12.09 打井遇到溶洞就犯愁?你可知這裡出的都是上等好水


打井遇到溶洞就犯愁?你可知這裡出的都是上等好水

岩溶地下水,地下水家族的重要成員


岩溶地下水並不是“陌生人”,九寨溝、黃龍、桂林山水和黃果樹瀑布等我國著名自然景觀的形成都與岩溶作用有關,濟南趵突泉、山西娘子關泉和北京玉泉山泉等都是岩溶地下水名泉。


全球岩溶區總面積約2200萬平方千米,約佔全球陸地面積的20%。我國是世界上岩溶發育類型最多的國家之一,岩溶分佈廣泛,總面積約344萬平方千米,約佔國土面積的1/3。我國的岩溶區可分為北方岩溶區、西南岩溶區和西部岩溶區三個區域,目前研究較多的是前兩個。


岩溶地下水是存在於可溶性岩層的溶蝕裂隙和洞穴中的地下水。岩溶發育的基本條件是可溶性岩石和水。根據巖性,可溶性岩石分為碳酸鹽巖、硫酸鹽巖和氯化物巖3種。我國碳酸鹽巖分佈最廣,出露面積約91萬平方千米。可溶性最強的碳酸鹽巖多為灰巖,即石灰岩,也是“粉身碎骨全不怕,要留清白在人間”讚頌的石頭。灰巖由方解石(碳酸鈣礦物)組成,遇酸會發生化學反應釋放出二氧化碳氣體。岩溶水主要發育於碳酸鹽岩層中。溶有二氧化碳的地表水和地下水會使石灰岩部分溶解,將碳酸鈣轉變成可溶性的碳酸氫鈣。隨著岩溶縫隙、孔洞和管道的不斷擴大,當受熱或壓強突然減小時,溶解的碳酸氫鈣會分解,重新形成碳酸鈣沉澱。經過長期的溶蝕、侵蝕和沉澱岩溶等作用,石灰岩發育地區就會形成千姿百態的岩溶景觀。

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北京石花洞


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雲南石林


岩溶地下水也是優質水源


溶蝕裂隙和溶洞中儲藏的岩溶地下水,除可作為旅遊資源外,還有維繫生態環境、提供生活供水及農業灌溉等重要功能。受賦存條件和運動特徵的影響,岩溶地下水的水質一般較好。在岩溶區,岩溶地下水往往是主要的供水水源。我國天然岩溶地下水資源總量為每年2034.24 億立方米,約佔全國地下水資源總量的23.39%。


因賦存於可溶岩之中,岩溶地下水具有不同於孔隙水(土壤等鬆散沉積物中的水)和裂隙水(岩石裂隙中的水)的特點。在典型的岩溶區,岩溶地下水的賦存空間、補給、運動(徑流、排洩)和動態等都有明顯的特徵。


岩溶地下水對賦存空間有強烈的改造作用。可溶岩體中往往存在大量的孔隙和裂隙,為地下水提供了存儲和運移的空間。可溶岩在水的溶蝕和侵蝕作用下,可形成巨大的岩溶管道網絡、溶洞、溶潭或地下暗河等。巖體中的通道也影響了岩溶水的補給、流動和排洩等特徵。


岩溶地下水有獨特的補給和運動特徵。大氣降水通常以面狀和滲入式補給地下水,在強烈岩溶化地區,還能通過漏斗或落水洞灌入地下,有時甚至整條河流通過洞穴直接灌入地下。如我國湖北的清江,在利川城東北經由一個大落水洞全部注入地下。

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濟南趵突泉


由於岩石中空隙規模相差懸殊,其中水體的局部流向與整體流向常常不一致。岩溶管道使地下水徑流暢通、排水迅速,岩溶地下水通常以岩溶大泉或者暗河出露地表的方式集中排洩,濟南名泉趵突泉就是從地下溶洞中湧出的岩溶泉。


應急水源,特殊情況下的重要水源


應急水源是相對於常規水源來說的,是非常情況下應急供水的水源系統。在常規水源遭受嚴重汙染或發生連續乾旱、戰爭、地震災害等情況時,一旦常規供水不足或受阻中斷,應急水源要能被快速啟用並在一定時期內滿足居民的最低水平用水需求。應急水源地的規劃建設是保障城市供水安全的一個重要舉措。


水源地應滿足可“應急”、“備用”和“水量、水質保證程度高”等條件。與常規水源地相比,應急水源地有如下三個特點:


一、可快速啟動。常規供水水源無法正常運轉或供水能力不能保證供水需求時,地下水應急水源地可以及時啟動並接替常規供水水源。在非應急狀態下,應急水源地則處於備用待命狀態。


二、可優先保證生活用水。為城市建立的應急水源地,是保障居民飲水安全的關鍵措施,同時承擔重要的維穩責任。在應急供水狀態下,必須堅持以人為本的原則,優先保證居民生活用水,再考慮生產和生態用水需求。


三、應急狀態下可適度超採,非應急狀態下以涵養為主。常規水源地應堅持可持續開採的原則,應急水源地則應首先滿足應急供水需求。在迫不得已的情況下可適度超采地下水,適度放寬水資源管理採補平衡、生態與環境地質等約束條件。為保證地下水的後續應急供水能力,在非應急狀態下要讓應急水源地休養生息,或通過人工調蓄加大補給,儘可能實現水源地的多年採補平衡。


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北京十渡



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