表层岩溶带洼地溶隙网络及其岩溶水渗流运移特征原位识别的自然电场成像法研究

It is a important condition of residents gathered and reproduction that epikarst zone and its karst water is widely distributed in the southwest karst mountainous area. The main research objects are epikarst zone’s depression dissolved-fissure networks and its karst water’s percolation and migration characteristics.The research will carry out on the Hydrogeological Experimental Site for Haiyang-Zhaidi Underground River System, IKG, MLR. It will focus on studying the self-potential forming mechanism of epikarst zone’s depression dissolved-fissure networks and its karst water’s percolation and migration, and layering the different depth of self-potential. And at the same time it will study the multi-channel, synchronous，continuous measurement method of self-potential at different times and the correlation statistical processing and filtering method of field observation data. Then the time and space variation characteristics of self-potential on epikarst zone’s depression dissolved-fissure networks in different years, different seasons with different rainfall will be explored. In order to identify in situ the epikarst zone’s depression dissolved-fissure networks and its karst water’s percolation and migration process and the primary seepage channel of karst water, the key technology is based on the probability algorithm of self-potential’s three-dimensional dipole which produced by the karst groundwater seepage, and meanwhile combined with three-dimensional imaging of the electrical resistivity tomography method and ground penetrating radar method. This study will be aims to expand the applications of self-potential method in karst water resources evaluation, industrial and civil construction foundation, hydraulic structure foundation, hazardous waste disposal site etc.

表层岩溶带及其岩溶水的普遍分布是我国西南岩溶山区居民聚集和繁衍的重要条件。以桂林海洋-寨底岩溶地下水循环综合研究试验基地为实验场，研究典型岩溶石山区表层岩溶带洼地溶隙网络及其岩溶水渗流运移自然电位形成机理，以及自然电位不同时段、不同深度分层、多道测点、同步、连续测量方法及野外观测数据相关性统计处理与滤波方法，探索典型岩溶石山区表层岩溶带洼地溶隙网络上自然电场随不同年份、不同季节、不同降雨量变化的时空特征。优先采用岩溶地下水渗流自然电位三维偶极子出现概率算法，辅以高密度电阻率测深法三维成像和探地雷达技术，原位识别岩溶石山区表层岩溶带洼地溶隙网络及其岩溶水渗流运移过程及优势渗透通道。研究成果将拓展自然电位法在岩溶水资源评价、工业与民用建筑地基、水工建筑物地基、危险废弃物处理场地等方面表层岩溶带溶隙网络及其岩溶水渗流运移特征研究中新的研究领域。

项目针对目前对我国西南岩溶地区表层岩溶带洼地溶隙网络及其地下水资源的分布特点，提出了洼地溶隙网络及其岩溶水渗流运移产生的自然电场分布示意图，以此为指导，在我国西南岩溶洼地区选择较典型的研究区，主要开展以下研究：.（1）通过理论计算，研究典型岩溶石山区表层岩溶带洼地单体溶隙和溶隙网络及其中岩溶水渗流的自然电场形成机理，以及自然电场不同季节的时空分布特征；.（2）研究典型岩溶石山区表层岩溶带洼地溶隙网络及其岩溶水渗流运移特征原位识别的自然电场法的野外工作方法技术及野外观测数据处理与滤波方法；.（3）开展典型岩溶石山区表层岩溶带洼地溶隙网络及其岩溶水渗透流产生的微弱自电异常电荷出现概率三维成像方法研究。..通过四年的研究，获得以下主要进展：.（1）初步阐明了表层岩溶带洼地岩石区富水溶蚀裂隙网络型及地下水位以上处于疏干状态的岩石溶蚀裂隙网络自然电场特征；.（2）揭示了我国西南典型岩溶洼地区自然电场随时间变化特征，以及洼地富水溶蚀裂隙网络产生的自然电场随时间、大气降水、埋深的时空变化特征；.（3）提出了我国西南典型岩溶洼地区自然电场野外测量抗干扰方法，以及自然电位水平梯度局部异常与线性或低缓区域背景场的分离，突出局部微弱异常的一阶差分滤波函数方法；.（4）基于自然电位三维偶极子出现概率算法，在桂林恭城鸭坡桥屯实验场对岩溶地下水不同时空的运移特征进行了原位识别，取得了较好的研究结果。.（5）研究成果拓展了自然电场法在溶洼地区新的应用领域，为广西崇左下贯屯、江洞屯、陇瑞屯，广西柳州石盆屯、尧村屯，广西桂林李园屯、鸭坡桥屯、欧寨屯、油榨屯、观音塘屯、新民屯、小村屯等溶洼村屯找到了丰富的浅层岩溶地下水，此外，还为桂北金鸡河水库探测出库内岩溶塌陷和漏水通道。地质钻探工程验证了自然电场异常的属性，解决了研究区内十多个多年干旱缺水村屯的饮水困难及岩溶病态水库内岩溶塌陷地质灾害问题的探测，为国家精准扶贫工作做出了贡献，做到了科研工作服务于社会需求。.本项目所获得的进展和研究结果、实验数据等将更科学地对溶洼地区岩溶水资源评价、水工建筑物地基表层岩溶带溶隙网络及其岩溶水渗流运移特征研究，为溶洼地区的治理与规划提供更为有效的科学参考依据。