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. 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, 李仲夏, 徐文杰, 王研. 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

  • 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

More Information
  • 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。

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  • 图 1  研究区水文地质略图及小扑隧洞位置

    Figure 1. 

    图 2  滇中典型紧窄单斜岩溶水系统结构示意图

    Figure 2. 

    图 3  小扑隧洞沿线水文地质剖面图

    Figure 3. 

    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

    Figure 4. 

    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
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    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.
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    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
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出版历程
收稿日期:  2022-08-08
修回日期:  2022-10-26
录用日期:  2023-02-23
刊出日期:  2023-06-25

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