岩溶水的补给、排泄和动态特征

由于岩溶水的不均一性，因此其补给、排泄和动态特征也不相同，不能笼统地讨论其特征。

1.溶孔、溶蚀裂隙水

在岩溶不发育地区，地下水对碳酸盐岩仅有微弱的改造，分异作用不强烈，造成相对均一的以溶孔、溶蚀裂隙为主的岩溶含水空间，除局部地段有强径流带外，大部分块段为扩散流。我国北方大多数岩溶地区属此类型，其特征如下。

1)补给仍以缓慢入渗补给为主。岩溶水量、水位等动态滞后于降雨可达数月之久，如太原晋祠泉多年观测资料反映，泉水最大流滞后于最大降雨量3～5个月，结果出现“雨季泉流量小，旱季泉流量大”(图11－15)。

2)具有统一的地下水位面及较完整的降落漏斗，各个方向上渗透性及水力联系相似。

3)地下径流以扩散流为主，排泄以大泉集中式排泄为主，动态相对稳定，年变幅小，不具备暴涨暴落式的水文型动态，泉水流量和数年前降水有关。阿特金森等人认为不稳定系数(最大流量与最小流量之比)小于4的泉水主要是由该类含水介质补给的。晋祠泉，不稳定系数为1.27，属于极稳定的泉。临汾龙子祠泉，最大流量6.7m3/s，最小流量5.3m3/s(1955～1958年)，不稳定系数为1.26。洪洞广胜寺泉流量不稳定系数也仅为1.3(图11－16)。

图11－15 晋祠泉的流量过程线

图11－16 山西洪洞广胜寺泉流量过程线

4) 地下水动态常具多年周期性变化。山西龙子祠泉及郭庄泉水文过程线反映 3 ～ 4年为一个周期，娘子关泉群则 3 ～5 年为一个变化周期 ( 图 11 －17) ，晋祠泉则为 5 ～6 年出现一个周期。山西神头泉的流量和当年降雨以及前 9 年的降雨有关。

图11－17 娘子关泉流量水文过程线

5) 局部可以发育溶孔、溶蚀裂隙及小管道共同组成的强含水段。主要是沿断裂部位岩溶相对发育，形成局部含水段或强径流带。

2. 管道流 ( 洞流)

在岩溶强烈发育地区，由于深部洞穴坍塌而在地表形成一系列通向地下水面的溶斗、落水洞与竖井，岩溶含水介质吸收降水的能力大大增强。通常条件下大气降水是面状补给地下水的，但在强烈岩溶发育地区，降水汇集到低洼的溶斗、落水洞等直接灌入，短时间内即可顺畅地达到岩溶水水面。我国南方地表岩溶发育地区，降水入渗量可达降水量的80%以上(一般为40%～50%)，岩溶发育较差的北方地区，降水入渗量一般为降水量的20%～40%。因此，在裸露的岩溶发育地区往往是雨过不见水，地表水也很缺乏。

在岩溶强烈发育地区，地下管道极其发育。管道水在整个岩溶含水体中占据重要地位并控制了区域水文地质特征。斯马特(P.L.Smart)测得英国孟迪普(Mendip)山区岩溶水中管道流占了70%;美国猛犸洞区在150km2范围内发育了七层迷宫式溶洞和暗河，测得的总长度已达530km，在向绿水河(GreenRiver)排泄的81个泉水中，管道流的补给占了80%以上。我国南方地下暗河发育，据不完全统计已发现的暗河多达3000条以上，总流量达1500m3/s以上。其动态特征是:流量随降雨量变化，几乎每次较大的降雨后，在流量过程线上均有反映(图11－18)。流量的大小仅与当月及前几个月的降雨有关。如湖南斗笠山煤矿，岩溶盆地面积123km2，矿井涌水量和当月及前6个月的降雨有关。

图11－18 百郎地下河系流量过程线与降水量关系

图11－19 地下水排泄量中快速流与慢速流示意图

3. 溶孔、溶蚀裂隙 － 管道双重介质流

对于大部分岩溶地区来说，多是溶孔、溶蚀裂隙和管道同时并存，因此其水文地质特点决定于两者之间各自所占比例的大小和水力联系程度。总体上说，它的特征介于前两种介质之间，既有局部快速补给，又有大部分地区沿溶孔、溶蚀裂隙的缓慢下渗; 既有管道中的集中流，又有其周围溶蚀裂隙中的扩散流; 既向排泄区运动，双重介质间也有侧向运动; 管道起疏水、导水作用，而溶蚀裂隙则起储水作用，不同季节互相补给。在水文过程线上，管道流代表峰值部分，溶孔、溶蚀裂隙流代表其基流部分 ( 图 11 －19) 。可以通过水文过程线分割法求出二者的比例。双重介质中岩溶水的循环如图 11 －20 所示。

图11－20 双重介质中岩溶水的循环框图

图11－21 普定后寨地下河一次降雨后的流量过程线( 1980 年 4 月份资料)

与单纯的管道流动态陡涨陡落的流量曲线相比，双重介质补给的泉水流量曲线常常是上升支陡，下降支缓 ( 图 11 －21) 。陡升表明雨后产生的坡面径流很快地通过落水洞、竖井、漏斗等进入地下管道，出口处流量迅速增加; 退水阶段，缓慢入渗的溶蚀裂隙扩散流已到达地下含水层中，管道水迅速排走后，裂隙水流向管道，因此其消退是逐步下降的，所以区别于单独管道陡升陡降的特点。

我国南方与北方岩溶地下水系统中的双重介质流具有明显的不同，其区别如图 11 －22所示。

图 11 －22 我国南北方岩溶地下水系统含水介质概念模型与地下水循环式