• 全国中文核心期刊
  • 中国科技核心期刊
  • 中国科学引文数据库收录期刊
  • 世界期刊影响力指数(WJCI)报告来源期刊
  • Scopus, CA, DOAJ, EBSCO, JST等数据库收录期刊

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于滇中典型紧窄单斜岩溶水系统特征的隧洞涌水条件分析

黄盛财 成建梅 巴净慧 李仲夏 徐文杰 王研

黄盛财,成建梅,巴净慧,等. 基于滇中典型紧窄单斜岩溶水系统特征的隧洞涌水条件分析[J]. 中国岩溶,2023,42(3):528-537 doi: 10.11932/karst20230305
引用本文: 黄盛财,成建梅,巴净慧,等. 基于滇中典型紧窄单斜岩溶水系统特征的隧洞涌水条件分析[J]. 中国岩溶,2023,42(3):528-537 doi: 10.11932/karst20230305
HUANG Shengcai, CHENG Jianmei, BA Jinghui, LI Zhongxia, XU Wenjie, WANG Yan. Analysis of tunnel inflow conditions based on the characteristics of typical tight-narrow monoclinic karst water system in the central Yunnan Province, China[J]. CARSOLOGICA SINICA, 2023, 42(3): 528-537. doi: 10.11932/karst20230305
Citation: HUANG Shengcai, CHENG Jianmei, BA Jinghui, LI Zhongxia, XU Wenjie, WANG Yan. Analysis of tunnel inflow conditions based on the characteristics of typical tight-narrow monoclinic karst water system in the central Yunnan Province, China[J]. CARSOLOGICA SINICA, 2023, 42(3): 528-537. doi: 10.11932/karst20230305

基于滇中典型紧窄单斜岩溶水系统特征的隧洞涌水条件分析

doi: 10.11932/karst20230305
基金项目: 国家自然科学基金项目(42172278)
详细信息
    作者简介:

    黄盛财(1996-),男,硕士研究生,研究方向为岩溶水文地质。E-mail:hsccug@163.com

    通讯作者:

    成建梅(1971-),女,教授,主要从事地下水水流和污染数值模拟方面的教学与科研工作。E-mail:jmcheng@cug.edu.cn

  • 中图分类号: P641;U456

Analysis of tunnel inflow conditions based on the characteristics of typical tight-narrow monoclinic karst water system in the central Yunnan Province, China

  • 摘要: 中国西南地区分布着大面积的碳酸盐岩,地层和构造的空间组合结构差异形成了多种复杂而各具特色的岩溶水系统。当隧洞穿越岩溶水系统时,涌水问题表现各异,涌水条件难以识别,这一直是隧洞工程建设面临的重要挑战。滇中引水工程小扑隧洞隧址区发育线状延伸、紧密互层的可溶与非可溶岩地层,构成典型的紧窄单斜岩溶水系统。文章细致梳理研究区岩溶水系统特征的控制性因素,结合地下水监测信息和水化学特征识别小扑隧洞的涌水条件。结果表明:紧窄单斜构造影响了岩溶发育的空间格局和地下水的径流及转换方式,控制着含水层介质发育和地下水补径排分布的特征,进而可将研究区细分为4个特征各异的小尺度岩溶水系统。小扑隧洞不同段穿越的岩溶水系统特征差异较大,隧洞涌水经历的水文地球化学作用过程不尽相同,综合认为隧洞1#洞段涌水来源于暗河管道,2#洞段涌水为揭露岩溶裂隙所致,补给高程分别为2 165.4 m和2 234.69 m,并初步确定各自的充水水源补给范围。研究结果可为后续隧洞防排水工程方案设计以及突涌水灾害防治提供依据。

     

  • 图  1  研究区水文地质略图及小扑隧洞位置

    Figure  1.  Sketch map of hydrogeology and location of Xiaopu tunnel in the study area

    图  2  滇中典型紧窄单斜岩溶水系统结构示意图

    a-裸露–覆盖隙–管流集中排泄型 b-裸露管流集中排泄型 c-裸露–覆盖隙流复合排泄型 d-裸露隙流集中排泄型

    Figure  2.  Schematic diagram of the typical tight-narrow monoclinic karst water system in central Yunnan Province

    a.bare-covered fissure flow and conduit flow with concentrated discharge, b.bare conduit flow with concentrated discharge, c.bare-covered fissure flow with multiplex discharge, d.bare fissure flow with concentrated discharge

    图  3  小扑隧洞沿线水文地质剖面图

    Figure  3.  Hydrogeological profile along Xiaopu tunnel

    图  4  a-地下水中Ba2+质量浓度沿地下水流向变化曲线,b-小扑隧洞涌水δD-δ18O关系图

    N- 对门-大梨园-牛恋村岩溶水系统 J-偏头山-鲁纳村-金线洞岩溶水系统 W- 王家湾-青菜村-干硐村岩溶水系统 L- 三印村-龙潭村岩溶水系统

    Figure  4.  a-Variation curves of mass concentration of Ba2+ in the groundwater flow direction; b-Plot of δD-δ18O in water inflow of Xiaopu tunnel

    N.Duimen-Daliyuan-Niuliancun karst water system; J.Piantoushan-Lunacun-Jinxiandong karst water system; W. Wangjiawan-Qingcaicun-Gandongcun karst water system; L. Sanyincun-Longtancun karst water system

    表  1  紧窄单斜小尺度岩溶水系统特征

    Table  1.   Characteristics of the tight-narrow monoclinic karst water system at a small scale

    岩溶水系统名称对门-大梨园-牛恋村王家湾-青菜村-干硐村偏头山-鲁纳村-金线洞三印村-龙潭村
    特征裸露-覆盖隙-管流集中排泄型裸露管流集中排泄型裸露-覆盖隙流复合排泄型裸露隙流集中排泄型
    岩溶含
    水系统
    含水岩组二叠系阳新组、泥盆系-
    石炭系、震旦系灯影组
    二叠系阳新组、泥盆系-石炭系震旦系灯影组、陡山沱组
    含水介质溶隙、溶管溶管裂隙、溶隙
    空间结构单斜、陡倾
    岩溶水
    流系统
    补给方式集中贯入分散入渗
    补给特点量大、集中、迅速连续、面广
    径流方式顺岩层走向集中流顺岩层走向散流四周散流
    径流面积25.6 km215 km223.4 km213.9 km2
    排泄方式集中排泄集中排泄和湖盆排泄
    带分散排泄
    集中排泄
    排泄高程1 886~1 932 m2 149 m1 890 m2 105~2 114 m
    泉成因溢流溢流侵蚀溢流、侵蚀
    动态特征季节性、水文响应快水量稳定、水文响应滞后
    岩溶水系统边界岩性界线、分水岭、滇池南岸岩性界线、分水岭岩性界线、分水岭、滇池南岸岩性界线、分水岭
    下载: 导出CSV

    表  2  小扑隧洞区水样的水化学测试结果

    Table  2.   Hydrogeological test results of water samples in Xiaopu tunnel area

    编号取样位置Ca2+Mg2+Ba2+${\rm{HCO}}_3^{-}$TDS舒卡列夫水
    化学分类
    mg·L−1
    N1对门-大梨园-牛恋村岩溶水系统7.673.710.001 918.332HCO3·SO4-Ca·Mg·Na
    N231.6510.480.007 648.8100HCO3-Ca·Mg
    N3143.5036.190.060 097.6385HCO3·SO4-Ca·Mg
    J1偏头山-鲁纳村-金线洞岩溶水系统10.802.460.003 3115.9222HCO3-Ca·Na
    W1王家湾-青菜村-干硐村岩溶水系统12.014.870.012 630.545HCO3·SO4-Ca·Mg
    W213.408.260.003 718.359HCO3·SO4·Cl-Mg·Ca
    W314.990.040 1
    W443.9019.330.112 279.3147HCO3·SO4-Ca·Mg
    L1三印村-龙潭村岩溶水系统55.3920.260.003 6134.2208HCO3-Ca·Mg
    L213.491.040.004 051.3102HCO3-Ca
    SD11#洞段涌水51.2618.220.018 581.8172HCO3·SO4-Ca·Mg
    SD22#洞段涌水40.3418.920.006 285.4134HCO3-Ca·Mg
    注:“−”未检测。
    Note: "−" Not detect.
    下载: 导出CSV

    表  3  隧洞涌水补给高程计算结果

    Table  3.   Calculation results of the recharge elevation of tunnel water inflow

    项目δDVSMOW/‰δ18OVSMOW/‰推算补给高程/m
    1#洞段涌水−87.12−11.82165.4
    2#洞段涌水−89.05−11.982234.6
    下载: 导出CSV
  • [1] 中国科学院地质研究所岩溶研究组. 中国岩溶研究[M]. 北京: 科学出版社, 1979.

    Karst Research Group, Institute of Geology, Chinese Academy of Sciences. Karst research in China[M]. Beijing: Science Press, 1979.
    [2] 刘训, 李廷栋, 耿树方, 游国庆. 中国大地构造区划及若干问题[J]. 地质通报, 2012, 31(7):1024-1034.

    LIU Xun, LI Tingdong, GENG Shufang, YOU Guoqing. Geotectonic division of China and some related problems[J]. Geological Bulletin of China, 2012, 31(7):1024-1034.
    [3] 王宇. 断陷盆地岩溶水赋存规律[M]. 昆明: 云南科技出版社, 2003.

    WANG Yu. Storage rule of karst water in fault basin[M]. Kunming: Yunnan Science and Technology Press, 2003.
    [4] 蒋忠诚, 夏日元, 时坚, 裴建国, 何师意, 梁彬. 西南岩溶地下水资源开发利用效应与潜力分析[J]. 地球学报, 2006(5):495-502.

    JIANG Zhongcheng, XIA Riyuan, SHI Jian, PEI Jianguo, HE Shiyi, LIANG Bin. The application effects and exploitation capacity of karst underground water resources in Southwest China[J]. Acta Geoscientica Sinica, 2006(5):495-502.
    [5] 李潇, 漆继红, 许模. 西南典型紧窄褶皱小尺度浅层岩溶水系统特征及隧道涌水分析[J]. 中国岩溶, 2020, 39(3):375-383.

    LI Xiao, QI Jihong, XU Mo. Analysis on the characteristics of small-scale shallow karst water systems in typical tight-narrow folds and tunnel water inrush in Southwestern China[J]. Carsologica Sinica, 2020, 39(3):375-383.
    [6] 郭绪磊, 周宏, 罗明明, 黄琨, 况野, 曾圆梦, 陈一帆, 张苏雅. 黄陵穹隆周缘岩溶水流系统特征及成因[J]. 地质科技通报, 2022, 41(1):328-340.

    GUO Xulei, ZHOU Hong, LUO Mingming, HUANG Kun, KUANG Ye, ZENG Yuanmeng, CHEN Yifan, ZHANG Suya. Characteristics and genesis of karst water flow system around Huangling anticline[J]. Bulletin of Geological Science and Technology, 2022, 41(1):328-340.
    [7] 裴建国, 梁茂珍, 陈阵. 西南岩溶石山地区岩溶地下水系统划分及其主要特征值统计[J]. 中国岩溶, 2008, 27(1):6-10.

    PEI Jianguo, LIANG Maozhen, CHEN Zhen. Classification of karst groundwater system and statistics of the main characteristic values in Southwest China karst mountain[J]. Carsologica Sinica, 2008, 27(1):6-10.
    [8] 王宇, 张华, 张贵, 王波, 彭淑惠, 何绕生, 周翠琼. 喀斯特断陷盆地环境地质分区及功能[J]. 中国岩溶, 2017, 36(3):283-295.

    WANG Yu, ZHANG Hua, ZHANG Gui, WANG Bo, PENG Shuhui, HE Raosheng, ZHOU Cuiqiong. Zoning of environmental geology and functions in karst fault depression basins[J]. Carsologica Sinica, 2017, 36(3):283-295.
    [9] 罗明明, 周宏, 郭绪磊, 陈乾龙, 齐凌轩, 况野. 峡口隧道间歇性岩溶涌突水过程及来源解析[J]. 地质科技通报, 2021, 40(6):246-254.

    LUO Mingming, ZHOU Hong, GUO Xulei, CHEN Qianlong, QI Lingxuan, KUANG Ye. Processes and sources identification of intermittent karst water inrush in Xiakou tunnel[J]. Bulletin of Geological Science and Technology, 2021, 40(6):246-254.
    [10] 郭纯青, 田西昭. 岩溶隧道涌水量综合预测:以朱家岩岩溶隧道为例[J]. 水文地质工程地质, 2011, 38(3):1-8.

    GUO Chunqing, TIAN Xizhao. A comprehensive forecast of water inflow in karst tunnels: Exemplified by the Zhujiayan karst tunnel[J]. Hydrogeology & Engineering Geology, 2011, 38(3):1-8.
    [11] 常威, 谭家华, 黄琨, 程烯, 黄镇, 万军伟. 地下水多元示踪试验在岩溶隧道水害预测中的应用:以张吉怀高铁兰花隧道为例[J]. 中国岩溶, 2020, 39(3):400-408.

    CHANG Wei, TAN Jiahua, HUANG Kun, CHENG Xi, HUANG Zhen, WAN Junwei. Application of groundwater multi-element tracing tests to water hazard prediction of karst tunnels: An example of the Lanhua tunnel on the Zhangjiajie-Jishou-Huaihua high-speed railway[J]. Carsologica Sinica, 2020, 39(3):400-408.
    [12] Luo Mingming, Chen Zhihua, Criss Robert E, Zhou Hong, Huang He, Han Zhaofeng, Shi Tingting. Dynamics and anthropogenic impacts of multiple karst flow systems in a mountainous area of South China[J]. Hydrogeology Journal, 2016, 24(8):1993-2002. doi: 10.1007/s10040-016-1462-3
    [13] 张华, 王宇, 柴金龙. 滇池流域石漠化特征分析[J]. 中国岩溶, 2011, 30(2):181-186. doi: 10.3969/j.issn.1001-4810.2011.02.010

    ZHANG Hua, WANG Yu, CHAI Jinlong. Analysis on the desert's characteristics in Dianchi watershed[J]. Carsologica Sinica, 2011, 30(2):181-186. doi: 10.3969/j.issn.1001-4810.2011.02.010
    [14] 徐则民, 黄润秋, 罗杏春. 特长岩溶隧道涌水预测的系统辨识方法[J]. 水文地质工程地质, 2002, 29(4):50-54.

    XU Zemin, HUANG Runqiu, LUO Xingchun. Identification of karst water system in long tunnel[J]. Hydrogeology & Engineering Geology, 2002, 29(4):50-54.
    [15] 连会青, 刘德民, 尹尚先. 水化学综合识别模式在矿井水源判别中的应用[J]. 煤炭工程, 2012(8):107-109, 113.

    LIAN Huiqing, LIU Demin, YIN Shangxian. Application of hydrochemistry comprehensive identification mode to distinguish mine water resources[J]. Coal Engineering, 2012(8):107-109, 113.
    [16] 谈树成, 周家喜, 罗开, 向震中, 何小虎, 张亚辉. 云南毛坪大型铅锌矿床成矿物质来源:原位S和Pb同位素制约[J]. 岩石学报, 2019, 35(11):3461-3476. doi: 10.18654/1000-0569/2019.11.13

    TAN Shucheng, ZHOU Jiaxi, LUO Kai, XIANG Zhenzhong, HE Xiaohu, ZHANG Yahui. The sources of ore-forming elements of the Maoping large-scale Pb-Zn deposit, Yunnan Province: Constrains from in-situ S and Pb isotopes[J]. Acta Petrologica Sinica, 2019, 35(11):3461-3476. doi: 10.18654/1000-0569/2019.11.13
    [17] 彭晓红, 丁文荣. 滇中高原岩溶区典型植物旱雨季水分来源的差异特征[J]. 应用与环境生物学报, 2023, 29(1): 204-211.

    PENG Xiaohong, DING Wenrong. Different characteristics of water sources of typical plants in dry and rainy seasons in karst area of central Yunnan Plateau[J]. Chinese Journal of Applied and Environmental Biology, 2023, 29(1): 204-211.
    [18] 黄荷, 罗明明, 陈植华, 周宏, 张亮, 周彬, 史婷婷. 香溪河流域大气降水稳定氢氧同位素时空分布特征[J]. 水文地质工程地质, 2016, 43(4):36-42.

    HUANG He, LUO Mingming, CHEN Zhihua, ZHOU Hong, ZHANG Liang, ZHOU Bin, SHI Tingting. The spatial and temporal distribution of stable hydrogen and oxygen isotope of meteoric water in Xiangxi river basin[J]. Hydrogeology & Engineering Geology, 2016, 43(4):36-42.
    [19] 王梅, 许模. 滇池盆地东侧黑龙潭与白龙潭水力关系研究[J]. 地下水, 2018, 40(2):15-17.

    WANG Mei, XU Mo. On the hydraulic connection between Heilongtan and Bailongtan in the eastern part of Dianchi basin[J]. Ground Water, 2018, 40(2):15-17.
  • 加载中
图(4) / 表(3)
计量
  • 文章访问数:  100
  • HTML浏览量:  60
  • PDF下载量:  62
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2022-08-08
  • 录用日期:  2023-02-23
  • 修回日期:  2022-10-26
  • 刊出日期:  2023-06-30

目录

    /

    返回文章
    返回