向斜型岩溶蓄水构造地下水径流模式及地球化学模拟研究
成都理工大学硕士学位论文向斜型岩溶蓄水构造地下水径流模式及地球化学模拟研究姓名：肖维申请学位级别：硕士专业：环境地质指导教师：许模20100601摘 要 I 向斜型岩溶蓄水构造地下水径流模式向斜型岩溶蓄水构造地下水径流模式 及地球化学模拟研究及地球化学模拟研究 作者简介：肖维，女，1985 年 6 月生，师从成都理工大学许模教授，2010年 6 月毕业于成都理工大学环境地质专业，获得工学硕士学位。 摘摘 要要 工程实践中，无论是隧道开挖或是水电站建设常会遭遇向斜型岩溶蓄水构造。所谓向斜型蓄水构造是指能富集和储藏地下水的向斜构造或构造盆地，其地下水的补径排特征主要取决于上覆隔水岩层的覆盖条件和地形地貌条件。 查明向斜型岩溶蓄水构造地下水径流模式显得尤为重要， 本文采用西南岩溶地区多个工程实例，在大量现场调查和已有成果综合分析的基础上，完成了以下系统分析： （1）本文选取了位于西南岩溶地区的渝怀铁路圆梁山隧道毛坝向斜、兴文县新坝水库叙永长官司向斜、兴文县坪山水库建武向斜、大瑞铁路保山隧道大宝盖向斜、 大瑞铁路大柱山隧道街子坡复式向斜和金沙江溪洛渡水电站永盛向斜为研究对象，从地层岩性、构造特征、含水岩组、地下水补径排特征、地下水水化学特征和水动力特征等方面对各向斜型岩溶蓄水构造水文地质条件进行了系统研究。 （2）基于向斜型岩溶蓄水构造中地下水常量组分特征和水动力特征和岩溶地下水系统的划分，总结出了典型的向斜型岩溶蓄水构造的地下水径流模式。主要有切层顺轴径流、单翼顺层径流和顺层绕轴径流、复合型四种类型。 （3） 上述各类地下水径流模式分别对应了不同的构造特征以及水动力条件。不同的地下水径流模式在地形地貌特征上表现各异， 且向斜型蓄水构造中岩溶地下水水化学特征也有差异。 （4）经对各工程实例中的向斜型岩溶蓄水构造水文地质条件分析可知，圆梁山毛坝向斜岩溶地下水径流模式属切层顺轴径流； 新坝水库叙永长官司向斜岩溶地下水径流模式属单翼顺层径流；坪山水库建武向斜岩溶地下水径流模式、保山隧道大宝盖向斜岩溶地下水径流模式、 大柱山街子坡复式向斜岩溶地下水径流模式属顺层绕轴径流；溪洛渡水电站永盛向斜岩溶地下水径流模式属复合型。 （5）基于以上分析，运用 PHREEQC 软件（version 2.16.04） ，选取各工程实例中实测的水化学常量组分和 pH 值，综合研究区地层岩性并在反复调试后，确定各研究区地下水径流路径上的“可能矿物相” ，从而对不同模式的地下水演化过程进行反向模拟，定量计算出岩溶地下水在径流路径上“可能矿物相”溶解成都理工大学硕士学位论文 II 和沉淀的成分，并对各模式的划分做出验证。模拟结果表明，上述西南岩溶地区各工程实例向斜型蓄水构造地下水径流模式的划分符合实际。 关键词：岩溶 向斜型蓄水构造 地下水 径流模式 地球化学模拟 Abstract III Study on the Runoff Model of Karst Synclinal Water-storing Structure and Geochemical Simulation Introduction of the author: Xiaowei, female, was born in June 1985, whose tutor was Professor Xu Mo. She graduated from Chengdu University of Technology in Environmental Geology major and was granted the Master Degree in June, 2010. Abstract The synclinal water-storing structures are really been found during the tunnel and hydro-power station constructions in karst region. The so called synclinal water-storing structure refers to syncline structure or tectonic basin which can concentrate and store the groundwater. And the feature of groundwater within these structures depends on hydrologic barrier overlying and the landform. For it is significant to study the runoff model within the structure, this paper takes many engineering examples of karst region in the southwest China, and systematic analysis has been done as follows: (1) The engineering examples been chosen are Maoba Syncline in Yuanliangshan railway tunnel, Xuyong-Changguansi Syncline in Xinba reservoir, Jianwu Syncline in Pingshan reservoir, Dabaogai Syncline in Baoshan railway tunnel, Jiezipo Syncline in Dazhushan railway tunnel and Yongsheng Syncline in Xiluodu hydropower station. Studies have been done in many aspects, such as formation lithology, structural feature, aquifer, groundwater character and so on. (2) Based on chemical and hydrodynamic characteristics of the karst groundwater, the groundwater system has been divided. As a result, the runoff model of groundwater within synclinal water-storing structure can be summarized into four types, which are runoff along the synclinal axis, runoff within each flank, runoff across the synclinal axis and the combined type. (3) The runoff model types differentiate from each other in both formation lithology and structural feature of the synclinal water-storing structure, and chemical and hydrodynamic characteristics of the karst groundwater. (4) According to the hydrogeology condition of the water-storing structures, the 成都理工大学硕士学位论文 IV runoff model of Maoba Syncline is along the synclinal axis, Xuyong-Changguansi Syncline is within each flank, Jianwu Syncline, Dabaogai Syncline and Jiezipo Syncline are crossing the ynclinal axis, Yongsheng Syncline is the combined type. (5) On basis of the above analysis, the simulation path and potential phase can be chosen. Using the software of PHREEQC (version 2.16.04), the evolution process of karst groundwater in water-storing structures is quantitatively calculated by the method of inverse modeling. Meanwhile, the division of runoff model within the synclinal water-storing structure of each engineering examples are verified. Keywords: Karst Synclinal Water-storing Structure Runoff Model Groundwater Geochemical Simulation 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得 成都理工大学 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 成都理工大学 有关保留、 使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘， 允许论文被查阅和借阅。本人授权 成都理工大学 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 （保密的学位论文在解密后适用本授权书） 学位论文作者签名： 学位论文作者导师签名： 年 月 日 第 1 章 前言 1 第第 1 章章 前言前言 1.1 选题依据及研究意义选题依据及研究意义 全球岩溶地区面积约占陆地面积的 12%， 近 2.0×107km2， 大部分分布在资源丰富、人口稠密的地区，如地中海沿岸、东欧、中东、东南亚、美国东部和加勒比海等地区。 中国是世界上岩溶最发育的国家之一， 岩溶分布较广， 类型也较多。全国岩溶区总面积约 3.44×106km2，约占国土面积的 1/3，裸露面积 9.07×105km2（中科院地质研究所岩溶研究组，1979） 。其中，我国西南云、贵、桂为主体，贵州省面积的 80%以上系可溶岩区。包括川、鄂、湘部分地区的岩溶高原占5.0×105km2，北方山西高原及邻近省区占 4.07×105km2（袁道先等，1994） 。图 1-1为我国可溶岩类型分布图。 01,0002,000Km图例图例埋藏型可溶岩可溶岩国界线省界线图图 1-1 中国可溶岩类型分布图（据中国岩溶地质研究所） 可溶岩地区若受到构造作用，常常会发育规模较大的岩溶形态。褶皱构造决定着可溶岩层的分布及产状，也决定着不同部位构造裂隙的发育分布情况（谭地周，1978） 。可溶岩在区域和局部受到构造应力作用而产生褶皱时，常发育一系成都理工大学硕士学位论文 2 列的横张、
