地下河
地下河（Underground River；Subterranean River），亦称暗河、伏流，指在岩溶发育地区没入地表以下沿地下溶洞和裂隙而流的河流，是一种独特的喀斯特现象，通常在岩溶地形地区出现，水流隐蔽在地下。地下河分布广泛，规模不一，有的小规模只在特定区域流动，有的大规模可横跨数百千米。
地下河是岩溶发展中的一种特殊产物，它的形成大致可分为强径流带演变、洼地发育、断裂带演变三类，其水质和水量还受地质构造、降雨量和人类活动的影响。按规模划分，地下河可分为巨型地下河、大型地下河、中型地下河、小型地下河；按形态特征划分，地下河可分为树枝状地下河、锯齿状地下河、线状地下河、网状地下河。
地下河作为独特的溶洞现象，对生态环境和人类活动有重大意义。它参与了地质构造，供应了水资源，还可发展为旅游资源。在开发与利用地下河资源时，需要注重水资源的保护和合理管理，避免水质污染等问题，确保资源的可持续利用。
形成
形成过程
地下河是岩溶发展中的一种特殊产物，其演化形式受构造条件、地貌形态以及新构造运动的支配，因地而异。地下河的形成大致可分为强径流带演变、洼地发育、断裂带演变三类。
强径流带演变
这类地下河的形成与岩溶区古侵蚀溶蚀谷的发育过程关系密切，主要由河谷底部溶蚀裂隙发育的强径流带演变而成。在碳酸盐岩的原始地形中，沿着地壳构造裂隙的路径，小型沟谷开始形成，并逐渐成为地下水的集水区，河床下形成了密集的裂隙网络，导致地下水流集中。随着地壳的抬升和侵蚀基准面的降低，地表水流逐步转入地下，形成潜流。同时由于地表水的逆向侵蚀速度跟不上侵蚀基准面的下降，河水开始转入地下。地下水位的上升导致河道内出现落水洞和漏斗等岩溶特征，河道从下游向源头方向逐步演变，最终河道干涸，形成封闭的谷地。随着时间的推移，河道下方的地下河通道不断发展，形成了完整的地下河系统。
洼地发育
地下河在洼地发育和演化的过程是一个由地表到地下、由小规模到大规模的连续发展过程，涉及地表水流的溶蚀、地下水的下渗以及管道的不断扩大，可以分为溶蚀侵蚀-地表水下渗-管道扩大三个阶段。第一阶段，地表水流沿着原始地形运动，对可溶岩体表面进行溶蚀和侵蚀，形成溶沟、溶槽、石芽地形。地下水具有山区裂隙水的特征，由多个分散的泉水排泄。第二阶段，地表水大量下渗，在裂隙密集的地段促使强烈溶蚀发生。在裂隙相交的地方，不同方向的剖面的裂隙有一定的张开度，地表水沿着这些薄弱地带一面下渗一面溶蚀，并使岩体松动，崩落形成漏斗和飞雾洞。第三阶段，随着管道逐渐扩大，更多地下水通过，反过来又使漏斗不断壮大发育形成洼地，吸收的大量水源不断流入地下通道，使之有充足的地下水对岩体进行溶蚀，管道相继扩大，流量不断集中，地下河最终形成。洼地为地下河的发育提供了补给水源，而地下河则为洼地的持续扩大提供了排泄通道，二者相互促进，共同推动发展。
断裂带演变
有些地下河是直接由断层和断裂带演变而来的。断层和断裂带在碳酸盐岩中的透水性为地下河的形成提供了重要的地质基础，这些断层和断裂带在碳酸盐岩中充当着强渗透带的角色，它们的存在促进了地表水向下的渗透，为地下水的流动提供了有利的地质构造。特定的河流在地表水潜入地下后，会直接通过断裂带流向主河谷，形成地下河的排水路径。正断层和逆断层均具备形成地下河的条件。尽管逆断层内部的构造岩胶结紧密，透水性相对较差，但其上方的裂隙密集带却具有较好的透水和导水性能，因此地下河的通道多发育在逆断层的上盘。
影响因素
地下河的水流主要由地表降水沿岩层渗流或由地表河流经落水洞进入地下河组成，少数地下河水流由深源和远源地下水补给。此外，地下河的分布还受岩性、地质构造和排水基准面的控制。在地层褶皱的轴部、裂隙和断裂发育部位、可溶岩与非可溶岩的接触外以及排水基准面附近，地下河易于发育。在溶岩地质区域，地下河可能形成于石灰岩溶洞中；而有些地下河则明显受区域断裂构造带的制约，多沿断裂构造带发育。
主要特征
水文地质特征
地下河具有地表河流的主要特征，它拥有主流、支流组合的流域系统，以及可能的溶洞和裂隙介质。有时在同一含水层中，可发育多条不连通的地下河。大的地下河系统可形成地下水系，有的流域面积达1000平方千米以上。一条地下河通常具有单独的补给、径流与排泄条件。一般来说，地下河有地表流水注入，并可在适当地方流出地表。地下河的补给和排泄受到地貌的控制，如层状夷平面地貌会影响地下河的补给和排泄方式。在地下河的出口一般具有明显的洞穴通道和集中补给区，流量动态多属剧变型。地下河的水文状况随地表河洪枯水期的变化而变化，其流量还与降雨量直接相关，在降水集中的月份，地下河流量较大。
地质构造特征
地下河的分布受到区域构造条件的影响，如断裂、褶皱等地质构造特征，这些特征影响了地下河的发育和分布。不同的地貌部位，地下河发育的特征是不同的。在河流两岸，地下河分布与地方侵蚀基准面相应时，其规模大，水量丰富；假如有隔水层的阻挡，或者第四纪地壳上升度大于溶蚀深度时，地下河则高于当地侵蚀基准面，形成悬挂式的地下河；在两个相邻溶蚀盆地间的山地，往往发育穿山式地下河。此外，地下河大多发育在碳酸盐岩地区，如石灰岩和白云岩，这些地区的岩溶作用较为强烈，有利于地下河的形成和发展。
化学特性
地下河的化学成分因其具体地理位置和地质环境而异，人类活动也可能对地下河的化学成分产生显著影响。地下河中常见的物质有碳酸根、硫酸盐、硅酸盐、氯离子、微生物等，以及可能含有溶解的二氧化碳等气体。在特定地质条件下，地下河中还含有铅、镉等重金属。此外，地下河中的硝酸盐和其他污染物的浓度受人类活动的影响较大，如农业生产活动等。
主要分类
按规模划分
指流域面积在1000平方千米以上，主流长度为数十千米，枯季流量大于1立方米每秒的地下河。这类地下河多产生于高原边缘斜坡地带，如分水岭高原向主河谷过渡的地貌斜坡，在地貌上有较大的完整和连续性。岩溶层组类型为有利于岩溶发育的均匀状石灰岩。在流域内地下河与地表河交替和转换频繁，水位和流量有较大的变幅，水位变幅可达上百米。巨型地下河出露标高低，大多数在主河谷岸边，若在山区则形成一条山区河溪的源头。
指流域面积在100~1000平方千米，主流长为十数千米或数十千米，枯季流量大于0.1立方米每秒的地下河。此类地下河多数出现在高原面上河流切割处或大型洼地、盆地、坡立谷内。碳酸盐岩分布常受褶皱或断裂影响而中断，地下河出口常与断裂构造有关，或常因地表河流切割而露头。
指流域面积在数十至一百平方千米间，主流长十数千米，枯季流量大于0.01立方米每秒的地下河。这类地下河多分布在山区，碳酸根岩层分布面积有限，且常为断裂破坏其完整性和连续性的地区；地表河流密度大，不容许地下管道有较长延伸机会。
指流域面积在十数平方千米以内，主流长度仅几千米，枯季有断流或仅有几升每秒的流量的地下河。这类地下河常在地形起伏剧烈、山形支离破碎、整体性极差的地区，常常脱离含水层而悬挂状存在于包气带中，是一种接近衰亡的地下河。
按形态特征划分
宽向斜中发育一条或多条地下河，其主流不一定在轴部，支流顺张性或低序次地压扭性断裂或层面发育，形如树枝。
发育在窄向斜的地下河，一般沿横张裂隙在轴部两侧摆动，形如方齿。
在狭窄的梳状背斜地区沿背斜轴部张性裂隙发育的地下河，其上往往发育呈串珠状落水洞或洼地等负地形。
沿一组扭张性和一组扭压性裂隙发育的地下河，形如网格。
地理分布
世界分布
地下河分布在世界各地，具有不同的长度和特点，其中较为典型的地下河多分布在亚洲的越南、菲律宾、黎巴嫩、中国；欧洲的法国、斯洛文尼亚；北美洲的墨西哥、美国等地。
中国分布
中国的地下河总长度达数千千米，流量可达每秒几米，主要分布于南方地区，具体包括秦岭以南、云南省昆明以东、桂林宜昌一线以西的地区，涉及广西壮族自治区、贵州省、云南省、四川省和湖南省五省。其中以黔桂溶洼-峰林地区、滇东黔西高原区、黔中高原区、长江和珠江分水岭地带、川鄂湘黔山区、广西壮族自治区岩溶峰林平原地区的地下河发育最为显著。
位于云贵高原向广西盆地过渡的地貌斜坡地带，包括滇东南、黔东南苗族侗族自治州、兴德村部分地区。这里的地下河流程较长，汇水面积较大。其中，主流河段长达数十千米，汇水面积达数百平方千米。结构形态复杂，常见树枝型地下河分布普遍，主流与支流清晰可见，管道明显，规模壮观；具有集中排泄量大的特点。这一地区岩溶水资源丰富，常为地表河的重要源头。
位于云贵高原核心部分。高原面地形辽阔平坦，山峦多呈波状起伏，形成了典型的溶原丘峰景观。在溶原面上，地下河不发育，但在乌江上游的三岔河、六冲河以及红水河上游的南盘江和北盘江深切处，地势分别向东和向南倾斜，形成了峭壁陡谷的河谷。由于地形切割剧烈，地下河容易露头，因此该地区没有巨型地下河，主要以大型和中型地下河为主，如织金三塘地下河、赫章古达地下河、大方城西地下河等。
位于贵州高原中部。地下水埋深浅，地下河短小，以中小型为主，大型的则见于鸟江镇及红水河支流谷地内。从分水岭到河谷，岩溶地貌由峰林-谷地向峰林-注地、丘陵漏斗、深切谷四类地貌单位逐渐过渡，部分地下河能穿越这些单元，一气贯通，形成长达数十千米的大型地下河，如普定高羊地下河、镇宁龙潭地下河。
包括贵州省中部都匀市到贵阳至安顺市一带，地形相对平坦，地下河表现为短流程、规模较小的特点。主流长度一般在数千米，少数超过十千米，汇水面积一般为数十平方千米。地下河流量较小，枯季流量大多为每秒几百升。埋藏浅，水力坡度小，与地表河交替出现，形态多样，袭夺频繁。
包括川东南、黔北、滇东北、鄂西和湘西土家族苗族自治州部分地区。地形为条形谷地，地下河基本上沿构造线延伸，以单管型地下河为主，长度短小，一般在数千米范围内。
位于广西岩溶峰林平原地区。地下河埋藏浅，分支众多，水力坡度平缓，出现虹吸承压管道，地下河发育深度不受当地侵蚀基准面控制。
作用和影响
发生地质作用
地下河通过水流的侵蚀作用，参与地质构造的塑造和稳定，有助于维持地貌的长期演变。地下河的地质作用主要包括剥蚀作用、搬运作用和沉积作用。
分为机械潜蚀作用和化学溶蚀作用。机械潜蚀作用是指地下河在流动过程中，对土、石的冲刷破坏作用，可视为地表河流的冲刷作用。在长时间的机械潜蚀作用下，可以形成地下空洞，甚至引起地面陷落，出现落水洞和洼地，这种现象常见于黄土发育地区；疏松的钙质粉砂岩也易受到冲刷破坏。化学溶蚀作用是指地下河可溶解可溶性岩石所产生的破坏作用，又称岩溶作用，是地下河地质作用的主要形式。地下河中普遍含有一定数量的二氧化碳，能溶解碳酸盐岩，使碳酸盐变为溶于水的碳酸氢盐，随水流失。在碳酸盐岩地区，化学溶蚀作用可产生一系列如溶沟、石芽、溶洼、溶柱、落水洞、溶洞和天峻石林等岩溶地貌。在钙质或硫酸盐含量较高的黏土岩中，岩溶作用可产生土洞、土林等地貌。
搬运作用是指地下河将其剥蚀产物沿垂直或水平运动方向进行搬运。一般只有流动在较大洞穴中的地下河才具有较大的机械动力，能搬运数量较多、粒径较大的砂和砾石，并在搬运过程中稍具分选和磨圆作用，类似于地表河流。地下河主要进行化学搬运。化学搬运的溶质成分取决于其流经地区的岩石性质和风化状况，通常以碳酸氢盐为主，氯化物、硫酸盐、氢氧化物较少。地下河的化学搬运物大部分会输入河流、湖泊和海洋。
分为机械沉积作用和化学沉积作用。机械沉积作用是指地下河流到平缓、开阔的洞穴中，水动力减小，在这些洞穴中形成砾石、砂和粉砂等堆积。由于水动力较小，地下河的机械沉积物具有粒细、量少、分选性与磨圆性差的特征，沉积物中可能混杂有溶蚀崩落作用产生的呈角砾状的崩积物。化学沉积作用是指含有溶解物质的地下河在运移中，由于温度、压力变化，水中化学物质发生沉淀。溶质在粒间孔隙内沉淀，可把松散堆积物胶结成致密的坚硬岩石；溶质在岩石裂隙内沉淀或结晶，可构成脉体，如由碳酸钙组成的方解石脉等；溶质随地下河流出地表，可在泉口处沉淀形成疏松多孔的泉华；饱含碳酸氢钙的地下河沿岩石的裂隙或断层流入溶洞，可沉淀为溶洞滴石，包括钟乳石、石笋和石柱等。
改善生态系统
地下河中的化学物质利于高锰锌、低铜镉的优质土壤结构形成；其水温可一年四季保持恒温，能够起到调节地面四季气候的作用；此外，地下河及其洞穴系统为一些特殊生物提供了理想栖息地，许多世界上绝无仅有的珍稀动物和野生洞长植物都生长于此，有利于保护生物多样性。
重要水资源
地下河是主要的地下水资源之一，可广泛应用于人类生活用水和工业生产用水、农业生产用水等。此外，地下河水可以深入到人类无法涉足的地层深处，将许多有益于人体健康的矿物质成分及其微量元素带出地表，供给人们直接饮用或进行农业灌溉。
影响土木工程
地下河对土木工程的影响分为两个直接和间接两个方面：一是地下河与建筑物发生物理化学作用，改变建筑物的物理力学性质，即直接作用。二是地下河的岩土体与地下河之间的物理化学作用，改变了建筑物的岩土环境，间接影响到建筑物的物理力学性质。地下河对土木工程特殊的不良影响主要包括对建筑材料的腐蚀、降低地下河导致的地面沉降、地下河流动诱发的流砂和潜蚀、对地下建筑物的浮托作用等。
开发与利用
引水灌溉
在适当的地方修筑地下水坝，可建立地下蓄水库或抬高水位把地下河水引出地面加以利用，如用于农业灌溉等。在干旱地区，通过地下河进行农业灌溉既可保证农作物的的水分需求，提高农业产出，又可提高水资源的利用率。湖南云霄洞地下河便通过截流引水工程进行农业灌溉，解决了125公顷水田的旱涝问题。
水力发电
部分地区的地下河落差大、水量丰富，可利用地下河水发电。中国各省区兴建地下河水电站，已积累了丰富经验，如云南省的六郎洞水电站便是中国第一座用地下河发电的水电站。自1958年建成至今，六郎洞水电站的地下河来水量稳定，枯水期发电量1.8万千瓦，雨季超负荷运行，发电量2.8万千千瓦，还有多余水量排放。
旅游资源
一些地下河系统因其独特的地质和生态特征成为了旅游景点。如在广西都安，以地苏地下河为连接纽带，峰丛、峰林等各类地表喀斯特景观有序、集中地分布在地下河系周边，而通过天窗群、季节性地表河、竖井、落水洞等之间的相互联系，世界地质公园内呈现出“一河、百窗、千谷”的形态。
污染与保护
地下河污染
地下河可能被多种化学物质污染，这些化学物质包括杀虫剂、肥料、染料、药物、干洗剂、油漆、泄漏的汽油和其他由人类活动释放的化学物质。污染物通过地面渗入，经过非饱和带过滤后，最终到达地下河中。例如，道路上的汽油泄漏最终会进入地下。由于水流动速度很慢，污染物会在地下河中形成污染区，即受污染的地下河区域。此外，受全球气候变化和特殊岩溶地质条件影响，岩溶区干旱缺水、水土流失严重，石漠化面积大，而地下河污染具有隐蔽性，治理难度大。据统计，中国西南地区约有30%的地下河水质变差，对人民群众身体健康及生态环境安全造成不利影响。
保护措施
科学研究
支持地下河的科学研究，深入研究地下河的形成、演化、生态功能等，为保护提供科学依据，如污染物在地下河中的行为、地下河的自净能力、探测新技术等。同时还可研究和推广既能保证农民收成又能保护地下河的技术方法，如利用豆科根瘤菌共生固氮作用减少化学氮肥用量。
公众教育
普及岩溶科学知识和地下河保护的重要性，通过编写科普材料、培训教师、电视播放相关节目等方式提高公众意识。还可在已修复的地下河地区建立教育设施，展示地下河的污染原因、治理过程和重要性，提高公众保护意识。
监测立法
中国水利部印发的《地下水保护利用管理办法》中提出，地下河的开发和利用必须以生态环境的保护和地下水资源的可持续利用为前提，务必避免对地下河系统造成不可逆的影响。在开发利用过程中，应当采取有效措施保护地下水生态系统的完整性和稳定性，确保地下河的水质和水量不受到污染和过度开采的影响。同时，需要进行全面的环境影响评价，制定科学的管理方案和监测措施，以确保地下河系统的健康发展和地下水资源的可持续利用。
探测方法
地下河的探测方法包括示踪试验法、地质学推断法、洼地分析法、循迹追踪法、水准测量法等，这些方法可以单独使用，也可以结合使用，以提高地下河探测的准确性和效率。
当地下河在较长的距离上没有露头，或地下河有互相袭夺，或由集中到分散，地下河去向不明时，可通过使用示踪剂来确定地下河的流向和位置。
利用地下河受岩性和构造控制的特点，从地质学角度分析推断地下河的位置和发展趋势。这包括考虑地下河对岩性的选择性、接触带的控制性（层位接触带、断层接触带、侵入接触带），以及褶皱构造的影响。
通过地貌学方法分析岩溶区洼地与地下河的关系，划分为盲谷型洼地、天窗型洼地、漏斗状洼地、盆形洼地和竖井状洼地，这些洼地的生成与地下河的发育有不同程度的联系。
在地下河可进入的情况下，沿河道进行实测，或者根据地下河的露头点（如落水洞、天窗、竖井等）进行追踪，通过水位标高和流量的变化来勾划地下河的位置。
在地下河水力坡降小且露头点杂乱的情况下，可以在枯水期对各露头点实施水准测量，并制作地下水等水位线图，以确定地下河主流的位置。
主要地下河
世界各地均分布有较为典型的地下河景观，它们不仅因其长度和深度而闻名，还因其独特的地质特征和通航能力而受到关注。例如墨西哥的Sistema Sac Actun地下河通向加勒比海，是世界上最长的地下河；菲律宾的Puerto Princesa地下河可通航，流向南海；美国的Santa Fe河地下河全长121千米，部分河段完全消失在地下，然后在5千米外的下游重新出现；法国的Labouiche地下河是欧洲最长的通航地下河；斯洛文尼亚的Kriznajama洞穴地下河长8.27千米，深度达到32米；中国的地苏地下河则长达241千米，是中国长度最长、水量最大的一条地下河。
Sistema Sac Actun地下河位于墨西哥，全长约368千米，平均深度21米，最大深度120米，是世界上最长的地下河。它通向加勒比海，河段上分布有220余个地下河天窗。
Puerto Princesa地下河位于菲律宾西南部，全长8.2千米，其中4.3千米可通航，是世界自然遗产之一。它穿过东南亚常见的喀斯特景观地形，由山流向南海，河流下游受潮汐影响。这里是生物多样性保护区，包括了整个“山-海”生态系统以及一些非常重要的森林。
Labouiche地下河位于法国，深约60米，全长1.5千米，是欧洲最长的通航地下河。溶洞内气候凉爽，景观多样。
连州地下河位于中国广东，是一个亚热带喀斯特地貌溶洞暗河景观。洞穴内可游览面积达600平方米，遍布千奇百怪的钟乳石、石笋、石柱、石幔等景观，有广东省地下第一河之称。
地苏地下河位于中国广西，全长241千米，是中国长度最长、水量最大的一条地下河。河段上分布着300余个天窗，其中规模较大、形态典型的有136个，可进入性较好的达47个，是目前国内外分布密度最大、观赏性极好的地下河天窗群，目前已探明世界级天窗9个。
参考资料
[科普中国]-地下河的形成原来并不简单.科普中国网.2024-04-26
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重庆市地下河的空间分布及水资源.中国地质调查期刊网.2024-06-05
【中国文旅重点推荐】|全球地下河之王，天窗之都——都安.广西河池都安瑶族自治县人民政府.2024-04-26
An Underground River.TeachEngineering.2024-05-18
如何保护利用地下水，看8位院士专家怎么说.中国地质调查局.2024-06-05
我西南岩溶地区地下河面临变成“下水道”威胁加强保护和污染治理需从国家层面尽快做出决策.科学网.2024-06-05
SISTEMA SAC AKTUNLONGESTUNDERWATER CAVE.Zerega Lab.2024-06-19
Puerto-Princesa Subterranean River National Park.UNESCO.2024-06-13
La rivière souterraine de Labouiche.FOIX.2024-06-13
奇异瑰丽的连州地下河.湛江晚报.2024-06-13