岩溶水的特征
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(2)伏流转化型(或渗漏型)
地表水流进入岩溶化岩体内成暗流,在岩体另一端又重现为明 流,简称伏流。在岩溶发育区,伏流转化类型很常见。
(3)阻隔转化型 在岩溶地下水流动过程中,遇到隔水岩组时,被顶托 溢流成地表河,称阻隔转化型。
在岩溶发育的不同部位,不同时间,经常出现上面三 种转化关系的组合。
5.地表分水岭与地下分水岭的不一致
在岩溶水分布相对均匀,水力联系比较好的岩溶平原或开 阔谷地,可以用渗流定律直接判断流态:
层流:
Q KIW
Q KI 1/ 2W
Q KI 1/ mW
V KI
V KI 1 / 2
V KI 1 / m
紊流:
过渡流:
K—渗透系数;I—水力坡度;V—流速;W—过流断面;m— 流态指数,取值1.0~2.0。
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。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ流
蒸
散
非岩溶地层地面
土壤或松散 覆盖层
岩溶地层地面 非 饱 水 带
充 气 带 季 节 变 动 带 浅 饱 水 带 垂 直 循 环 带 水 平 循 环 带 浅 循 环 带 深 循 环 带
裂隙、溶隙、 断裂网络 裂隙、孔隙水及 土壤水 覆盖型 隐伏型 迟缓渗流 (脉、隙流)
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, 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。
3.流态多变性 判断地下水流态的方法,一般都应用水力学中的雷诺数或临界 渗透速度。一般可分为层流、紊流、过渡流三种: 紊流流量与管道直径、水力坡度之间的关系式为:
Q2 a2 2dg dh f dl
对应的是管道流岩溶水类型,代表的是地下河或洞流系统中迅速 流动的岩溶水。 第二水文显示类型:与第一类水文显示相反。反映为扩散流 岩溶水类型,代表裂隙—孔隙系统特征的迟缓渗流。 第三水文显示类型:界于第一类与第二类水文显示之间。反 映为混合流类型,既有管道流,又有扩散流的特征,只是二者之 间的比例程度有差异。水文过程线是两种水流的叠加过程线。
( 3 )按水流水力学性质分:自由流和限制流,包括承压水、非 承压水(或上升泉、下降泉)。
( 4 )按水文地质结构分:断裂带水、层间水、接触带水、裂隙 水。 (5)按水文地质勘察类型分:裸露型、覆盖型、隐伏型。
1.岩溶水的水文学分类
第一水文显示类型:流量、水位起涨猛、跌落快、峰值陡,雨 量、流量峰值之间的滞后时间短,流量非稳定系数大。
3.岩溶水的水文地质和岩溶地貌分类
(1)按岩溶水蓄存、运移和岩体地质构造性质可分为: ① 层间岩溶水:发育于岩溶岩层与非岩溶岩层相间地区,水多为 侧向流动,具有压力流的性质。 ② 断层带岩溶水:发育于断层破碎带,水的流向受断裂带延伸方 向控制,局部受地貌影响。 ③ 裂隙岩溶水:富集于裂隙密集带中的地下水,流量小,但动态 较稳定;
以各向异性系数来表示空间的不均匀性,即:(公式)
K y 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。 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:
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。
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。
表16 岩溶水水位动态稳定性程度
Δ h(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。 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: Q b Conc(浓度) a( ) DA a、b为系数,Q表示排泄流量,DA表示补给面积。
二、岩溶水的分类
岩溶水的分类方法,到目前都没有一个统一的标准和原则。根 据国内外的文献资料,概括为以下几种分类方法:
(1)按循环系统特征分:扩散流和管道流。包括:隙流、脉流、 网流、管道流;裂隙水、溶洞水、地下河;蓄存岩溶水、运移岩 溶水;扩散补给水、离散补给水等。 (2)按水的运动带分:充气带水、季节变动带水、饱水带水。
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 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。
落水洞、漏斗、竖 井、溶洼等负岩溶 迅速径流 (管、洞流)
地下径流 蒸 发 附属系统 输 出 附属系统 饱 水 带
岩 溶 水 循 环 体
出 大 泉
口 地下河
深 饱 水 带
地表江河、湖 泊、水库 海 洋
海 岸 或 海 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:
e(t) 激励
Z(t)
响应
s(t)
动量反应
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。
④ 接触带岩溶水:一般在接触带上有利的汇水条件下岩溶较发育 地段,富水条件好,多为大泉和地下河的出口。
①、②、④部位往往是找水方向。
降 雨 落水洞流 土壤水 封闭洼地
蒸 散 渗流渗入 裸露岩石 裂隙水
水位线
渗流、隙流、小 渗流、渗漏、狭 洞穴快速渗流 窄裂隙缓慢渗流 洞 流 充水洞穴 主管道 存储于 充水裂 隙
降雨量
泉水或地下河溢流
降雨开始后历时
第二水文显示类型
降 雨 落水洞流 土壤水 封闭洼地
蒸 散 渗流渗入 裸露岩石 裂隙水 水位线
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。
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。
t t1
Q max Q min
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, 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
渗流、隙流、小 渗流、渗漏、狭 洞穴快速渗流 窄裂隙缓慢渗流 洞 流 降雨量 充水洞穴 主管道 存储于 充水裂 隙
泉水或地下河溢流
时间
第三水文显示类型
2.岩溶水的水力学性质分类
(1)有压流(限制流) 取决于两个条件:水头压力差的存在、隔水顶板的存在。压 力流的状态取决于流场的压力梯度。当两种岩层的透水性差别 较大时,强透水层中的流线趋于与相对隔水层平行,等势线与 它接近正交。在弱透水层中,流线与岩层界面趋于垂直,等势 线趋向于同岩层界面平行。 从岩溶水水动力角度看,饱水带中的虹吸管流,就是沿通道的 压力梯度流;季节变动带中的洪水期,多呈局部压力流状态; 包气带中一般以垂向重力梯度流和无压流居多。 (2)无压流 无压流具有自由水面,水流以重力流为主,如下降泉。
4.地下水与地表水相互转化的敏捷性
根据转化的特点和边界条件,可归纳为季节型、伏流型 (或渗漏型)、阻隔型三种基本类型。
(1)季节转化型 单向转化:洪水期时,甲地下河溢流,以地表河形式排向邻近 地表河乙;枯水期时,甲地下河仍向乙地表河排泄。
循环转化:洪水期时,甲地下河溢流,以地表河形式排向邻近 地表河乙;枯水期时,乙地表河却向甲地下河补偿。
式中,Q—流量;a—横断面面积;d—管道直径;f—摩擦系数; hd d—重力加速度; — 水力坡度。 ld 表明:紊流区,流量的平方与水力坡度成正比。
Q d 2 g dh 层流流量与管道直径、水力坡度之间的关系式为: a 32 dl
ρ —水的密度,μ —动力粘滞系数。
表明:流量与水力坡度成正比。
第五章 岩溶水
第一节 岩溶水的循环 第二节 岩溶水的基本特征与分类 第三节 岩溶含水层的分类
第四节 岩溶水资源的估算
第一节 岩溶水的循环
一、岩溶水循环的基本模式 岩溶水的循环过程,主要由水的输入、岩体内的蓄存、运移 和水的输出三大部分组成。
渗入
循 蓄存 环 体 运移
排泄
附属系统指的是循环体内地下水与地表水相互转化的水流。 这是理想化的概化图,实际上,每个地区的岩溶水循环系统都 与其本身的边界条件、岩溶地貌以及水动力条件等多种因素相 关,各自的循环体结构是有所不同的。 一般在厚层块状石灰岩、白云岩地区,补给、径流、排泄 条件有利时,可能存在完整的岩溶水循环系统。
降 雨 落水洞流
蒸 散 渗流渗入 土壤水 封闭洼地 裸露岩石 裂隙水
渗流、隙流、小 渗流、渗漏、狭 洞穴快速渗流 窄裂隙缓慢渗流 洞 流 存储于 充水裂 隙
充水洞穴 主管道
泉水或地下河溢流
岩 溶 水 循 环 系 泄统 示渗 意入 图、 储 存 、 运 移 、 排
渗流关系图
水位线
水 文 图
降雨量
第一水文显示类型
地表水流进入岩溶化岩体内成暗流,在岩体另一端又重现为明 流,简称伏流。在岩溶发育区,伏流转化类型很常见。
(3)阻隔转化型 在岩溶地下水流动过程中,遇到隔水岩组时,被顶托 溢流成地表河,称阻隔转化型。
在岩溶发育的不同部位,不同时间,经常出现上面三 种转化关系的组合。
5.地表分水岭与地下分水岭的不一致
在岩溶水分布相对均匀,水力联系比较好的岩溶平原或开 阔谷地,可以用渗流定律直接判断流态:
层流:
Q KIW
Q KI 1/ 2W
Q KI 1/ mW
V KI
V KI 1 / 2
V KI 1 / m
紊流:
过渡流:
K—渗透系数;I—水力坡度;V—流速;W—过流断面;m— 流态指数,取值1.0~2.0。
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。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ流
蒸
散
非岩溶地层地面
土壤或松散 覆盖层
岩溶地层地面 非 饱 水 带
充 气 带 季 节 变 动 带 浅 饱 水 带 垂 直 循 环 带 水 平 循 环 带 浅 循 环 带 深 循 环 带
裂隙、溶隙、 断裂网络 裂隙、孔隙水及 土壤水 覆盖型 隐伏型 迟缓渗流 (脉、隙流)
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, 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。
3.流态多变性 判断地下水流态的方法,一般都应用水力学中的雷诺数或临界 渗透速度。一般可分为层流、紊流、过渡流三种: 紊流流量与管道直径、水力坡度之间的关系式为:
Q2 a2 2dg dh f dl
对应的是管道流岩溶水类型,代表的是地下河或洞流系统中迅速 流动的岩溶水。 第二水文显示类型:与第一类水文显示相反。反映为扩散流 岩溶水类型,代表裂隙—孔隙系统特征的迟缓渗流。 第三水文显示类型:界于第一类与第二类水文显示之间。反 映为混合流类型,既有管道流,又有扩散流的特征,只是二者之 间的比例程度有差异。水文过程线是两种水流的叠加过程线。
( 3 )按水流水力学性质分:自由流和限制流,包括承压水、非 承压水(或上升泉、下降泉)。
( 4 )按水文地质结构分:断裂带水、层间水、接触带水、裂隙 水。 (5)按水文地质勘察类型分:裸露型、覆盖型、隐伏型。
1.岩溶水的水文学分类
第一水文显示类型:流量、水位起涨猛、跌落快、峰值陡,雨 量、流量峰值之间的滞后时间短,流量非稳定系数大。
3.岩溶水的水文地质和岩溶地貌分类
(1)按岩溶水蓄存、运移和岩体地质构造性质可分为: ① 层间岩溶水:发育于岩溶岩层与非岩溶岩层相间地区,水多为 侧向流动,具有压力流的性质。 ② 断层带岩溶水:发育于断层破碎带,水的流向受断裂带延伸方 向控制,局部受地貌影响。 ③ 裂隙岩溶水:富集于裂隙密集带中的地下水,流量小,但动态 较稳定;
以各向异性系数来表示空间的不均匀性,即:(公式)
K y 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。 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:
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。
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。
表16 岩溶水水位动态稳定性程度
Δ h(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。 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: Q b Conc(浓度) a( ) DA a、b为系数,Q表示排泄流量,DA表示补给面积。
二、岩溶水的分类
岩溶水的分类方法,到目前都没有一个统一的标准和原则。根 据国内外的文献资料,概括为以下几种分类方法:
(1)按循环系统特征分:扩散流和管道流。包括:隙流、脉流、 网流、管道流;裂隙水、溶洞水、地下河;蓄存岩溶水、运移岩 溶水;扩散补给水、离散补给水等。 (2)按水的运动带分:充气带水、季节变动带水、饱水带水。
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 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。
落水洞、漏斗、竖 井、溶洼等负岩溶 迅速径流 (管、洞流)
地下径流 蒸 发 附属系统 输 出 附属系统 饱 水 带
岩 溶 水 循 环 体
出 大 泉
口 地下河
深 饱 水 带
地表江河、湖 泊、水库 海 洋
海 岸 或 海 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:
e(t) 激励
Z(t)
响应
s(t)
动量反应
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。
④ 接触带岩溶水:一般在接触带上有利的汇水条件下岩溶较发育 地段,富水条件好,多为大泉和地下河的出口。
①、②、④部位往往是找水方向。
降 雨 落水洞流 土壤水 封闭洼地
蒸 散 渗流渗入 裸露岩石 裂隙水
水位线
渗流、隙流、小 渗流、渗漏、狭 洞穴快速渗流 窄裂隙缓慢渗流 洞 流 充水洞穴 主管道 存储于 充水裂 隙
降雨量
泉水或地下河溢流
降雨开始后历时
第二水文显示类型
降 雨 落水洞流 土壤水 封闭洼地
蒸 散 渗流渗入 裸露岩石 裂隙水 水位线
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。
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。
t t1
Q max Q min
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, 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
渗流、隙流、小 渗流、渗漏、狭 洞穴快速渗流 窄裂隙缓慢渗流 洞 流 降雨量 充水洞穴 主管道 存储于 充水裂 隙
泉水或地下河溢流
时间
第三水文显示类型
2.岩溶水的水力学性质分类
(1)有压流(限制流) 取决于两个条件:水头压力差的存在、隔水顶板的存在。压 力流的状态取决于流场的压力梯度。当两种岩层的透水性差别 较大时,强透水层中的流线趋于与相对隔水层平行,等势线与 它接近正交。在弱透水层中,流线与岩层界面趋于垂直,等势 线趋向于同岩层界面平行。 从岩溶水水动力角度看,饱水带中的虹吸管流,就是沿通道的 压力梯度流;季节变动带中的洪水期,多呈局部压力流状态; 包气带中一般以垂向重力梯度流和无压流居多。 (2)无压流 无压流具有自由水面,水流以重力流为主,如下降泉。
4.地下水与地表水相互转化的敏捷性
根据转化的特点和边界条件,可归纳为季节型、伏流型 (或渗漏型)、阻隔型三种基本类型。
(1)季节转化型 单向转化:洪水期时,甲地下河溢流,以地表河形式排向邻近 地表河乙;枯水期时,甲地下河仍向乙地表河排泄。
循环转化:洪水期时,甲地下河溢流,以地表河形式排向邻近 地表河乙;枯水期时,乙地表河却向甲地下河补偿。
式中,Q—流量;a—横断面面积;d—管道直径;f—摩擦系数; hd d—重力加速度; — 水力坡度。 ld 表明:紊流区,流量的平方与水力坡度成正比。
Q d 2 g dh 层流流量与管道直径、水力坡度之间的关系式为: a 32 dl
ρ —水的密度,μ —动力粘滞系数。
表明:流量与水力坡度成正比。
第五章 岩溶水
第一节 岩溶水的循环 第二节 岩溶水的基本特征与分类 第三节 岩溶含水层的分类
第四节 岩溶水资源的估算
第一节 岩溶水的循环
一、岩溶水循环的基本模式 岩溶水的循环过程,主要由水的输入、岩体内的蓄存、运移 和水的输出三大部分组成。
渗入
循 蓄存 环 体 运移
排泄
附属系统指的是循环体内地下水与地表水相互转化的水流。 这是理想化的概化图,实际上,每个地区的岩溶水循环系统都 与其本身的边界条件、岩溶地貌以及水动力条件等多种因素相 关,各自的循环体结构是有所不同的。 一般在厚层块状石灰岩、白云岩地区,补给、径流、排泄 条件有利时,可能存在完整的岩溶水循环系统。
降 雨 落水洞流
蒸 散 渗流渗入 土壤水 封闭洼地 裸露岩石 裂隙水
渗流、隙流、小 渗流、渗漏、狭 洞穴快速渗流 窄裂隙缓慢渗流 洞 流 存储于 充水裂 隙
充水洞穴 主管道
泉水或地下河溢流
岩 溶 水 循 环 系 泄统 示渗 意入 图、 储 存 、 运 移 、 排
渗流关系图
水位线
水 文 图
降雨量
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