【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及岩溶地质灾害防治，特别是涉及一种基于地下水化学场监测的土洞型岩溶塌陷易发区预测方法。
技术介绍
1、土洞是岩溶塌陷的雏形。在人类工程活动影响下，土洞从形成到发展成地面塌陷往往极为快速，有的甚至在抽水后几分钟至几小时就能形成。但是在自然条件下，这个过程可能需要几年至几十年。在对土洞形成机理的研究过程中，地下水活动被认为是土洞形成的主要动力，地下水位升降、流速流量的变化会产生潜蚀、真空吸蚀和水击等多种物理力学效应和作用，导致土体发生变形破坏，形成土洞，直至塌陷。然而，在地下水与土体相互作用时，除了水动力机械侵蚀外，还存在着非常复杂的离子交换、溶解溶蚀、水解水化、氧化还原等诸多化学作用，其对土体的强度与变形有很大影响。例如土体中的ca2+、na+、k+和cl-、hco3-离子浓度的增加对土体的粘聚力有明显减弱作用，当富含ca2+离子的地下水流经富含na+的粘土体时，土体的na+离子会被ca2+离子置换，粘土的孔隙度和渗透性会增大，土体强度减弱，易于变形破坏形成土洞，由此可见，研究土洞型岩溶塌陷成因机理必须要在水动力侵蚀的基础上考虑地下水化学作用的影响，如果能在岩溶塌陷易发性评价和监测过程中增加水化学指标必将能提高岩溶塌陷识别和预警精度。
2、因此，设计一种基于地下水化学场监测的土洞型岩溶塌陷易发区预测方法是十分有必要的。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种基于地下水化学场监测的土洞型岩溶塌陷易发区预测方法，能够基于地下水化学场信息更准确地进行土洞型岩溶
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、一种基于地下水化学场监测的土洞型岩溶塌陷易发区预测方法，包括如下步骤：
4、步骤1：选取工作区域，并在工作区域布设观测孔，采集各个观测孔中地下水化学特征参数，构建数据库；
5、步骤2：根据采集的地下水化学特征参数进行特定化学离子浓度分布模拟，得到地下水特定化学离子浓度模拟图和总溶解固体浓度模拟图；
6、步骤3：基于地下水特定化学离子浓度模拟图和总溶解固体浓度模拟图得到岩溶监测预警和防治的重点区域。
7、可选的，步骤1中，选取工作区域，并在工作区域布设观测孔，采集各个观测孔中地下水化学特征参数，构建数据库，具体为：
8、选取工作区域，按每4平方千米布设5个观测孔的密度要求布设观测孔，观测孔呈梅花型布设，通过多参数水质在线监测仪采集获取各个观测孔中地下水化学特征参数，其中，地下水化学特征参数包括钠离子na+、钾离子k+、钙离子ca++、氯离子cl-、碳酸氢根离子hco3-及总溶解固体tds，根据获取的地下水化学特征参数构建数据库。
9、可选的，步骤2中，根据采集的地下水化学特征参数进行特定化学离子浓度分布模拟，得到地下水特定化学离子浓度模拟图和总溶解固体浓度模拟图，具体包括如下步骤：
10、步骤201：对采集的地下水化学特征参数进行分组及统计，其中，包括对样本进行分组及对各组样本随机变量进行统计，随机变量包括离子浓度、总溶解固体和离子浓度比值；
11、步骤202：对采集的地下水化学特征参数样本的分布形式进行拟合检验，判断各随机变量的统计分布形式及分布参数，生成统计分布模型；
12、步骤203：根据统计分布模型，生成符合离子浓度和溶解总固体分布规律的随机数，并以此生成地下水特定化学离子浓度模拟图和总溶解固体浓度模拟图。
13、可选的，步骤3中，基于地下水特定化学离子浓度模拟图和总溶解固体浓度模拟图得到岩溶监测预警和防治的重点区域，具体为：
14、基于地下水特定化学离子浓度模拟图和总溶解固体浓度模拟图通过遴选原则遴选出岩溶塌陷高发区，将其作为岩溶监测预警和防治的重点区域，其中，遴选原则包括三个，分别为：
15、总溶解固体tds高于等于平均值30％以上的区域；
16、钠、钾离子浓度和与钠、钾、钙离子浓度和比值，即(na++k+)/(na++k++ca++)，小于等于平均值30％以上的区域；
17、氯离子浓度与氯离子和碳酸氢根离子浓度和比值，即cl-/(cl-+hco3-)，小于等于平均值30％以上的区域；
18、同时满足三个遴选原则中两个及以上的区域为岩溶塌陷高发区。
19、根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术提供的基于地下水化学场监测的土洞型岩溶塌陷易发区预测方法，该方法包括选取工作区域，并在工作区域布设观测孔，采集各个观测孔中地下水化学特征参数，构建数据库，根据采集的地下水化学特征参数进行特定化学离子浓度分布模拟，得到地下水特定化学离子浓度模拟图和总溶解固体浓度模拟图，基于地下水特定化学离子浓度模拟图和总溶解固体浓度模拟图得到岩溶监测预警和防治的重点区域，该方法能够利用地下水化学场指标参数监测进行岩溶塌陷易发性定量评价指标获取，能够通过建立地下水特定离子浓度分布特征与已有岩溶塌陷发生位置的对应关系获取判断准则，使岩溶塌陷易发性评价指标体系更加丰富完善，量化程度更高，预测更准确，能够实现岩溶塌陷易发程度定量化预测，为后期结合岩溶发育情况、覆盖层结构性质特征和触发因素的综合分析精准判断岩溶塌陷发生位置提供前提和基础，节约了防治成本。
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1.一种基于地下水化学场监测的土洞型岩溶塌陷易发区预测方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于地下水化学场监测的土洞型岩溶塌陷易发区预测方法，其特征在于，步骤1中，选取工作区域，并在工作区域布设观测孔，采集各个观测孔中地下水化学特征参数，构建数据库，具体为：
3.根据权利要求2所述的基于地下水化学场监测的土洞型岩溶塌陷易发区预测方法，其特征在于，步骤2中，根据采集的地下水化学特征参数进行特定化学离子浓度分布模拟，得到地下水特定化学离子浓度模拟图和总溶解固体浓度模拟图，具体包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的基于地下水化学场监测的土洞型岩溶塌陷易发区预测方法，其特征在于，步骤3中，基于地下水特定化学离子浓度模拟图和总溶解固体浓度模拟图得到岩溶监测预警和防治的重点区域，具体为：
【技术特征摘要】
1.一种基于地下水化学场监测的土洞型岩溶塌陷易发区预测方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于地下水化学场监测的土洞型岩溶塌陷易发区预测方法，其特征在于，步骤1中，选取工作区域，并在工作区域布设观测孔，采集各个观测孔中地下水化学特征参数，构建数据库，具体为：
3.根据权利要求2所述的基于地下水化学场监测的土洞型岩溶塌陷易发区...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒙彦，谭小生，邝龙年，王新文，冯振国，胡文贵，林海青，贾伟，肖斌，王金华，曾国荣，罗维，
申请(专利权)人：中国地质科学院岩溶地质研究所，
类型：发明
国别省市：
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