岩溶地下河探测与评价

第1章 岩溶地下河及其科学问题 1

1.1 我国南方岩溶地下河及其分布 1

1.1.1 岩溶地下河分布 1

1.1.2 地下河水资源开发利用现状 2

1.2 地下河管道结构和水流运动复杂性 3

1.2.1 地下河管道结构复杂性 3

1.2.2 地下河管道水流运动复杂性 4

1.3 地下河管道水评价模型研究进展 5

1.3.1 多重含水介质岩溶地下水评价方法 5

1.3.2 国外主要软件及应用进展 6

1.3.3 国内研究和应用进展 7

第2章 典型地下河自然条件 8

2.1 寨底岩溶地下河系统自然条件 8

2.1.1 人文地理 8

2.1.2 地层及构造 9

2.1.3 寨底岩溶地下河系统 11

2.2 鱼泉岩溶地下河系统自然条件 14

2.2.1 人文地理 14

2.2.2 地层和构造 15

2.2.3 鱼泉地下河系统 17

2.3 万华岩岩溶地下河系统自然条件 22

2.3.1 人文地理 22

2.3.2 地层与构造 24

2.3.3 万华岩地下河系统 26

2.4 大小井岩溶地下河系统自然条件 29

2.4.1 人文地理 29

2.4.2 地层与构造 32

2.4.3 大小井地下河系统 33

第3章 地下河示踪及探测 39

3.1 示踪方法 39

3.1.1 化学离子类示踪剂 39

3.1.2 荧光类示踪剂 40

3.1.3 示踪剂投放量估算 41

3.1.4 示踪剂投放方法 41

3.1.5 示踪结果分析和应用 42

3.2 地下河示踪 44

3.2.1 万华岩地下河示踪 44

3.2.2 鱼泉地下河示踪 49

3.2.3 大小井地下河示踪 52

3.2.4 寨底地下河示踪 55

3.3 浓度曲线分析管道结构及案例 62

3.3.1 钓岩管道结构分析 63

3.3.2 水牛厄管道结构分析 66

3.4 回收强度曲线分析管道结构及案例 68

3.4.1 回收强度曲线分析方法 68

3.4.2 回收强度曲线管道结构分析实例 68

3.4.3 浓度和回收强度曲线分析方法适用范围 70

3.5 水动力场方法分析管道结构及案例 70

3.5.1 水力梯度与水位变化关系 72

3.5.2 管道垂直方向结构分析 73

3.6 水化学场方法分析管道结构及案例 74

3.6.1 案例区水文地质条件 74

3.6.2 水化学特征及地下河管道判别 76

3.7 温度场方法分析管道结构及实例 78

3.7.1 地质背景及问题 78

3.7.2 温度场及水文地质意义 78

3.8 示踪材料及对比 82

3.8.1 钼酸铵、钨酸钠及食盐示踪剂对比 82

3.8.2 荧光素钠和罗丹明B 示踪剂对比 83

3.8.3 示踪材料对比结果 86

第4章 地下河动态监测 87

4.1 地下河监测管理系统 87

4.2 地下河监测网 88

4.2.1 寨底地下河监测网 88

4.2.2 鱼泉、大小井及万华岩地下河监测网 92

4.2.3 地下河出口流量监测与计算 97

4.3 监测仪器常见问题及维护 101

4.3.1 压力式水位计常见问题及维护 101

4.3.2 水质仪和雨量计常见问题及维护 104

第5章 地下空间气压微动态特征 106

5.1 空气压力与地下河动态监测关系 106

5.1.1 水位监测与气压关系 106

5.1.2 地下空间环境与气压关系 107

5.2 寨底地下河地下空间气压气温动态特征 108

5.2.1 监测区域自然条件 108

5.2.2 地下气压变化特征 109

5.2.3 地下气温变化特征 112

5.3 万华岩旅游洞穴内气压动态特征 114

5.3.1 气压动态监测 114

5.3.2 洞内气压变化特征 114

第6章 地下河水化学动态特征 118

6.1 寨底地下河水化学动态特征 118

6.1.1 寨底地下河出口水化学动态 118

6.1.2 水化学类型及其分布 123

6.1.3 R 型因子多元统计分析 126

6.1.4 硝酸盐微污染特征及其来源分析 129

6.2 万华岩地下河水化学动态特征 134

6.2.1 万华岩地下河出口水化学动态 134

6.2.2 水化学类型及季节性变化 136

6.2.3 多元统计因子分析和聚类分析 139

6.3 鱼泉地下河水化学动态特征 143

6.4 大小井地下河水化学动态特征 147

第7章 地下河水位和流量动态特征 153

7.1 寨底地下河动态特征 153

7.1.1 不同含水介质水位动态特征 153

7.1.2 水位季节性变化及其降水响应特征 155

7.1.3 流量时空变化特征 158

7.2 鱼泉地下河动态特征 159

7.3 万华岩地下河动态特征 160

7.4 大小井地下河动态特征 162

7.4.1 地下河管道典型水文动态类型 162

7.4.2 水位剧烈变化及成因分析 165

7.4.3 流量变化系数及洪峰运动速度 167

7.5 地下河流量衰减系数及对比 169

第8章 地下河水资源量计算 173

8.1 入渗系数和径流模数 173

8.1.1 峰从洼地区入渗系数和径流模数 173

8.1.2 溶蚀丘陵区入渗系数和径流模数 177

8.1.3 深切峡谷区入渗系数和径流模数 181

8.1.4 大小井地下河入渗系数和径流模数 182

8.2 典型地下河水资源量计算 185

第9章 地下河系统模型模拟 187

9.1 Modflow 模型模拟 187

9.1.1 Modflow 和CFP、Drain 模型 187

9.1.2 地下河出口局部区域模型模拟及对比 188

9.1.3 寨底地下河系统模型模拟 191

9.2 SWMM 模型模拟 197

9.2.1 SWMM 模型原理 197

9.2.2 模型概化和模拟数据 200

9.2.3 模拟结果与讨论 208

第10章 地下河管道流模型讨论 211

10.1 高压管流运动特征 211

10.1.1 地下河管道水位动态快速响应特征 211

10.1.2 地下河管道流速变化规律 213

10.1.3 水位响应速度平均流速对比 214

10.2 Darcy￣Weisbach 管道流模型适宜性讨论 215

第11章 地下河管道空间和库容计算 217

11.1 寨底地下河管道空间及库容评价 217

11.1.1 地下河管道空间及库容计算方法 217

11.1.2 计算结果 219

11.2 岩溶发育强度定量评价 220

11.2.1 寨底地下河系统岩溶发育强度评价 221

11.2.2 溶蚀速率计算结果及比较 226

参考文献 228

图版 2100433B

该书以自然资源部中国地质调查局下达的“西南典型岩溶地下河调查与评价”项目成果及不同类型岩溶区的地下河为背景撰写而成。总结了地下河动态自动化监测及其常见监测问题处理方法、地下河示踪和管道识别方法、化学离子和颜料两大类多种示踪剂的特性和使用方法。总结了地下河水位、流量、水化学、管道内气压等动态特征及其相互关系；开展了地下河系统水资源量和岩溶发育强度评价，以及地下河管道空间体积及库容评价。阐述了流速和响应速度存在差异的岩溶地下河独特水文地质现象，讨论了Modflow-CFP、SWMM模型和管道水头损失理论在地下河系统模拟应用的局限性和适宜性。

该书对水文地质、环境地质及地质工程、环境保护等领域的科研工作者、大专院校师生、工程技术及其专业管理人员有一定参考和指导意义 。

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