一，其开发利用具有重要的经济和社会效益。
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。
岩溶及岩溶水课件 (一)
岩溶及岩溶水课件 (一)岩溶是指由于地下水的化学侵蚀作用和物理侵蚀作用而形成的一类自然地貌。
岩溶水则是指天然流经岩溶地貌地区的地下水和地表水。
岩溶及岩溶水作为地理学中一个重要分支，继承和发扬了自然地理学和动力地貌学的理论和方法，为人类认识和开发地球资源提供了重要的科学依据。
以下是有关岩溶及岩溶水课件的详细内容。
一、岩溶与其特征1、岩溶的概念：岩溶是指在地下水的化学腐蚀和物理侵蚀作用下，岩石、矿物和土壤形成的一类地貌。
2、岩溶的发育特征：（1）丰富的地表水和地下水资源；（2）地貌类型多样，形态复杂；（3）普遍存在的地下水通道与溶洞空间。
二、岩溶水及其特征1、岩溶水的概念：岩溶地貌下，由于地下水、地表水经过岩溶作用而形成自然流通的水文系统。
2、岩溶水的特征：（1）构成复杂，呈现多元化类型；（2）含水量大，水文循环速度快；（3）水文特征活跃，水质好，污染少。
三、岩溶及岩溶水在人类生产生活中的应用1、作为城市地下管网岩溶地质带地下空间多，又有不规则的裂隙和洞穴，天然的岩溶地质可以开挖形成城市道路、地下管网和地下停车场等。
2、清洗污水的补给水岩溶区容水能力强，地下水埋深深，水流速度快，水质清澈、微生物污染少。
利用岩溶区域自净能力进行地下水前期处理，如污水再生、供水一体化和河道治理等，可以达到良好的净化效果。
3、矿产资源的开发岩溶区域中泉水受到地热作用和岩溶作用的双重影响，容易形成丰富的地热矿泉水和喀斯特储水大气压、负气压等不同受力环境下各自具有的运移特性，所以岩溶带地区的矿产品颇多。
例如石漠化的治理，可将脆化石灰岩切割成不同的规格，作为建筑材料，消耗极小，符合可持续发展的需求。
总结如上所述，岩溶及岩溶水作为地理学中一个重要分支，是人们对于自然环境进行理论探讨和人工开发的重要依据，可以广泛应用于城市建设、环保治理、水利开发等多个领域，对于人类社会的可持续发展具有极其重要的意义。
第12章岩溶水
第十二章岩溶水学习目的和要求：掌握岩溶发育的基本条件与影响因素、岩溶水的特征，了解岩溶水的垂直分带、我国南北方岩溶及岩溶水的差异。
12．1 岩溶发育的基本条件与影响因素岩溶水——贮存并运移于岩溶化岩层中的水称为岩溶水（喀斯特水）。
岩溶发育应具备四个条件：（1）可溶岩的存在；（2）可溶岩必须是透水的；（3）具有侵蚀能力的水；（4）水是流动的。
1．碳酸盐岩的成分与结构（1）成分；（2）结构；（3）构造2．碳酸盐岩、水、二氧化碳体系（1）岩溶化过程（方解石）是CaCO3－H2O－CO2体系间相互作用的过程，用CaCO3的饱和指数判断水是否仍具有侵蚀性。
（2）如果CaCO3－H2O－CO2形成一个封闭体系，用不了多久，这一体系中因CO2的消耗及溶解CaCO3的积累而达到平衡状态，岩溶化作用不再继续进行；如果CaCO3－H2O－CO2形成一个开放体系，不断有新的CO2进来，溶解下来的CaCO3又不断被流动的水流所带走，则岩溶化作用继续进行。
（3）二氧化碳的主要来源：土壤中微生物分解有机质使之氧化，以及植物根系呼吸作用产生的CO2是地下水中CO2的主要来源（土壤空气中CO2含量通常为1% ~ 3%）。
（4）小结：在CaCO3－H2O－CO2体系中，通过大气降水的入渗，CO2不断地补给地下水，CaCO3的排出也必须依靠径流和排泄来完成。
因此，地下水的循环交替是保证岩溶发育的充要条件。
12．2 岩溶水系统的演变1．地下水流对介质的改造不均匀的介质→不均匀的水流→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。
岩溶发展的过程实质上便是介质的非均质化过程和水流的集中化过程。
岩溶发育的三个阶段：起动阶段、快速发展阶段、停滞衰亡阶段。
2．地下水流动系统与岩溶发育的空间特征（1）地下水径流条件是控制岩溶最活跃最关键的因素；（2）岩溶发育部位；（3）岩溶发育的垂直分带：总的来看，从上→下，岩溶发育由强→弱；从补给区→排泄区，岩溶发育由弱→强。
第13章 岩溶水
洞、天生桥、石钟乳、石笋、石柱、石幔、钙（硅）华。地下
河、千谷、盲谷等。
第1节 岩溶发育的基本条件
第1节 岩溶发育的基本条件
天坑——竖井
第1节 岩溶发育的基本条件
四、岩溶发育的基本条件
岩溶是水与可溶岩发生化学作用和岩土机械破坏的结果 岩溶与溶滤作用的区别？ 1、岩溶发育的基本条件（水与岩石两大类） （1）可溶性岩层的存在 主要为碳酸盐岩：灰岩、白云质灰岩、灰质白云岩、白云岩
第3节 岩溶水特征
三、岩溶水的补给、排泄与动态
1、补给源—— 大气降水是岩溶水的主要、甚至是唯一的
补给源，基本来自上边界的各种补给，但表现多种方式。
补给条件： （1）面状补给或渗入式补给; （2）点状集中补给—灌入式；入渗系数大（60—80% 南方，北方30%）
（3）南方岩溶地下水与地表水常常互为一体，互为转
初始介质场 K0
K1 K2
V0
V1 V2
K 小
V小
水流分散
……….……… Kn Vn K 大 V大 水流集中
第2节 岩溶水系统的演变
一、地下水对介质的改造 1、过程 （1）水流愈来愈集中在少数通道中，少数通道则优先 发展为溶洞
（2）介质改造过程也称为差异性溶蚀改造过程，其结
第3节 岩溶水特征
3、岩溶泉动态差异
南方——云南喷水洞地下暗河流量动态曲线
第3节 岩溶水特征
3、岩溶泉动态差异
北方——山西广胜寺岩溶泉流量动态曲线
第3节 岩溶水特征
4、影响南北方岩溶发育及岩溶水系统的因素
（1）岩溶含水介质 南方：常是高度管道化与强烈不均质的
北方：均匀得多（溶蚀裂隙为主以及局部的岩溶管道）
南方的岩溶地下河排泄成为地表水之源
滇南喀斯特地区岩溶水的特征及岩溶发育的控制因素
滇南喀斯特地区岩溶水的特征及岩溶发育的控制因素中国冶金地质总局昆明地质勘查院，云南昆明 650051滇南地区可溶岩广泛分布，可溶岩面积上万平方公里。
属覆盖埋藏型岩溶区，主要分布于盆地中，其它地区零星分布，面积上千公里。
可溶岩地层包括T2f、T2g、T1y、P1、C1_3、D2-3、∈2等，其中T2g、T1y、C1_3、∈2出露面积较大。
岩性主要为隐晶、细晶石灰岩、生物灰岩、白云质灰岩夹泥质灰岩、白云岩、灰质白云岩及含锰灰岩、硅质灰岩等。
滇南地区可溶岩受地层岩相、构造、新构造运动影响，呈条带状和块状展布，致使岩溶发育与水动力条件较为复杂。
其岩溶发育特征、岩溶水动力条件、富水性、均匀性及岩溶水的富集规律，均受岩性、构造与地貌因素及发展阶段的制约，尤其新生代以来的喜山运动和新构造运动，明显地控制和显现了岩溶发育的阶段性和方向性，而岩溶发育的多期性和后期岩溶发育的改造，导致现今不同的岩溶发育形态和组合类型，显示了云南高原岩溶发育特征和岩溶水富集特点。
1.岩溶水特征滇南地区岩溶发育充分，岩溶现象比较典型(见照片1-1）。
地表有峰林、溶斗、落水洞、竖井、溶蚀洼地等;地下多发育地下河系，岩溶介质及岩溶水空间分布极不均匀。
滇南地区岩溶多分布巨厚或块状的纯碳酸盐岩岩:气候湿热，植被、土壤发育;强可溶性岩石及强烈的溶蚀营力，是岩溶充分发育的根源。
滇南地区地质构造多凤较紧密的褶皱，因此，岩溶水流系统规模较小。
开远-蒙自地区岩溶地貌（照片1-1）蒙自-个旧地区典型的岩溶溶洞（照片1-3）1.1岩溶含水介质特征由于初始裂隙分布不均匀，以及后期水流经受优势通路及优势水流的自组织作用，不均匀性及各向异性是岩溶含水介质的固有特征。
对此，袁道先(1978)进行了详细研究，对岩溶介质不均匀性及各向异性进行了分类，讨论了有关影响因素。
我国南方地区岩溶水流系统，由细小裂隙、孔隙、较为宽大的溶隙，以及管道-洞穴构成。
地下河系的流量衰减，初期迅速，中期较慢，后期缓慢。
岩溶水的特征
岩溶水的特征岩溶水是指通过岩石中的裂隙和溶洞流动的地下水。
它具有以下几个特征。
岩溶水具有丰富的溶解物质。
岩石中的溶解物质通过水的作用被溶解并带走，使得岩溶水中含有丰富的矿物质和离子。
这些矿物质和离子对生物生长和地质作用具有重要影响。
岩溶水具有很高的溶解能力。
由于岩溶水中含有丰富的二氧化碳，形成了碳酸水，具有较强的溶解能力。
它可以溶解石灰石等碳酸盐岩，形成溶洞和地下河道。
在溶洞中，岩溶水溶解的岩石部分会沉积下来，形成钟乳石、石笋等奇特的地下岩石景观。
第三，岩溶水具有高度的活性和流动性。
岩溶水可以通过裂隙和溶洞迅速流动，形成地下河道和地下水系。
它对地表和地下的岩石具有侵蚀和破坏作用，形成地下溶蚀地貌，如溶洞、溶壑、峡谷等。
岩溶水的流动性还使得它可以携带溶解的矿物质和离子，对地下水环境和生态系统产生重要影响。
岩溶水具有一定的渗透性和储存能力。
由于岩石中的裂隙和溶洞，岩溶水可以在地下形成一定规模的水库，储存大量的地下水资源。
同时，岩溶水具有较强的渗透性，可以通过岩石的裂隙和孔隙进入地下水层，补给地下水资源。
岩溶水还具有一些特殊的性质。
例如，岩溶水中的溶解氧含量较低，对水生生物的生存和繁殖有一定限制。
岩溶水中还含有一些特殊的微生物，如岩溶细菌和真菌，对岩石的溶解和侵蚀有一定的作用。
岩溶水具有丰富的溶解物质、高度的溶解能力、活性和流动性强、渗透性和储存能力大等特征。
它对地下水资源的形成和分布、地下水环境和生态系统的维持和保护具有重要意义。
同时，岩溶水也是地下水资源利用和地质灾害防治的重要研究对象，对于人类社会的可持续发展具有重要意义。
第十三章岩溶水
• 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.
• （2）局部地下水流动系统：循环深度浅，源汇距离短，地下径流强烈， 大体以水平运动为主，岩溶最为发育，多形成以水平溶洞为主的管道系 统、倾斜溶洞。
• （3）区域地下水流系统：地下水流受区域性侵蚀基准面控制，径流途径 长，径流迟滞且随深度增大而更缓慢，岩溶通常不发育，仅在局部径流 较强烈的地段形成岩溶洞穴。
解的难易程度不同；作为导水介质，在后期的构造应力作用下形成的裂隙有 所差异，控制地下水流动而影响岩溶发育。
• 13.2 岩溶水的演变 • 13.2.1地下水流对介质的改造
• 具有化学侵蚀作用的水进入可溶岩层，对原有的狭小通道（原生裂隙和构 造裂隙）进行扩展，水流不断溶蚀裂隙壁面，溶于水的岩石成分被流动的 水流带走，裂隙通道不断加宽。
• 岩溶水系统，演化初期与裂隙水系统差异不大；演化后期，大范围内形成完 整的地下暗河，空间分布极不均一，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统是理想的供水水源，岩溶区有奇峰异洞和大泉，易 渗漏，危及采矿。可溶岩占全国1/3。
• 13.1岩溶发育的基本条件与影响因素
• 13.1.1岩溶发育条件 • 岩溶发育条件包括两个基本条件、四个必备条件。 • 两个基本条件： • （1）岩层具有可溶性； • （2）地下水具有侵蚀能力。 • 四个必备条件： • （1）可溶岩的存在； • （2）水是流动的； • （3）可溶岩必须是透水的； • （4）具有侵蚀能力的水。
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岩溶是指流动的侵蚀性水流与可溶的岩石之间相互作用过程和
由此产生的结果。
其作用包括化学溶解、沉淀、水流冲饰，重力崩塌及生物溶蚀等；作用结果指所形成的各种地貌形态，如溶沟、石芽、溶槽、落水洞、漏斗、洼地、峰林等地表形态和溶孔、溶隙、溶洞、管道等地下空间。
赋存于各种岩溶空隙中的地下水便是岩溶水。
与其它类型的地下水相比，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。
岩溶水的基本特点是：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。
一、岩溶水分布的不均一性
岩溶水的不均一性是指岩溶含水系统中不同地段富水的差异性
和水力联系的各向异性。
它是由于岩溶发育过程中的分异作用造成的，而且其不均一程度取决于岩溶发育程度。
岩溶水的不均一性不但给岩溶水资源的勘探和评价带来困难，而且也控制了岩溶地区一些环境问题的分布和发展，如过量抽取地下水引起的地面塌陷常沿抽水降
落漏斗的长轴方向延伸；污染质在岩溶含水层中的扩散晕，也常常表现出明显的各向异性，甚至线状分布。
二、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，可以根据它们各自在岩体中所占的比例大小来划分岩溶含水层类型。
三、岩溶水的运动特征
岩溶含水体中多重含水介质并存，所以导致岩溶水的运动非常复杂多变，总的来说可以概括为四个并存：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，因此其流态变化也很复杂。
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，最快可达 2400m /h，显然处于紊流状态；在介于两者之间的大裂隙中则多显示过渡的混合流状态。
四、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可达数月之久。
（ 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。
管道水在整个岩溶含水体中占据重要地位并控制了区域水文地质特征。
由于管道含水空间较大，因此导致其水流特征完全不同于溶孔溶隙水。
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，在管道中快速集中径流，向地下暗河出口或以大泉形式排泄。
3、溶孔溶隙——管道双重介质流
总体来说，它的特征介于前两种介质之间，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；既向排泄区运动，双重介质间也有侧向运动，管道起疏水、导水作用，而溶隙则起储水作用，不同季节互相补给，在水文过程线上，管道流代表峰值部分，溶孔溶隙流代表其基流部分。
五、岩溶水的化学特征
岩溶水的化学特征与水的补给交替强度密切相关，在补给区受降雨稀释作用，一般矿化度较小；随着向深部或排泄区运动，不断溶解含水介质壁上的岩石，矿化度不断增大，最后每升可达数克，水型也可能转变为 SO4-HCO3-Ca型水。