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

岩溶（喀斯特）------水流与可溶岩石相互作用的过程以及由此 产生的地表地下地质现象组合。 岩溶作用------化学溶解、沉淀、水流冲蚀、重力崩塌、生物溶 蚀、机械破坏与沉积 典型岩溶地貌----地表：石林、孤峰、落水洞、波立谷等
为解决当地饮用水修建 的水柜
岩溶水特征产生的若干问题
四、岩溶水的化学特征
1、低矿化（M<0.5g/L） 2、HCO3_Ca水
HCO3_Ca、Mg水（白云岩区）
3、与水交替强度有关：补给区低矿化；深部排 泄区M可达数克每升，水型转变为SO4_HCO3_Ca型 裸露型岩溶区：化学成分随雨量和流量变化呈有 规律的变化。 沉降盆地深部含水层中，M可达几十克每升，水 温达85~120℃。
液相 H2O H2CO3
H+ Ca2+
第一条途径： 水与气 HCO3增加 H +
CO3
2-
HCO3-
固相
CaCO3+H2O+CO2——Ca2++2HCO3水中碳酸平衡：H2CO3, HCO3- CO32-
第二条途径： 水与固
产生CO32-
CO2的参与是岩溶发育的另一重要前提，也是影响因素之一。[CO2来源：浅层
地下河管道
由表层岩溶带、浅部的岩溶管 道、岩溶洞穴、岩溶裂隙、岩 溶裂缝和岩溶孔隙等多种岩溶 空隙介质体组成的多重复合体 系，具有高度的非均质性。
岩溶介质中的地下水流动
旱季情况下
雨季情况下
运动特征：层流与紊流共生、有压与无压共存、运动方向的不 同步（局部与整体不一致）、缺乏统一的区域地下水水位
在横向上双重介质的双向流，造成水位面在不 同季节的变化：
岩溶化程度愈高，动态愈不稳定。为什么？
岩溶水动态曲线
南方——云南喷水洞地下暗河流量动态曲线
北方——山西广胜寺岩溶泉流量动态曲线
岩溶水的动态
南方岩溶水系统的几个其他特征：
1、不同地下河系统之间水位差异变化大，一般没有
统一区域地下水位；
2、补给资源与储存资源难以区分；
3、地下河水量动态变化特征与地表水流具有很好的
大气与土壤层]
一、岩溶发育的基本条件
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）
•地形条件-有利于汇集降水的地方。
•水文-------水流集中处溶蚀作用非常强烈。
•岩性构造-岩溶发育的两个必要条件。
•水交替条件--最活跃的因素，控制上述各因素。 可溶岩与非可溶岩相间分布时，在接近下伏非可 溶岩的界面上，可溶岩中岩溶格外发育。
二、影响因素
第二节 岩溶含水介质的演 化和分带性
一、岩溶发育的分异作用
岩溶水与孔隙水裂隙水最大的不同，就是其介质可以 被改造，水流特征不断变化，介质特征也不断变化。
2、岩石的透水性
——裂隙发育（初始裂隙）→岩溶系统 断层发育决定了→溶洞形成 如，云南丘北六郎河有三条规模巨大的暗河流向六郎洞泉， 这三条暗河都是沿大断层发育的 3、水的侵蚀性——？ ？ 从开放体系中的平衡（碳酸）过程来分析
4、水的流动性
开放体系中的方解石溶解的基本物理化学模式
大气
CO2
CO2( aq)
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
换，相互补给。
三、岩溶水的补给、排泄与动态
排泄—— 北方岩溶水－集中以岩溶大泉形式排泄； 南方岩溶水－主要以地下暗河、泉、基流形式排泄。
地苏地下河 出口
地苏地下河出口 附近落水洞
南方的岩溶地下河排泄成为地表水之源
岩溶水的动态
•动态 ——水位、水量、水温等要素随时间的变化 思考题－（仅考虑水位变化）： （1）与孔隙水、裂隙水比较，岩溶水的动态变化具有什 么特点？ （2）南方岩溶水与北方岩溶水比较，动态特征是什么？ • 动态特征 —— 变幅大、不稳定！
地下：溶孔、溶洞、暗河等。
岩溶水（喀斯特水）：赋存和运移在岩溶化地层中的地下水。 空间上分布集中，时间分布不均匀，变化迅速，
水质淡，易污染。
第一节
岩溶发育基本条件和影响 因素
一、岩溶发育的基本条件
发育的基本条件 （水与岩土两大类） 1、岩石的可溶性
可溶岩的成分与结构是控制岩溶发育的内因 溶解度：卤盐>硫酸盐>碳酸盐 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
演化：溶隙→溶道→溶道系统
溶蚀前
溶蚀后
可溶岩中的裂隙系统经溶蚀作用改造示意图
地下水流对介质的改造
过程 • • • • • • 水流愈来愈集中在少数通道中，少数通道则优先发展 介质改造过程也称为差异性溶蚀改造过程，其结果水 在这样的过程中，中后期伴随着机械破坏过程 溶蚀破坏与失稳破坏--垮塌物质部分由水流携带而走 大型溶洞形成中机械破坏起重要作用
一、岩溶含水层的含水介质特征
岩溶含水介质实 际上是尺寸不等 的空隙构成的多 级次空隙系统。 岩溶水水量分布 极不均匀、宏观 上统一的水力联 系与局部性水力 联系不好，是由 岩溶含水介质的 多级次性与不均 质性决定的。
双重含水介质
多重介质：
（1） 溶隙、微裂隙、层面等扩散流介质； （2）溶蚀大裂隙介质； （3）管道流介质。
3、水平循环带——地下水位以下的饱水带
4、深部循环带——当地侵蚀基准面以下
水平分带：
①河流中上游及远离河谷的分水岭地区，降水入渗后作垂直 运动，多发育垂直岩溶，如漏斗、落水洞、溶蚀竖井等。
②到达地下水面以后，水流作水平运动，形成水平溶洞。多 出现溶蚀洼地、孤峰等。
第三节
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； •演化初期－快速发展－停滞衰亡阶段； •不同演化阶段的岩溶水具有不同的特征； • 1.岩溶水的运动特征 • 2.岩溶水的补给、排泄与动态特征 • 3.岩溶水系统的边界特征
五、岩溶水的埋藏条件分类
1、裸露型岩溶水
以潜水为主。
2、覆盖型岩溶水 浅覆盖亚型（厚度<30米） 赋存潜水，有承压现象。 深覆盖亚型（厚度>30米） 赋存承压水和部分自流水。 3、埋藏型岩溶水 赋存承压水、自流水。
第四节
我国岩溶充水矿井主要水 文地质问题
一、矿井突水问题 （1）顶板突水 （2）底板突水 二、地面塌陷、岩溶塌陷 三、排供结合问题 （1）水害防治 （2）矿区供水

二、岩溶发育和岩溶水赋存的优势方位
1.厚层质纯灰岩分布区 2.断裂及其交汇部位 3.可溶岩与非可溶岩交接面附近 4.硫化矿床氧化带 5.河谷区深岩溶发育
二、岩溶发育和岩溶水赋存的优势方位
三、岩溶发育和岩溶水的分带性
垂直分带： 1、包气带（垂直入渗带）——最高地下水位以上 2、水位季节变动带（垂直水平交替带）——最高最低水 位之间地段
第十章
岩溶水
第一节 岩溶发育基本条件和影响 因素 第二节 岩溶含水介质的演化和分 带性 第三节 岩溶水的特征 第四节 我国岩溶充水矿井主要水 文地质问题
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
山水甲天下的桂林

烟雨漓江
塔山
九马山
象鼻山
岩溶水的奇特又使人无可奈何——消极不利
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
运动特征：层流与紊流共生、有压与无压共存、运动方向的不 同步（局部与整体不一致）、缺乏统一的区域地下水水位
三、岩溶水的补给、排泄与动态
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%
岩溶洞穴形成
为溶洞
流不断集中从而构造成为岩溶水系统——地下河系化
岩溶水系统演变过程
岩溶发育初期
乙河
甲河
乙河
甲河
局部岩溶水系统发育阶段
岩溶水系统演变过程
岩溶水系统的袭夺
乙河 甲河
乙河
甲河
统一地下河系的形成
•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
二、岩溶水的运动特征
岩溶水系统空隙网络的强烈非均质的特性所决定：
岩溶管道、岩溶洞穴、岩溶裂隙、
岩溶结构图示
岩溶裂缝和岩溶孔隙等
岩溶水运动特征： •层流与紊流共存 •有压与无压共存 •统一水流、孤立水流并存
•明流、伏流并存
运动特征图示
典型岩溶水系统结构概化图
地表水系
岩溶漏斗
岩溶沟谷 土壤层
表层岩溶带
相似性； 4、水位埋深变化很大－常常出现“结构性”缺水。
结构性缺水－
•资源型缺水；水质性缺水； •结构性缺水－天然水资源丰富、但因地质结构导致地 表常年性缺水