孔隙、裂隙、管道、溶洞等空隙结构构成了地下含水系统,地下水在含水介质中的运动具有多样性,岩溶发育的不均一性与高度的离散化程度使得地下水渗流更为复杂,地下水渗流主要体现在渗透性,因此,研究含水介质空隙结构对于渗透性的影响可以更好地研究岩溶地区地下水运动。本文将济南岩溶含水介质做为主要研究对象,在阅读国内外文献资料,获取研究区地质及水文地质条件的基础上,采用野外地质调查、CT扫描、数字岩心三维重建、渗流模拟、压汞实验、模糊分析法等方法,分析研究区内岩溶发育结构特征,处理CT扫描图片进行空隙结构提取、网格剖分后,进行不同空隙类型不同压力差情况下的渗流模拟,与室内渗透试验、压汞实验所得数据相结合,对岩溶水介质的水力参数和渗透性进行研究,并综合考虑岩溶含水介质静态因素和动态因素,运用模糊评价法确定岩溶水系统径流区优势渗流通道,为泉水保护工作提供理论与实践指导。本文通过上述分析研究,主要得结论如下:(1)研究区岩溶发育主要以孔隙、裂隙、溶洞、管道为主,岩溶发育具有垂向和水平分带特征的特点。垂向上地表岩溶发育程度较差,60m以浅主要为奥陶系冶里组、亮甲山组地层,岩溶发育率在10.92-16.15%之间,60-160m主要为寒武系凤山组地层,岩溶发育率在17.31-17.46%之间。从水平分带特点上看,地表到40m范围奥陶系岩溶发育主要分布在四大泉群排泄区附近,以经十路一带为主。(2)二维面孔隙率略小于三维孔隙率,两种孔隙率误差小于1.03%,奥陶系马家沟组一和二段、亮甲山组、冶里组地层孔隙率约为6.45%,寒武系凤山组地层孔隙率约为0.88%。孔隙结构中0.2-2mm的孔隙占总孔隙数量的91.2%,直径大于10mm的孔隙仅占总孔隙数量的0.2%。(3)通过对研究区裂隙结构的裂隙倾角、曲折度、开度、粗糙度等水力参数统计分析。奥陶系冶里组、亮甲山组,裂隙发育率为6.2%,裂隙开度在0.22-2.13cm之间,面裂隙率多小于5%,约为0.33-4.01%,集中分布于1-3%,裂隙走向与研究区内地下水的流向大致相同,裂隙粗糙度较小,约为0.16mm。(4)随着渗流模拟压力差增大流体的压力场和流速场范围逐步扩大,沿着流体渗透方向,总体上呈现流速和压力减小的趋势,变化的具体波动受内部岩溶发育结构影响。以奥陶系马家沟组、冶里组和亮甲山组灰岩为例,孔隙结构中孔隙率对渗透性有一定影响,与孔隙率相比孔喉半径和孔隙连通情况对渗透效果影响更大;当裂缝畅通且流体流动方向与裂缝面延伸方向一致时,统一压力差下,随裂隙倾角和走向的变化,系统渗透率基本不变,裂隙开度、粗糙度和长度是影响渗透率主要因素。(5)通过室内高压渗流实验,建立孔隙结构、裂隙结构的流量、流速与时间、水力坡度的渗流模型,在单一压力下,流量均呈现从大到小衰减趋势,孔隙结构内流量变化波动性较大,在多组压力渗透过程中裂隙流和孔隙流符合非线性流动规律,流速与水力坡度关系曲线呈现幂函数增长。(6)运用模糊评价方法对岩溶含水系统渗透性进行定量判断,综合考虑岩溶含水系统静态因素与动态因素各指标,将含水介质分为岩溶裂隙不发育、正常渗流通道和存在优势渗流通道。计算得出排泄区存在较好渗流条件具有优势渗流通道。采用模糊评价方法确定岩溶水系统径流区优势渗流通道,与示踪试验结果吻合具有实际意义。