济南岩溶大泉优势渗流通道识别

论文摘要

济南岩溶水系统的含水介质类型、岩溶裂隙发育程度及岩溶大泉景观等是中国北方岩溶的典型代表。本文以济南四大泉群的直接补给区为主要研究对象,对研究区区域地质、水文地质条件进行分析的基础上,采用野外地质调查、地下水位动态监测、水文地质钻探、示踪试验、模糊综合判别等方法,对岩溶水系统的岩溶裂隙的渗流通道特征进行了研究,确定了适应于研究区的三种热传导模型,提出了两种优势渗流通道识别体系,建立了岩溶含水系统优势渗流通道定性识别模型,为保泉工作提供科学指导,具有一定的理论和实践意义。本文通过上述分析研究,得出以下结论:（1）济南泉域内泉水位与大气降水关系密切,分析了不同时间尺度下泉水位变化幅度与降水的关系,得到不同时间尺度下水位滞后时间较短、对泉水位影响较大的雨量站为兴隆、燕子山和东红庙。三种时间尺度中,次降雨量尺度下相关系数整体最好,并且奥陶纪区内雨量站与泉群的关系比较密切,相关系数都在0.9以上,表明奥陶纪区内存在与泉群之间的优势渗流通道。（2）根据研究期间两次示踪试验结果分析,钼离子浓度历时曲线可以划分为单峰与多峰两种形式,说明泉域内岩溶水径流通道单一管道型与多管道型并存;由兴隆示踪试验分析,兴隆渗漏带的凤山组含水层不存在迅速补给泉群的优势渗流通道;综合分析兴济河示踪试验和经十路示踪试验,表明奥陶纪马家沟组灰岩含水层存在补给泉群的优势渗流通道,并总结出了“层→井→水平延伸方向”的优势渗流通道识别体系。（3）受区域地下水流动的影响,研究区垂向上地温有渐变降温型、渐变升温型、增温型和S型四种类型,基于四种地温类型,建立了适应于本区的三种热传导模型。采用拐点法判别补给区奥陶纪地层存在三个深度段的水平径流通道,且浅部水平径流强度大于深部;利用温度示踪总结出了“层→井→垂向赋存深度”的优势渗流通道识别体系;通过热运移模型计算,泉域直接补给区奥陶纪灰岩100m以浅,地下水垂向流速在1.3×10-7-3×10-6cm/s之间,流速较小;野外示踪试验计算岩溶水系统的视流速在29.41-115.02m/d之间,表明岩溶水以水平运动为主。孔内测温方法简便,温度变化信号可以用于揭示地下水渗流特性,地下水示踪技术研究表明济南泉域岩溶发育及渗流特征均具有不均一特性。（4）利用专家系统模糊判别理论建立了岩溶含水系统优势渗流通道定性识别模型,在全面考虑岩溶含水系统优势渗流通道特点的基础上,将其分为岩溶裂隙不发育、正常渗流通道、弱优势渗流通道和优势渗流通道四种情况;采用模糊综合判别法对济南四大泉群的直接补给区内的优势渗流通道进行了识别,识别出补给区存在正常的渗流通道,径流区存在优势渗流通道;利用示踪试验和泉水位与大气降水的关联度对模糊综合评判模型识别优势渗流通道的可行性进行了验证,论证得出:运用模糊综合评判模型识别岩溶水系统优势渗流通道是正确合理的。

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第一章绪论

1.1 选题依据

1.1.1 课题来源

1.1.2 选题目的及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 优势渗流通道识别的研究现状

1.2.2 温度示踪揭示渗流通道的研究现状

1.2.3 水化学示踪揭示渗流通道的研究现状

1.2.4 存在的问题

1.3 研究内容及方法

1.3.1 研究内容

1.3.2 研究方法及技术路线

1.3.3 创新点

第二章研究区概况

2.1 自然地理概况

2.1.1 地理位置

2.1.2 地形地貌

2.1.3 气象水文

2.2 区域地质与水文地质条件概况

2.2.1 地层岩性

2.2.2 区域地质构造

2.2.3 水文地质条件

第三章研究方法

3.1 试验场地选取及水文观测孔布设

3.2 水文地质钻探

3.3 地下水水质监测

3.4 地下水水位监测

3.5 示踪试验

第四章岩溶大泉优势渗流通道特征因子识别

4.1 大气降水与泉水位动态变化确定优势渗流通道范围

4.1.1 研究区大气降水与泉水位的动态变化关系

4.1.2 研究区泉水位与降水补给的动态变化确定优势渗流通道范围

4.2 研究区含水介质岩溶发育特征研究

4.2.1 研究区地质水文地质结构表征含水介质特征

4.2.2 研究区岩溶发育的分带性研究

4.3 示踪试验揭示岩溶通道的类型及特征

4.3.1 示踪试验结果分析岩溶通道类型

4.3.2 示踪试验结果对优势渗流通道特征的识别

4.4 温度的垂向分布揭示渗流通道位置

4.4.1 济南市恒温带深度及温度的研究

4.4.2 研究区温度示踪垂向上揭示渗流通道位置

4.4.3 钻孔垂向地下水流速计算揭示渗流通道位置

4.5 小结

第五章优势渗流通道识别方法

5.1 建立岩溶大泉优势渗流通道数据库

5.1.1 选取岩溶大泉优势渗流通道静态因素指标并确定判别标准

5.1.2 选取岩溶大泉优势渗流通道动态因素指标并确定判别标准

5.1.3 指标权重的确定方法

5.2 优势渗流通道识别评判模型

5.2.1 模型结构

5.2.2 优势渗流通道识别评判类型及判别标准

5.3 优势渗流通道识别评判模型的应用及检验

5.4 小结

第六章结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

附录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 迟光耀

导师: 邢立亭

关键词: 优势渗流通道,含水介质,温度示踪,模糊判别,济南泉域

来源: 济南大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 地质学

单位: 济南大学

基金: 国家自然科学基金《北方岩溶水系统优势径流通道特征研究》(41772257),济南大学博士基金《济南岩溶大泉补给来源的差异性研究》(XBS1817)

分类号: P641.134

DOI: 10.27166/d.cnki.gsdcc.2019.000037

总页数: 76

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