华北某地下泵站岩溶进水区地下水径流特征的多方法集成识别与结构约束异质补给机制研究

本文创新性地整合点流速探测(PVP)、地统计学、水文地球化学指纹与多示踪剂测试技术，构建了"水源识别-通道结构-径流路径"三阶段验证技术链，揭示了华北引水工程地下泵站岩溶进水区受断裂网络控制的深部地下水异质补给机制。研究发现：（1）奥陶系南侧含水层主导全区域（南/中/北）突水补给，北侧含水层仅补充南北突水点；（2）识别出8个断裂主导的径流带，其中75%受F1/F2断裂控制；（3）提出"构造边界约束异质补给"水文地质模型，为隐伏构造区地下水灾害防治提供普适性方法框架。

　　

Highlight

本研究通过多方法融合揭示了断裂主导的异质补给机制：奥陶系南侧含水层水力分离作用显著，其补给影响覆盖全区域突水点，而北侧含水层补给能力有限，斑剑河垂向补给贡献最小。创新构建的"水文化学-PVP-示踪剂"交叉验证链证实：深部岩溶系统水流受构造-地形耦合控制，与传统均质含水层假设存在本质差异。

Methodological Innovations

采用智能地下水监测系统（集成G.O.传感器与粒子流速剖面仪PVP技术），在钻孔不同深度同步监测流向/流速（精度0.1°方位角，±2%流速）。通过示踪剂突破曲线解析优先流路径，结合氢氧同位素（δ²H、δ¹⁸O）与水化学指纹（Na⁺/Cl^-比值）追溯补给源。

Key Findings

1. 1.

   高效流区定位：南侧存在优势流层（218.2–220.2 m，Δh=2.04 m），北侧仅单钻孔203.8 m深度检出有效路径

2. 2.

   断裂网络控制：8个径流带中6个受F1/F2断裂主导，形成"构造边界-优势流层"耦合输运模式

3. 3.

   补给贡献量化：南侧奥陶系含水层贡献率达62–78%，地表水补给占比<5%

Conclusion

提出的"构造约束异质补给"模型突破了传统均质介质假设，PVP技术与多示踪剂联用为隐伏构造区水流表征提供了新范式。研究成果对深部岩溶区工程突水灾害防控具有重要指导价值。