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利用高精度示踪技术和大功率充电法确定地下河系统的管道分布特征——以毛村地下河系统为例

韩凯 梁东辉 甘伏平 黄芬

韩 凯,梁东辉,甘伏平,等.利用高精度示踪技术和大功率充电法确定地下河系统的管道分布特征:以毛村地下河系统为例[J].中国岩溶,2021,40(5):884-893. doi: 10.11932/karst20210513
引用本文: 韩 凯,梁东辉,甘伏平,等.利用高精度示踪技术和大功率充电法确定地下河系统的管道分布特征:以毛村地下河系统为例[J].中国岩溶,2021,40(5):884-893. doi: 10.11932/karst20210513
HAN Kai,LIANG Donghui,GAN Fuping,et al.Utilizing high-precision tracer technology and high-powered mise-a-la-masse method to determine the pipeline distribution characteristics of underground river system: A case study in Maocun underground river system[J].Carsologica Sinica,2021,40(05):884-893. doi: 10.11932/karst20210513
Citation: HAN Kai,LIANG Donghui,GAN Fuping,et al.Utilizing high-precision tracer technology and high-powered mise-a-la-masse method to determine the pipeline distribution characteristics of underground river system: A case study in Maocun underground river system[J].Carsologica Sinica,2021,40(05):884-893. doi: 10.11932/karst20210513

利用高精度示踪技术和大功率充电法确定地下河系统的管道分布特征——以毛村地下河系统为例

doi: 10.11932/karst20210513
基金项目: 

国家自然科学基金重点项目“漓江流域岩溶碳循环与水循环耦合机制及模型研究” 41530316

国家自然科学基金重点项目“水力压裂时域电磁监测方法研究与综合应用” 42030805

中国地质科学院基本科研业务费专项项目“岩溶区复杂含水层地下河管道探测综合技术研究” YYWF201640

详细信息
    作者简介:

    韩凯(1987-),助理研究员,主要从事电磁法勘探方面的研究工作。E-mail:hankai@mail.cgs.gov.cn

    通讯作者:

    梁东辉(1990-),助理研究员,主要从事地震勘探方面的研究工作。E-mail:liangkarst@163.com

  • 中图分类号: P631.8

Utilizing high-precision tracer technology and high-powered mise-a-la-masse method to determine the pipeline distribution characteristics of underground river system: A case study in Maocun underground river system

Funds: 

 41530316

 42030805

 YYWF201640

  • 摘要: 由于岩溶发育的非均一性和复杂性,确定岩溶地下河流域范围及地下河管道的位置是非常困难的。高精度示踪技术可用来确定地下河管道的连通性及地下河流域大致范围;大功率充电法能够准确定位岩溶地下河管道的平面分布特征并追踪地下河系统的管道展布方向。综合高精度示踪技术和大功率充电法等成果,并结合地下河的地表出露特征和钻探等信息进行验证,查明毛村地下河系统的地下河管网分布特征及大致流域范围,探测技术方法组合成效显著。主要成果体现:在毛村地下河系统上游,存在多个地下河管道分支,且还存在一个未被发现的地下河管道,连通各地下河分支;在地下河系统中游径流区,地下河主管道接受周围山体的补给并与次级管道、岩溶裂隙带形成复杂的地下河网状系统;在地下河系统下游排泄区,地下河管道分支呈扇形向排泄点聚集。另外,大功率充电法探测结果显示灯明泉可能是毛村地下河系统的一个分支,但是两者之间的连通性较差,在雨季或水位上涨时,两者之间的联通性可能会有所改善。

     

  • 图  1  毛村地下河系统水文地质图及地下河分布图

    Figure  1.  Hydrogeological map and underground river distribution map of Maocun underground river system

    图  2  大功率充电法工作布置图及地下河管道分布图

    Figure  2.  Working layout of high-powered mise-a-la-masse method and distribution map of underground river pipelines

    图  3  电位及电位梯度曲线Fraser滤波前(a)后(b)对比图

    Figure  3.  Comparison of Fraser filtering of potential and potential gradient curves before (a) and after (b)

    图  4  1号测区大功率表充电法电位曲线(a)及电位梯度Fraser滤波曲线(b)图

    Figure  4.  Potential curves (a) and Fraser filtered potential gradient curves (b) in No.1 surveying area

    图  5  2号测区大功率表充电法电位曲线(a)及电位梯度Fraser滤波曲线(b)图

    Figure  5.  Potential curves (a) and Fraser filtered potential gradient curves (b) in No.2 surveying area

    图  6  3号测区大功率表充电法电位曲线(a)及电位梯度Fraser滤波曲线(b)图(1#充电点充电)

    Figure  6.  Potential curves (a) and Fraser filtered potential gradient curves (b) in No.3 surveying area (charging at 1# charging point)

    图  7  3号测区大功率表充电法电位曲线(a)及电位梯度Fraser滤波曲线(b)图(3#充电点充电)

    Figure  7.  Potential curves (a) and Fraser filtered potential gradient curves (b) in No.3 surveying area (charging at 3# charging point)

    图  8  L7线地质解释剖面图

    Figure  8.  Interpreted geological section of L7

    表  1  毛村地下河流域出露地层岩性表

    Table  1.   Outcrop lithology in Maocun underground river system

    地层时代地层组符号岩性
    第四系全新统Qh黏土、亚黏土、卵石和砾石
    石炭系下统岩关阶C1y白云质灰岩、泥晶灰岩
    泥盆系上统榴江组D3l硅质岩、灰岩
    泥盆系上统融县组D3r厚层块状灰岩、夹泥晶灰岩及白云质灰岩
    泥盆系中统东岗岭组上段D2d2灰岩、白云岩
    东岗岭组下段D2d1页岩、沙岩
    泥盆系中统应堂组D2i粉砂岩、页岩
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    表  2  丰水期示踪试验部署情况及试验结果

    Table  2.   Deployment and result of tracing experiments in wet season

    示踪路线示踪剂投放量/g接收点流量/Ls-1回收率(P)/%平均滞留时间(T)/h平均运移速度(V)/mh-1示踪结果
    A—B荧光素钠8029~3521.323.448.0连通
    C—D荧光素钠10040~8658.811.6142.2连通
    E—F荧光素钠50025~30043.514.595.9连通
    D—G荧光素钠500237~24922.86.7395.7连通
    F—G罗丹明B600237~24914.35.9403.0连通
    G—K荧光素钠1 500——0————未收到示踪剂
    H—I荧光素钠1 500900~1 05068.313.7229.0连通
    H—J荧光素钠1 500——0————未收到示踪剂
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    表  3  枯水期示踪试验部署情况及试验结果

    Table  3.   Deployment and result of tracing experiments in dry season

    示踪路线示踪剂投放量/g接收点流量/Ls-1回收率(P)/%平均滞留时间(T)/h平均运移速度(V)/mh-1示踪结果
    A—B荧光素钠351~7.52.676.814.6连通
    C—D荧光素钠403.2~7.626.086.119.2连通
    D—G罗丹明B6022~540————未收到示踪剂
    F—G荧光素钠5022~540————未收到示踪剂
    G—K荧光素钠140——0————未收到示踪剂
    H—I荧光素钠14072~9333.0198.018.2连通
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    表  4  ZK1~ZK4钻孔资料表

    Table  4.   Drilling data of ZK1~ZK4

    钻孔编号孔口高程水位高程钻孔深度/m地层岩性
    ZK1219.3203.20~5Qh黏土
    5~35D3r裂隙灰岩
    35~50D3r破碎灰岩
    ZK2225.0203.50~1.2Qh黏土
    1.2~21.2D3r裂隙灰岩
    21.2~21.9——地下河管道
    21.9~50.0D3r裂隙灰岩
    ZK3225.4203.40~1.2Qh黏土
    1.2~20.8D3r裂隙灰岩
    20.8~22.2——地下河管道
    22.2~50.0D3r裂隙灰岩
    ZK4226.2203.40~0.9Qh黏土
    0.9~50.0D3r角砾岩
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  • 收稿日期:  2021-03-30
  • 刊出日期:  2021-10-25

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