中国岩溶

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樊柱军, 刘志伟, 王纪元, 张勇, 黄奇波, 李腾芳

, doi: 10.11932/karst2026y008

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101

67

摘要:
岩溶地区水库的渗漏问题受多重复杂因素影响，渗漏量定量预测评价一直是工程地质领域的难点问题。传统评价方法难以有效处理多源异质数据间的非线性关系，而机器学习算法凭借其强大的数据挖掘和模式识别能力，在水库渗漏评价中展现出显著优势。本研究构建了基于随机森林（RF）、人工神经网络（ANN）和支持向量机（SVM）的岩溶水库渗漏预测模型，通过对比分析发现三种模型均能取得较好的预测效果。其中，随机森林模型表现出最优的预测性能，在训练和验证阶段，其模拟值与实测值具有高度一致性，能够精确捕捉渗漏量的动态变化规律。该模型不仅预测精度高，且稳定性好，可作为岩溶地区水库渗漏评价的首选预测模型。优选出岩体渗漏性、断层发育程度、渗漏通道形态、水动力条件4个指标为水库渗漏的主要的影响因子。本研究为岩溶地区水库渗漏风险评估提供了新的技术手段和支撑。

叶普曲高寒岩溶流域水化学特征及水质评价

廖红为, 贺丽, 王雨, 王艳, 刘海永, 潘晓东, 黄奇波, 李腾芳, 邹昌霈, 任坤, 马俊飞, 吴华英

, doi: 10.11932/karst2025y024

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99

74

摘要:
高寒岩溶水作为亚洲水塔的重要组成部分，其水质是青藏高原可持续发展最重要的环境问题之一。文章选取拉萨河流域北侧叶普曲岩溶流域为研究对象，开展流域地表水、地下水水化学特征及水质评价研究，运用水化学分析、主成分分析、单因子评价和综合污染指数评价进行研究，结果表明叶普曲岩溶流域水体中Ca²⁺、HCO$_3^{-}$的毫克当量百分数均大于对应阴阳离子的50%，岩溶地下水和地表水水化学类型为HCO₃-Ca和HCO₃·SO₄-Ca型；离子平衡图分析表明地表水以方解石溶解、方解石与白云石共同溶解作用的占比为83%、17%；地下水以方解石溶解、方解石和白云石共同溶解的占比为67%、33%。岩石风化溶解作用是控制是水化学组成的主要机制，此外还伴有阳离子交换作用。叶普曲岩溶流域水质分析表明单因子评价分析的21组水样中Ⅲ类水占86%，Ⅳ和Ⅴ类水占14%，综合污染指数评价结果表明研究区为优质水。TN是单因子评价中的关键指标参数，水体中超标指标参数氮主要来自化肥输入。主成分分析表明研究区水质主要受3个主因子控制：人类活动、天然地层背景值以及二者的复合影响。

中国洞穴石笋铀含量分布及其影响因素研究

裴雯, 黄釜源, 殷建军, 唐湘玲

, doi: 10.11932/karst2025y011

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335

78

摘要:
石笋铀含量是石笋年代学研究的重要指标，关系到年代学的准度和精度。但石笋的铀含量受什么因素控制，目前认识仍有限。文章旨在探究中国洞穴石笋铀含量的时空分布特征及关键影响因素，为同行筛选合适铀含量的石笋样品提供参考，进而减少石笋资源的浪费。文章收集并分析了国内已发表的114个洞穴石笋样品的数据，通过分析石笋样品的空间分布格局以及铀含量的时间演变特征，探讨了区域地质构造背景、洞穴围岩岩性、石笋矿物相以及石笋发育的水文气候条件等因素对石笋铀含量的影响。分析结果表明：（1）中国已发表的石笋记录，铀含量主要分布在0.5×10⁻⁶~10×10⁻⁶之间，其中1×10⁻⁶~10×10⁻⁶高铀含量的石笋主要分布在黔渝鄂湘交界中生代及之前的石灰岩地层中的岩溶洞穴内；（2）当石笋矿物相为方解石时，发育在白云岩中的石笋铀含量比灰岩中的铀含量要高；（3）围岩或地层中含有一定的白云岩是高铀含量的文石石笋易出现的重要因素；（4）石笋铀含量与区域水文气候条件存在显著相关性，且与石笋生长速率成正相关关系，即温暖湿润的气候条件下，石笋铀含量较高，寒冷干旱的气候条件下铀含量较低；（5）特殊地质结构，如含煤、围岩侵入等是造成部分洞穴石笋高铀含量的原因。研究进一步深化了对石笋铀含量变化规律的认识，为今后筛选高铀含量石笋样品提供了理论依据和实践指导。

人类活动影响下亚热带岩溶河流水化学驱动机制与化学风化增强机制——以滃江流域为例

王松, 刘凡, 侯涛, 周振钊, 李明, 王子博, 陈坚庆, 郭芳

, doi: 10.11932/karst2025y031

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109

77

摘要:
为探讨高强度人类活动干扰下河流的水化学驱动机制及化学风化增强机制，以珠江水系北江一级支流滃江流域为研究对象，综合运用水化学和同位素图解，以及离子比值等方法，分析人类活动对亚热带季风气候区岩溶河流水化学的影响，使用外源阳离子干扰条件下的离子来源解析方法，剖析人类活动对水文地球化学的响应特征和风化过程的驱动作用，并揭示对化学风化的增强机制。结果表明，枯水期地下水对河流的补给比例增大，水化学呈现蒸发浓缩效应；碳酸盐岩风化主导水化学离子组成，人类活动的贡献在枯水期显著增加；计算得出流域化学风化速率为78.7 t·km⁻²·a⁻¹，定量揭示硫酸的参与使风化速率提升了19.8%。本研究系统分析了高强度人类活动与地质背景、季节性水文变化之间的复杂协同作用，揭示了人类活动干扰下的流域水化学驱动机制和化学风化增强机制，为亚热带岩溶流域的地球化学循环提供科学参考。

湘西南典型煤矿区地表水和地下水水化学特征及控制因素

许真, 郑杰, 戴亮亮, 李腾

, doi: 10.11932/karst2026y006

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103

74

摘要:
为探究湘西南典型煤矿区地表水和地下水水化学特征和控制因素，采集13组地下水（含4组矿井水）和16组地表水样品，采用数理统计方法、Piper三线图、Gibbs图以及离子比例系数等多元分析手段，对湘西南典型煤矿区地表水和地下水的水文地球化学特征进行了系统分析，并探讨了其水化学特征的空间演变特征。结果表明，湘西南典型煤矿区地表水和地下水呈弱碱性，水化学主导类型为HCO₃·SO₄−Ca型水。研究区地表水系主要水化学指标呈现石桥溪（北支）＞石燕溪（下游）＞石井溪（南支）的空间分布格局，而pH和${\rm{HCO}}_3^{-}$浓度则呈相反趋势。分析表明，南支石井溪未受到矿井水明显影响，水化学类型为HCO₃·SO₄−Ca型。北支石桥溪受矿井水影响明显，水化学类型为SO₄−Ca型。岩石风化溶解作用和人类活动两大因素控制着研究区水化学演化。水岩作用以碳酸盐矿物的溶解为主，碳酸盐岩的溶解制约Ca²⁺、Mg²⁺和${\rm{HCO}}_3^{-}$等离子的变化，${\rm{SO}}_4^{2-}$主要来源于石炭系梓门桥组灰岩层石膏夹层溶解和煤系地层中硫铁矿氧化。地表水和地下水中Cl⁻、${\rm{NO}}_3^{-}$主要是来源于生活污水和农业活动。本研究阐明了湘西南典型煤矿区地表水和地下水水化学演化特征及其驱动机制。多指标综合分析矿井水对区域地表水和地下水水化学演变规律提供了较为系统的方法，可为类似区域研究提供借鉴。

综合物探法在献县地热田靶区优选中的应用

任小庆, 高小荣, 许勇, 刘健, 汪浩, 孙彩霞, 卢星辰, 郑若思, 宋现龙, 陈冲

, doi: 10.11932/karst2026y002

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141

82

摘要:
献县被誉为“华北地区最大的地热富集区”，中低温地热资源丰富。为解决献县东南区块深部地热资源分布及控热构造发育认识不足的问题，支撑基岩裂隙型热储规模化开发，本文采用大地电磁测深法（MT）与微动探测法相结合的综合物探技术，对研究区地层、断裂及热储特征展开勘查与解译，并结合钻探数据验证成果可靠性。研究区位于渤海湾盆地沧县隆起-献县凸起北部，4000 m以浅地层自上而下涵盖新生界、中生界、古生界及中上元古界。野外工作中，大地电磁法测深布设5条剖面（总长28.67 km，60个测点），采用V8电法仪记录正交电磁场分量，通过一维（Bostick）、二维（RRI、Occam）等多方法反演获取电性结构；微动探测布设1条剖面（长8.54 km，19个测点），利用EPS-D10宽频地震仪提取瑞雷波频散曲线，反演地下横波速度结构，两种方法相互约束以降低物探多解性。结果表明：一是识别出6条次级断裂及破碎发育带，主要分布于研究区西北部，断裂带附近裂隙发育，为地热流体运移提供通道，可作为重点钻探靶区；二是明确主要地层顶底板埋深，新生界第四系底界埋深415~471 m、新近系底界980~1420 m，中上元古界蓟县系雾迷山组顶界埋深980~1430 m，且地层呈现“西北埋藏深、东南埋藏浅”的分布特征；三是揭示地温梯度规律，新生界、中生界增温率最大（新生界地温梯度3.5~4.0 ℃·(100 m)^-1），进入基底中上元古界后增温放缓，基岩地温梯度1~1.5 ℃·(100 m)^-1，蓟县系雾迷山组热储中部温度70~80 ℃，西北向东南逐渐降低；四是圈定适宜与较适宜地热开采区，中上元古界蓟县系岩溶裂隙热储全区分布，热储厚度500~600 m，涌水量57~140.19 m³·h^-1，单位涌水量0.266~8.67 m³·(h·m)^-1。通过钻凿献县东南探采1井（井深2508 m，水温70 ℃，水量100 m³·h^-1）验证，物探解译的地层层序、埋深与实钻数据吻合度高。研究证实，大地电磁测深法与微动探测法的联合应用可有效刻画地热地质结构，成果可为献县地热资源科学开发及区域“双碳”目标实现提供技术支撑。

西藏南部叶普曲流域水化学和同位素初步研究

任坤, 王艳, 刘海永, 王雨, 吴华英, 曾洁, 彭聪, 潘晓东, 兰干江, 唐薇薇, 蒋丹丝

, doi: 10.11932/karst2026y004

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117

78

摘要:
研究典型流域水化学和同位素组成对青藏高原水资源保护具有重要意义。本研究以青藏高原南部叶普曲为例，系统采集了泉水、河流、雨水和冰雪融水，分析其水化学和同位素组成，剖析流域水循环和岩石风化机制。结果表明：（1）泉水和河流水化学类型以Ca-HCO₃型为主（占88%），其次为Ca-HCO₃·SO₄（占12%）。（2）利用氢氧同位素分割径流，得到冰雪融水和雨水对泉水的贡献分别为84%和16%；河流水补给来源中冰雪融水和地下水占68%，雨水占32%。（3）大气降水、碳酸盐岩和硅酸盐岩风化是流域水体溶质主要来源；硫酸和碳酸共同参与流域岩石风化，其中硫酸分别贡献泉水和河流阳离子总量的53%和52%。（4）泉水氘过量参数d值分布分散，揭示流域多数泉水属于独立的水文地质单元；河流分布集中，表明河流补给来源较泉水稳定。研究明确了叶普曲地下水和地表水水化学特征及成因机制，指出了硫化物氧化产酸对岩石风化的贡献，丰富了青藏高原流域水和物质循环理论研究，有利于地表水和地下水资源的保护和合理开发。

基于声纳探测技术的矿山深部开采中地下水渗流参数研究

黄海龙, 卢家燕, 江凡, 杨鹏帅

, doi: 10.11932/karst2025y023

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144

76

摘要:
水文地质参数的准确获取是制约深部开采矿山水害防控的关键因素之一。以广西盘龙铅锌矿区为研究对象，采用三维声纳渗流探测技术，获取了矿区东西两侧测孔内的地下水渗流速度、渗流方向、渗流量、渗透系数等水文地质参数，分析了水文地质参数的孔内空间分布特征，揭示了矿区地下水的主要来源。研究结果表明：声纳渗流探测技术能够准确探明深埋岩溶含水层沿深度方向上的渗流速度、渗流方向、渗透系数、渗透流量等参数的变化特征，并准确预测矿区东侧水22测孔在−25 m—−78 m及−85 m高程以下，矿区西侧SK4测孔在−90 m高程以下存在地下水径流通道；矿区已探明的总渗透流量为6494.31 m³/d，仅占矿区日常排水量的1/3，其中矿区东侧和西侧的地下水渗透流量分别占总渗透流量的58%和42%；声纳渗流探测技术受限于测孔位置的布设，采用关键测孔（揭示主要径流通道的钻孔）开展探测工作有助于提高矿区涌水量预测的精准度。

滇西北衙矿区开采影响下的岩溶地下水水化学演化作用

和祥, 杨超, 董学兰, 郭小娇, 杨海峰, 李嘉怀, 杨峰霁

, doi: 10.11932/karst2025y026

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111

74

摘要:
为探究矿业活动对地下水化学演化的影响及矿坑充水水源变化，本研究以云南省北衙矿区岩溶地下水为研究对象，基于2010—2023年共采集水样97件，运用 Piper 三线图、离子比例系数等方法，对北衙矿区岩溶水化学演化规律及矿坑充水水源类别进行了讨论。结果表明：受矿山开采扰动影响，矿坑水整体TDS、Na⁺、${\rm{SO}}_4^{2-}$、${\rm{NO}}_3^{-}$浓度有升高趋势，水化学类型从碳酸钙水向硫酸钙、硫酸钠水演化。矿坑水发生了明显的混合作用，浅层地下水属HCO₃-Ca·Mg水或 HCO₃- Mg·Ca水，构造带及深层地下水属SO₄-Na·Ca水、HCO₃-Na水；灰岩与斑岩体接触带岩溶水属HCO₃·SO₄-Na、HCO₃-Na水。水体中Ca²⁺、Mg²⁺和${\rm{HCO}}_3^{-}$主要由碳酸盐矿物的溶解作用形成，Na⁺则源自含钠矿物的风化溶解过程以及深部低温热水，${\rm{SO}}_4^{2-}$则是由金属硫化物氧化作用产生的，第四系孔隙水${\rm{NO}}_3^{-}$受开采爆破及农业生产影响。研究区岩溶水化学受矿床开采、混合作用和水-岩相互作用控制，矿业活动是岩溶水系统中水化学特征变化的主要影响因素。

南方岩溶区大气水、地表水和地下水转化特征及监测评价方法

王宇

, doi: 10.11932/karst2026y005

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115

18

摘要:
我国大气水、地表水、地下水单项监测系统跻身国际领先行列，但“三水”转化环节的监测评价较薄弱，成为水资源一体化调查评价的短板。本文通过资料收集整理与综合研究，分析论述了南方岩溶区深切峡谷流域、浅切宽谷流域、山间盆地流域的“三水”转化特征，以及转化过程和关键界面。系统阐述了监测站点布局、监测评价原则与方法。研究指出，“三水”转化监测布局需兼顾共性与差异性，深切峡谷流域应重点加强沟谷控制下的快速转化过程监测；浅切宽谷流域应强化地表与地下交织的反复转化过程监测；山间盆地流域应重点关注边缘输入、内部交替、盆底输出的转化过程监测。“三水”转化监测评价应融合传统与现代方法，推广应用新技术，因各类方法均有优劣，实践中需组合使用、相互校验，以弥补单一方法的局限。

重庆奉节羊圈河流域岩溶水文地质条件评价及成库渗漏分析

吴建, 秘向丽, 兰梦

, doi: 10.11932/karst2025y014

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1513

54

摘要:
重庆奉节羊圈河流域地形陡峭，岩溶水文地质条件复杂，岩溶渗漏成为抽水蓄能电站建设的突出问题。本文利用地质调查测绘、水文地质试验、岩溶水系统分析、数值模拟以及解析计算等多种方法，评价了羊圈河流域岩溶水文地质条件，系统地分析了羊圈河成库过程中岩溶渗漏类型、渗漏位置、渗漏通道以及渗漏量。结果表明：羊圈河流域岩溶主要集中在碳酸盐岩高纯度带、构造裂隙发育带、排泄基准面附近，且发育程度随地表深度的增加而逐渐降低，形成了表部岩溶强发育和内部岩溶弱发育的双重壳核结构；岩溶水系统为典型的西南背斜山地岩溶裂隙−管道−地下河类型，在空间上可划分为背斜−强岩溶型、向斜−强岩溶型和向斜−中等岩溶型三类；羊圈河成库过程中在坝基和左右岸可能发生溶隙型、管道型以及管道-裂隙型三种渗漏类型；解析解和数值模拟结果表明羊圈河成库过程中可能会发生严重的坝基和绕坝渗漏，亟需高效合理的防渗控制措施来处理左右岸岩溶地下水管道系统以达到建坝成库条件。

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