4.3.5　落水洞水位变化综合对比分析

岩溶含水系统中，落水洞水位的变化是对含水层补给和排泄关系的响应，此外，落水洞水位的变化亦与含水层结构特征（本书研究中，指含水层倾角大小，泉口大小）息息相关。因此，该研究试验共设计了3个不同的水文情景，3个不同的含水层倾角，以及6个不同的泉口大小。水文情景一设置只有补给，没有排泄，是补给大于排泄的一种极端情况，是为了研究落水洞水位变化对补给强度的响应。水文情景二设置只有排泄，没有补给，是排泄大于补给的一种极端情况，是为了研究落水洞水位变化对排泄强度的响应。水文情景三设置既有补给又有排泄。水文情景一和二是含水层补给和排泄关系的极端情况，在自然界中并不存在，但是水文情景三广泛存在。水文情景一和水文情景二是为简便试验操作和数据分析而设置的，可以为水文情景三提供数据处理的便利条件。

研究结果表明，补给大于排泄时，落水洞水位上升，在含水层倾角为0°的情况下，落水洞水位随时间呈对数函数上升，且落水洞水位上升变化曲线比较粗糙；而含水层有一定倾角（5°，8°）时，落水洞水位随时间呈二次函数上升，落水洞水位上升曲线相对比较光滑。对比3组试验数据，含水层倾角越大，落水洞水位上升越慢，且落水洞水位上升变化率随时间减小。而在对照试验中，玻璃桶中没有裂隙网络-管道介质的影响，水位随时间呈直线上升。补给小于排泄时，落水洞水位下降，而且倾角越大，水位下降越快。在含水层倾角为0°的情况下，落水洞水位随时间呈阶梯状下降，含水层有一定倾角（5°，8°）时，落水洞水位随时间呈直线下降。不同含水层倾角条件下，落水洞水位变化特征不同，是由于层面裂隙的过渡作用不同所致。含水层倾角为0°时，落水洞水位呈阶梯状变化，是由于在试验过程中层面裂隙中的水流流速较垂向裂隙中的水流流速变缓，且泉口越小，阶梯形越明显，这是由于泉口越大，水流流速越大，层面裂隙的过渡作用减弱；含水层有倾角时，在重力的作用下，层面裂隙中水流流速增大，层面裂隙的过渡作用减弱，在对照试验中，水位随时间呈直线下降。无论含水层是否有倾角，在实验室尺度下，含水层饱和厚度对落水洞水位的影响在本次研究中均较小。落水洞水位变化曲线的形状可以为判断含水层有无倾角提供一定的依据。

在岩溶含水系统中，泉流量曲线集合了全部的水动力过程，泉流量曲线可以用来研究岩溶含水层地下水运动特性。本节对落水洞水位与初始泉流量以及衰减系数之间的关系进行了研究，研究结果表明落水洞水位可以由初始泉流量和衰减系数表达，鉴于岩溶含水系统水位的观测难度大，这一方法为落水洞水位预测提供了一种便利的方法。而泉流量亦与含水层初始饱和厚度和含水层中水量储存量密切相关，基于回归分析建立了泉流量关于含水层初始饱和厚度以及含水层中水量储存量的预测模型。