喀斯特水文

喀斯特水文

指石灰岩、白雲石、石膏及其他可溶性岩地區的水文現象及其規律性,即喀斯特水的形成、賦存、運移和排泄規律。

正文

特徵 喀斯特地區的下墊面分布著綁量裂隙、溶洞漏斗、天窗和泉眼,水文現象比較特殊。主要表現為地下流域和地表流域的界線常不重合,因而出現大量外來水流通過地下河補給流域,或者大量地表水通過滲漏排泄到另一流域的現象;毛細管流與管道流現象並存;河水暴漲暴落,降雨期洪流洶湧,雨後不久地表乾旱;水流大量流入溶洞、漏斗和裂隙中,使地下水很豐富;地下有多維或多層次的地下河系統,深度可在地下200~300米以上;另外,由於河槽中有溶棟和裂隙存在,匯流過程中河道上下游水量不平衡,常出現斷頭河現象。
喀斯特水通常可分為兩類,水文現象也不相同。一類是裸露性喀斯特水。這種水分布的地區一般岩石裸露,土層淺薄,有漏斗、溶洞、天窗出露。枯水時地下水埋藏較深。每逢降雨時,水流沿坡面很快流入漏斗、溶洞,不久又可由天窗、泉眼大量溢出。河流補給量大,水流喘急,水位增高。但很快水位驟降,轉為地下水補給。流量過程線顯示出漲洪急驟、歷時短,落洪歷時長且慢。另一類為覆蓋性岩溶水。這種水分布的地區覆蓋土層較厚。降雨後大部分雨水經土層下滲,再流入地下裂隙、溶洞、漏斗,然後又可由泉眼、天窗溢出,補給河流。這種水出水較均勻,補給時間也較長,流量過程線漲洪驟升程度也較緩。
在喀斯特地區,若暴雨中心位於溶洞、漏斗、裂隙密集地段,且地下河又外流的,則徑流量偏少,徑流係數最小為20~30%。若地下流域接納外流域下滲雨水時,則徑流係數常可達100%以上。中國廣西古蓬河流域,在36次洪水統計中,有一半以上徑流係數大於1。喀斯特地區地下流域常有大小溶蝕洞與地下河相通。有些溶蝕洞在充滿水時,因壓力作用會產生虹吸現象,可將水全部排出補給地表河流,地表水流又轉入溶蝕洞,形成水流循環。在水位過程線上會出現類似等歷時的海洋潮汐現象曲線,稱為潮汐河現象。喀斯特地下水主要由降水補給,補給方式有:①分散補給。即水流沿石灰岩小裂隙下滲,速度很慢,為擴散流,呈層流狀態,稱慢速流。②集中補給。水流通過大裂隙、溶洞和漏斗滲漏,滲漏很快,為自由流,呈紊流狀態,稱快速流。在管道全部充滿水的地下河段為壓力流,反之為無壓流。明河與暗河在一定河段內交替出現,地表水遇大溶洞,可轉為暗河;暗河遇阻水岩層,則出露為明流。例如,中國廣西紅水河支流盤陽河,自鳳山縣至巴馬縣40餘公里河段,就有9段潛流,其中最長的一段可達11公里。泉水是喀斯特地區常見的排水現象。由於喀斯特發育不均勻,地下又存在多維水層結構,泉水常出露於不同高度,有的為單個泉,有的為一串泉;有些泉常年出水,有的在雨季出水。
分布 喀斯特在世界各大洲都有分布。中國喀斯特分布範圍也很廣。在秦嶺-淮河以北屬溫帶喀斯特區,喀斯特水多分布在太行山區、燕山山區、山東中南部等地,泉水都出露在盆地邊緣、山前地帶或山間谷地中,常為承壓狀態;秦嶺-淮河以南為亞熱帶喀斯特區,這裡多地下暗河,互成系統。貴州全省有3/4面積為石灰岩分布地區,是中國喀斯特水分布最廣的省,已查勘出暗河的總流量和泉的出水量達210立方米/秒以上。
意義 喀斯特水水質一般良好,但由於喀斯特水分布不均勻,季節變化大,開發利用前必須進行調查,摸清其分布、運動和儲存的規律。可以建設地下水燴,以解決地表水貧缺現象。另外,還可利用其山水秀麗等優點,發展旅遊事業。

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