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

摘要

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。