北京巖溶水系統(tǒng)劃分及特征分析

王曉紅，劉久榮，辛寶東，葉 超，沈媛媛

（1.北京市地勘局信息中心，北京 100195；2.北京市水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊，北京 100195）

北京巖溶水系統(tǒng)劃分及特征分析

王曉紅1，劉久榮2，辛寶東2，葉 超2，沈媛媛2

（1.北京市地勘局信息中心，北京 100195；2.北京市水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊，北京 100195）

巖溶水是北京市重要的戰(zhàn)略后備水源，在城市供水方面發(fā)揮了重大作用，巖溶水系統(tǒng)劃分對于掌握巖溶水資源、合理開發(fā)利用巖溶水是至關重要的。本文結(jié)合地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌、水文地質(zhì)條件，考慮含水巖組的連續(xù)性、不同級別地表水分水嶺、地質(zhì)構(gòu)造的水文地質(zhì)性質(zhì)，將北京地區(qū)劃分為3個一級巖溶水系統(tǒng)、7個二級巖溶水系統(tǒng)、16個三級巖溶水系統(tǒng)。其中隱伏型巖溶水系統(tǒng)無裸露的可溶巖或零星分布，天然資源少，地下水徑流方向主要受開采影響，與上覆孔隙水有密切的水力聯(lián)系。山前型巖溶水系統(tǒng)可溶巖分布于山區(qū)和平原，巖溶水天然補給資源豐富，含水層厚度大、分布廣，調(diào)蓄能力強，開發(fā)利用程度高，排泄區(qū)有明顯的阻水邊界，儲水能力強。山區(qū)型巖溶水系統(tǒng)可溶巖分布于山區(qū)，地下水向河谷、低洼處徑流，排泄速度快，儲存能力差，開采井零星分布，開發(fā)利用程度低。

巖溶水；系統(tǒng)劃分；劃分原則；劃分方法；系統(tǒng)邊界

巖溶水是北京市重要的戰(zhàn)略后備水源，在城市供水方面發(fā)揮了重大作用，尤其在連續(xù)干旱年份，四季青、中橋、張坊等應急水源地的運行，緩解了城市供水危機。為了合理開發(fā)利用巖溶水，掌握巖溶水資源，正確劃分巖溶水系統(tǒng)是至關重要的。

1963年Toth提出了地下水流動系統(tǒng)理論，1980年后，Toth和G. Engelen進一步發(fā)展了地下水流動系統(tǒng)理論（Toth，1980；Engelen et al.，1986）。我國是在20世紀80年代將系統(tǒng)的概念引入地下水工作的（陳夢熊，1987），隨后多位學者對地下水系統(tǒng)進行了研究（陳夢熊等，2002；陳雨孫等，1994；王大純等，1995；侯光才等，2004）。在巖溶水系統(tǒng)方面也有學者展開了相關工作，探討了巖溶水系統(tǒng)的概念，研究了北方巖溶地下水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和水循環(huán)特征（梁永平等，2005；楊會峰等，2009；梁永平等，2010；方向清等，2011）。

北京巖溶水系統(tǒng)的研究始于20世紀90年代，1990年開展的中國北方巖溶地下水資源分布評價及預測的研究項目，對北京地區(qū)劃分了兩個巖溶水系統(tǒng)，玉泉山巖溶水系統(tǒng)和高莊—甘池泉巖溶水系統(tǒng)，其它地區(qū)未劃分（劉仁啟等，1992）。2000年由北京市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局與中科院地質(zhì)與地球物理研究所合作完成的《北京地區(qū)巖溶地下水資源研究與開發(fā)利用工程可行性研究報告》，按照碳酸鹽巖的分布、巖溶地下水補徑排條件、巖溶水含水巖組與相對隔水層，初步將北京巖溶水劃分為“房山長溝—周口店”“西山魯家灘—玉泉山”“昌平高崖口—南口”“昌平十三陵—桃峪口”“延慶舊縣—石槽”“順義二十里長山—平谷盆地”和“大興迭隆起”等7個巖溶水分布區(qū)（李宇等，2009）。2003年開展的首都地區(qū)地下水資源與環(huán)境調(diào)查評價項目，依據(jù)“系統(tǒng)理論”劃分了北京地下水系統(tǒng)，首先按含水層介質(zhì)、水循環(huán)和水動力類型與特征劃分出孔隙地下水、巖溶裂隙地下水和裂隙地下水3個二級系統(tǒng)，再根據(jù)地貌單元、地下水賦存條件和水力聯(lián)系等，劃分了6個松散孔隙水三級子系統(tǒng)，7個巖溶裂隙水三級子系統(tǒng)。巖溶裂隙水系統(tǒng)劃分范圍及邊界與7個巖溶分布區(qū)相同，該項目僅在西山、房山、平谷開展調(diào)查，勘察精度有限，劃分的系統(tǒng)邊界有待探討（北京市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局等，2008）。

本次工作是在前人研究的基礎上，依據(jù)地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌、水文地質(zhì)條件，考慮含水巖組的連續(xù)性、不同級別地表水分水嶺、地質(zhì)構(gòu)造的水文地質(zhì)性質(zhì)，全面劃分北京地區(qū)巖溶水系統(tǒng)。

1 北京巖溶水系統(tǒng)基本特征

北京巖溶水系統(tǒng)具有以下基本結(jié)構(gòu)和主要特征：

（1）巖溶水系統(tǒng)邊界由阻水構(gòu)造、隔水地層、地下分水嶺、地表分水嶺等組成，系統(tǒng)內(nèi)不同含水巖組具有統(tǒng)一的水動力場和水化學場。十渡—長溝巖溶水系統(tǒng)邊界由黃莊—高麗營斷裂、下馬嶺組頁巖、富合村—莊戶臺地表分水嶺、拒馬河地表分水嶺組成，薊縣系霧迷山組巖溶地下水整體上由西北向東南徑流，水化學類型主要為HCO3-Ca·Mg型，溶解性總固體、總硬度、主要的陰陽離子等含量都呈現(xiàn)出由北部山區(qū)向東南山前地區(qū)逐漸降低的趨勢。

（2）北京地區(qū)可溶巖分布面積廣，山區(qū)可溶巖地層呈條塊狀北東向展布。隱伏區(qū)可溶巖地層埋藏深度不均，埋藏深度從幾十米至上千米，張坊水源地巖溶含水巖組埋藏深度最淺，石景山地區(qū)最厚，揭示的埋藏深度約1500m左右。可溶巖含水巖組水文地質(zhì)參數(shù)各向異性，富水性不均一，在巖溶裂隙發(fā)育段形成強徑流帶，可溶巖含水層滲透性好、導水性強。

（3）大氣降水是巖溶水系統(tǒng)主要補給來源，時間上呈季節(jié)集中性補給，空間上呈分散性面狀補給。巖溶水的自然排泄為集中性的和常年性的，山前一帶以泉的形式呈點狀排泄，如高莊泉、甘池泉等；在河流沿岸呈線狀排泄，拒馬河六渡沿岸，有多個泉點出露，呈線狀向拒馬河排泄。

（4）山前地區(qū)巖溶水補給條件好，調(diào)蓄能力強，具備開發(fā)集中供水水源地條件。山前巖溶水補給區(qū)可溶巖分布范圍大，地層連續(xù)、平緩，接受大量的大氣降水補給，匯集排泄區(qū)儲存量巨大，巖溶水多年調(diào)節(jié)性強，水量、水位動態(tài)較穩(wěn)定，變化幅度較小，為富水地段，具備好的開采條件，可開發(fā)為集中供水的大型水源地，如中橋水源地、張坊巖溶水應急水源地、四季青水源地等。

（5）巖溶地下水與上覆第四系地下水和地表水聯(lián)系密切，具有相互轉(zhuǎn)化的特點。永定河雁翅—三家店段，河水流經(jīng)灰?guī)r地層時，大量地表水轉(zhuǎn)化為地下水，四季青一帶的巖溶水與上覆第四系地下水水位關系隨著水源地開采規(guī)模的增加而發(fā)生變化；拒馬河地表水與地下水關系密切，上游（五渡以上）巖溶地下水向河流排泄，豐水期河水流經(jīng)山前平原區(qū)時存在著地表水對地下水的補給。

（6）巖溶水交替條件好，更新能力強，水化學類型以HCO3-Ca·Mg型為主，水質(zhì)優(yōu)良。應用同位素技術查明了北京巖溶水年齡較新、更新能力強。泉水對降水響應快，年齡最新，房山、昌平、懷柔的巖溶水年齡次之，通州的巖溶水相對偏老。

2 北京巖溶水系統(tǒng)劃分原則

本次巖溶水系統(tǒng)劃分主要遵循以下原則：

（1）構(gòu)造控水原則

根據(jù)北京主要構(gòu)造體系、大型侵入巖體，確定北京巖溶水系統(tǒng)邊界。如黃莊—高麗營斷裂、南口—孫河斷裂、南苑—通縣斷裂、二十里長山斷裂、髫髻山向斜等。

（2）以主要開采巖溶含水巖組為主原則

北京地區(qū)主要巖溶含水巖組洼里礫巖、奧陶系、寒武—青白口系、薊縣系、長城系，在平面、垂向上廣泛分布，系統(tǒng)劃分時，主要考慮當前開采層位的補徑排條件。

（3）以地下水流系統(tǒng)為主、含水層系統(tǒng)為輔原則

巖溶水系統(tǒng)劃分是以巖溶水流動系統(tǒng)為主，依據(jù)巖溶水流動特征，分析巖溶水流的整體性和連續(xù)性，劃分的系統(tǒng)具有完整的巖溶水補、徑、排過程。再考慮巖溶水含水層系統(tǒng)，判斷含水層的整體性以及含水層之間的水力聯(lián)系。

（4）以供水水源為主原則

北京地區(qū)分布大量霧迷山組地熱資源，本次勘查主要考慮可做供水水源的巖溶水，不考慮地熱水。

（5）等級結(jié)構(gòu)原則

巖溶水系統(tǒng)和一般系統(tǒng)一樣，具有很強的層次性，系統(tǒng)劃分時應考慮系統(tǒng)等級，按由高級到低級的次序逐步深入地分析。首先考慮大型地質(zhì)構(gòu)造、大型巖體劃分一級巖溶水系統(tǒng)，再考慮構(gòu)造斷裂、水文、地貌劃分二級巖溶水系統(tǒng)，最后考慮含水巖組、巖溶水流場、巖溶水之間的水力聯(lián)系等劃分三級巖溶水系統(tǒng)。

（6）為資源評價與開發(fā)利用服務原則

巖溶水系統(tǒng)劃分應與巖溶水資源計算相結(jié)合，易于巖溶水資源評價與開發(fā)利用，不應對資源評價結(jié)果產(chǎn)生影響，保證資源量準確度。

3 北京巖溶水系統(tǒng)劃分方法

為正確評價、合理開發(fā)利用巖溶水資源，根據(jù)多年來對北京巖溶水的認識，采用以下方法進行巖溶水系統(tǒng)劃分。

（1）開展水文地質(zhì)調(diào)查工作。充分收集工作區(qū)地質(zhì)、水文地質(zhì)資料，總結(jié)前人研究成果。結(jié)合巖溶水的特點、研究程度和存在的主要問題，編寫工作設計，布置水文地質(zhì)調(diào)查工作量，調(diào)查巖溶地貌、地層、構(gòu)造、裂隙節(jié)理、泉水、水井、地表水、地下水水位、水質(zhì)和開采狀況等內(nèi)容。重點放在水源地勘查區(qū)、系統(tǒng)邊界。

（2）從巖溶水排泄點入手。注重巖溶大泉的分布、井群的分布，實測泉水流量，統(tǒng)計巖溶水的開采量。

（3）查找?guī)r溶水補給源。分析可溶巖含水巖組的分布規(guī)律，圈定裸露區(qū)、隱伏區(qū)可溶巖分布范圍，查明巖溶地下水與河水的關系、巖溶水與第四系地下水或其它含水層的關系、非可溶巖與巖溶水的關系，圈定地表水體的匯水范圍。

（4）研究巖溶水滲流場。利用巖溶地下水水位普測數(shù)據(jù)，確定巖溶地下水的流向。從巖溶水多年動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)，掌握巖溶水年內(nèi)、年際水位變化趨勢。根據(jù)鉆孔成果資料，分析可溶巖溶洞、裂隙發(fā)育情況，結(jié)合抽水試驗數(shù)據(jù)，掌握巖溶地下水強徑流帶在平面、垂向上的分布。

（5）依據(jù)地表分水嶺、地下分水嶺、阻水構(gòu)造、阻水巖體、相對隔水地層等，確定巖溶水系統(tǒng)邊界。重點關注山區(qū)地下分水嶺與地表分水嶺是否一致、隱伏區(qū)斷裂帶性質(zhì)，布設水文地質(zhì)踏勘剖面，開展遙感解釋、地面物探，在斷裂兩側(cè)布置勘探孔，通過抽水試驗、地下水位、水化學、同位素等查明斷裂性質(zhì)。

（6）針對北京地區(qū)制定巖溶水系統(tǒng)劃分原則。按制定的系統(tǒng)劃分原則分級進行劃分，并闡述各巖溶水系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與主要特征，包括系統(tǒng)邊界、巖溶水的補給與排泄、水動力場和水化學場等。

（7）系統(tǒng)檢驗。巖溶水系統(tǒng)劃分結(jié)果初步確定后，應查看系統(tǒng)之間是否存在水力聯(lián)系、系統(tǒng)邊界是否正確，劃分結(jié)果能否保證巖溶水資源計算與評價正確性，是否有利于巖溶水資源的開發(fā)利用。如不適用，重新劃分。

（8）采用同行評議方法，判定北京巖溶水系統(tǒng)劃分的正確性。本次劃分的巖溶水系統(tǒng)，經(jīng)多次邀請水文地質(zhì)專家共同探討、研究，最終確定劃分方案。

4 北京巖溶水系統(tǒng)劃分

依據(jù)巖溶水系統(tǒng)劃分原則，運用巖溶水系統(tǒng)劃分方法，劃分了3個一級巖溶水系統(tǒng)、7個二級巖溶水系統(tǒng)、16個三級巖溶水系統(tǒng)（表1、圖1）。下面進行詳細論述。

4.1 房山—昌平巖溶水系統(tǒng)

該系統(tǒng)為一級巖溶水系統(tǒng)，分為2個二級巖溶水系統(tǒng)、7個三級巖溶水系統(tǒng)。

4.1.1 西山巖溶水系統(tǒng)Ⅰ-Ⅰ

該系統(tǒng)為二級巖溶水系統(tǒng)，分為5個三級巖溶水系統(tǒng)。

（1）十渡—長溝巖溶水系統(tǒng)Ⅰ-Ⅰ1

分布在馬鞍村—張坊—甘池一帶，面積636.90 km2。北部邊界以富合村—莊戶臺—鴿子臺水庫為界；西邊界至北京與河北省界，為水量流入邊界，南邊界為拒馬河地表分水嶺，東北界至北嶺向斜西南翼的青白口系下馬嶺組頁巖，為相對阻水邊界；東南部邊界以?？谟L溝逆斷層為界，斷裂東南側(cè)為石炭—二疊系頁巖、砂巖，形成相對隔水邊界。上部邊界，山區(qū)薊縣系霧迷山組、鐵嶺組白云巖裸露于地表，直接接受大氣降水補給，山前地區(qū)霧迷山組白云巖隱伏于第四系之下，厚度小于30m。

十渡—長溝巖溶水系統(tǒng)巖溶水的主要補給來源為可溶巖大氣降水入滲，徑流方向由西北向東南，排泄方式以人工開采、地表水基流、泉水為主，豐水年份拒馬河兩側(cè)的地下水向河中排泄，枯水年份來水量少的情況下，地表水會向地下水補給。已建水源地為張坊應急水源地。

（2）魚谷洞巖溶水系統(tǒng)Ⅰ-Ⅰ2

表1 巖溶水系統(tǒng)劃分表Tab.1 division table of karst groundwater system in Beijing

分布于蘆子水—東村一帶，面積76.06km2。北部邊界為百花山—髫髻山向斜軸部地表分水嶺，巖性為侏羅系火山碎屑巖，東邊界為地表分水嶺；西至省界，為水量流出邊界，南、西南部及底部邊界為下馬嶺組頁巖，為相對阻水邊界。上部邊界為裸露的碳酸鹽巖，直接接受大氣降水補給，北部山區(qū)侏羅系碎屑巖降水時形成的地表徑流以及降水滲入地層后出露的泉水，流經(jīng)灰?guī)r地層，對奧陶系含水巖組給予間接補給。該系統(tǒng)巖溶水由東向西徑流，以地下潛流形式流出系統(tǒng)。

圖1 北京巖溶水系統(tǒng)劃分及邊界概化圖Fig.1 karst groundwater system division and boundary conceptualization diagram in Beijing

（3）玉泉山—潭柘寺巖溶水系統(tǒng)Ⅰ-Ⅰ3

分布在南辛房—四季青、軍莊—溫泉，面積1318.68 km2。

西北界為百花山—髫髻山向斜軸部地表分水嶺。東北邊界為南口斷裂，該斷裂兩側(cè)大部分地層為青白口系，為相對隔水邊界，局部地段斷裂兩側(cè)為寒武系，有一定的水量交換，為流量邊界。東南界為黃莊—高麗營斷裂，斷裂不同段對奧陶系巖溶水具有不同的控制作用，邊界性質(zhì)具有分段特性，大鐘寺—羊坊段為流量邊界，其斷裂兩側(cè)奧陶系灰?guī)r存在斷層接觸；羊坊店以西段，斷裂西北側(cè)為八寶山斷裂上盤，其主要巖層為薊縣系霧迷山組白云巖，斷裂東南側(cè)為北京凹陷，主要巖層為第三系半膠結(jié)礫巖，該段斷裂作為相對阻水邊界。西界為黑龍關泉域的東部邊界，大安山—紅煤廠斷裂為逆沖斷裂，鐵嶺組白云巖含水巖組與奧陶—寒武系含水巖組直接接觸，有一定的水力聯(lián)系，斷裂東部分布大面積下馬嶺組板巖、千枚巖，為隔水邊界。南界為大石河背斜軸部河北鎮(zhèn)—三福村，其中河北泉地段地下水向河道排泄，為水量流出邊界，東莊子—三福村一帶大石河河水側(cè)向補給奧陶系巖溶地下水，為水量流入邊界，其它地段為隔水邊界。

山區(qū)裸露的可溶巖地層為系統(tǒng)的頂部邊界，接受大氣降水補給，平原區(qū)隱伏的可溶巖含水層與上覆第四系有一定的垂向交換量，為流量邊界；底部邊界為下馬嶺組頁巖，為相對隔水邊界。

該系統(tǒng)可溶巖含水巖組為奧陶系灰?guī)r、寒武系白云質(zhì)灰?guī)r、薊縣系白云巖、洼里礫巖、井兒峪組泥灰?guī)r，主要取水層位為奧陶系含水巖組。奧陶系巖溶水在軍莊、魯家灘地區(qū)接受大氣降水補給、永定河水滲漏補給及非可溶巖的間接補給，總體上由西南向東北徑流，排泄量以人工開采為主，主要的水源地有水源三廠、石景山、航天三院、門頭溝等。河北泉流量在大石河河道滲入黑龍關—磁家務巖溶水系統(tǒng)。大石河側(cè)向流出量進入玉泉山—潭柘寺巖溶水系統(tǒng)。

（4）黑龍關—磁家務巖溶水系統(tǒng)Ⅰ-Ⅰ4

分布于楊林水、霞云嶺、南窖、磁家務、婁子水一帶，面積606.61km2。西以地表分水嶺為界，西北邊界為百花山—髫髻山向斜軸部地表分水嶺；東北部北段邊界為大安山—教軍場斷裂和下馬嶺組千枚巖，為相對阻水邊界；東北部南段邊界為大石河背斜軸部，河北泉地段接受玉泉山—潭柘寺巖溶水系統(tǒng)的河北泉域地下水對河道排泄量，為水量流入邊界，三福村一帶大石河河水側(cè)向補給玉泉山—潭柘寺巖溶水系統(tǒng)，為水量流出邊界；東南至黃莊高麗營斷裂，南部邊界為下馬嶺組頁巖，為相對隔水邊界。

主要含水巖組為奧陶系和寒武系灰?guī)r、霧迷山組和鐵嶺組白云巖、井兒峪組泥灰?guī)r，接受可溶巖大氣降水入滲補給和非可溶巖間接補給，薊縣系含水巖組自西南向東北徑流，寒武奧陶系含水巖組由西北流向東南，以人工開采和泉的形式排泄。

（5）沿河城巖溶水系統(tǒng)Ⅰ-Ⅰ5

分布于齊家莊、江水河、向陽口一帶，面積953.64km2。北以地表分水嶺為界，南至百花山—髫髻山向斜軸部地表分水嶺，西部以地表分水嶺為界，東北至娘娘廟坨背斜軸部、於白斷裂，南部為水量流出邊界，北部局部地段為流入邊界。主要可溶巖含水巖組為奧陶系和寒武系灰?guī)r、霧迷山組和鐵嶺組白云巖、井兒峪組泥灰?guī)r，補給來源為大氣降水，徑流方向由北向南，地下水向永定河排泄，流入玉泉山—潭柘寺巖溶水系統(tǒng)。

4.1.2 昌平巖溶水系統(tǒng)Ⅰ-Ⅱ

該系統(tǒng)分為2個三級巖溶水系統(tǒng)。

（1）高崖口巖溶水系統(tǒng)Ⅰ-Ⅱ1

分布于老峪溝、馬刨泉、高崖口一帶，面積458.54km2。東北段平原區(qū)以南口斷裂為界，山區(qū)以四橋子西梁—居庸關為界；西南界北段至娘娘廟坨背斜軸部，南段至東駝西背斜軸部；西北以二道崗梁—清水頂?shù)乇矸炙畮X為界，南至妙峰山地表分水嶺。

該系統(tǒng)西部邊界地下分水嶺與地表分水嶺不一致。本區(qū)西部娘娘廟坨背斜和東駝西背斜軸部均為高于莊組，北翼由楊莊及霧迷山組組成，南翼被北西走向的斷層錯開，只見霧迷山組；西部永定河與溫榆河地表分水嶺位于禾子澗、老峪溝、了思臺一線，該區(qū)分布大面積白云巖，據(jù)2006年、2012年、2013年巖溶水流場，地表分水嶺西部的巖溶水位高于東部，故結(jié)合地質(zhì)構(gòu)造分析，巖溶水分水嶺應位于地表分水嶺西部背斜軸部。

西南邊界局部地區(qū)為水量流出邊界。在西南邊界馬刨泉村西南分布部分霧迷山組白云巖，據(jù)2006年水位觀測數(shù)據(jù)，巖溶水水位北高南低，有水量流出。

東北邊界南口斷裂兩側(cè)第四系之下均埋藏著霧迷山組，第四系厚度存在明顯差異，本次勘探施工了2眼勘探孔（CG-K-1孔和CG-K-2孔），兩井相距1500m，孔深相同，CG-K-1孔、CG-K-2孔霧迷山組的埋藏深度分別為180m和1032m，抽水試驗數(shù)據(jù)、同位素和水化學數(shù)據(jù)存在明顯差異，說明兩側(cè)含水層水力聯(lián)系微弱，故該邊界為相對隔水邊界。

該系統(tǒng)可溶巖含水巖組為霧迷山組、高于莊組白云巖，補給來源為大氣降水，排泄方式為人工開采、對第四系含水層的排泄和側(cè)向流出。

（2）十三陵—桃峪口巖溶水系統(tǒng)Ⅰ-Ⅱ2

分布于鄧莊、興壽、連石山一帶，面積685.39km2。西南邊界平原區(qū)以南口斷裂為界，山區(qū)以四橋子西梁—居庸關為界，北部邊界為石泉門—松樹溝—沙嶺—大羊山地表分水嶺，均為流量邊界；東南邊界為小湯山地熱田北部界線，為水量流出邊界。主要可溶巖含水巖組為霧迷山組、高于莊組白云巖，補給來源為大氣降水，排泄方式以人工開采為主，已建水源地為鄧化莊、真順等。

4.2 延慶—懷柔巖溶水系統(tǒng)

該系統(tǒng)為一級巖溶水系統(tǒng)，分為2個二級巖溶水系統(tǒng)，5個三級巖溶水系統(tǒng)。

4.2.1 延慶巖溶水系統(tǒng)Ⅱ-Ⅰ

分布在劉斌堡、張山營、大榆樹一帶，面積998.80km2。北部、東部以地表分水嶺為界，南至八達嶺阻水巖體，延慶盆地內(nèi)為地熱田邊界，西南至省界官廳水庫。

主要可溶巖含水巖組為霧迷山組白云巖和高于莊組白云巖，補給來源為大氣降水入滲，巖溶水由東北向西南徑流，人工開采量相對較少，大部分巖溶水以越流形式頂托補給上覆第四系地下水，還有部分巖溶水資源轉(zhuǎn)化為地表水、補給地下熱水。

4.2.2 千家店—九渡河巖溶水系統(tǒng)Ⅱ-Ⅱ

分布于紅旗甸、上花樓、九渡河一帶，分4個三級巖溶水系統(tǒng)。

（1）千家店巖溶水系統(tǒng)Ⅱ-Ⅰ1

分布于紅旗甸、下德龍灣、上花樓、珍珠泉一帶，面積761.70km2。北部、西部、南部均以地表分水嶺為界，東部北段至陽坡高尖—南天門一線，南段至地表分水嶺。主要可溶巖含水巖組為霧迷山組、高于莊組白云巖、鐵嶺組白云巖，補給來源為降水入滲，巖溶地下水大部分向白河排泄，匯入密云水庫，也有部分水量向深部巖溶地下水徑流。

（2）琉璃河巖溶水系統(tǒng)Ⅱ-Ⅱ2

分布于琉璃廟、河北村、魚水洞一帶，面積180.64km2。東南部以大二道溝梁尖地表分水嶺為界，西部至柳木坑梁頭—猴梁頭地表分水嶺。南部以黑坨山—頭道梁地表分水嶺為界，東北至大黃木廠—柏查子一線。主要可溶含水巖組為霧迷山組、高于莊組白云巖、鐵嶺組白云巖，補給來源為降水入滲，巖溶水向琉璃河排泄，匯入白河。

（3）九渡河巖溶水系統(tǒng)Ⅱ-Ⅱ3

分布于莊戶、九渡河、蓮花池一帶，面積723.30km2。北部、西南以地表分水嶺為界，南邊界至橋梓—廟城，東部為三尖塔—懷北莊一線。主要可溶巖含水巖組為霧迷山組、鐵嶺組白云巖、高于莊組白云巖、寒武系灰?guī)r、井兒峪組泥灰?guī)r，補給來源為降水入滲，本區(qū)出露大面積的侵入巖體，受巖體阻水作用，地下水向懷沙河、懷九河、雁棲河排泄，匯入懷柔水庫、臺上水庫。

（4）西田各莊巖溶水系統(tǒng)Ⅱ-Ⅱ4

分布于新王莊、東智村、溪翁莊一帶，面積258.82km2。北部和東部以片麻巖為界，南以宰相莊阻水巖體為界，西部邊界至三尖塔—懷北莊一線。主要可溶巖含水巖組為霧迷山組、高于莊組白云巖、鐵嶺組白云巖、寒武系灰?guī)r、井兒峪組泥灰?guī)r，補給來源為大氣降水入滲，主要排泄方式為頂托補給第四系含水層。

4.3 大興—平谷巖溶水系統(tǒng)

該系統(tǒng)為一級巖溶水系統(tǒng)，分為3個二級巖溶水系統(tǒng)，4個三級巖溶水系統(tǒng)。

4.3.1 順平巖溶水系統(tǒng)Ⅲ-Ⅰ

分布在龍灣屯、東邵渠、東高村一帶，面積1253.40km2。北部以片麻巖為界，南到北京與三河界線及南山地表分水嶺，西以順義斷裂、二十里長山斷裂為界，東到海子水庫，北京與天津市界。

東部中橋—東高村地區(qū)：西部以相對阻水的楊莊組為界，東至市界，北以片麻巖為界，南至平谷盆地南山。可溶巖含水巖組為高于莊組白云巖和薊縣系白云巖。該區(qū)施工勘探孔5眼，取水層位為霧迷山組、楊莊組、高于莊組，補給來源為大氣降水。

龍灣屯地區(qū)：分布在龍灣屯、張鎮(zhèn)一帶，北部和東部北段以相對阻水的楊莊組為界， 東部南段以西樊各莊—西王各莊斷裂為界，西、西南至順義斷裂和楊鎮(zhèn)斷裂?？扇軒r含水巖組為霧迷山組白云巖。該區(qū)施工勘探孔1眼，取水層位為霧迷山組，補給來源為大氣降水。

4.3.2 北務巖溶水系統(tǒng)Ⅲ-Ⅱ

分布于牛欄山、北小營、北務、尹家府一帶，面積433.46km2。主要含水巖組為奧陶系灰?guī)r、寒武系灰?guī)r、井兒峪組泥灰?guī)r。

東部邊界由順義斷裂、楊鎮(zhèn)斷裂、夏墊斷裂組成，西部邊界南段為下馬嶺組頁巖。北部邊界為阻水巖體，南部至省界，巖溶水向南部徑流，為水量流出邊界。西北邊界為橋梓—廟城一線，東北以唐指山水庫東部地表分水嶺為界。主要可溶巖含水巖組為奧陶系灰?guī)r、寒武系灰?guī)r、井兒峪組泥灰?guī)r。牛欄山、北小營地區(qū)為背斜儲水構(gòu)造，施工勘探孔4眼，取水層位為奧陶系、寒武系、井兒峪組、南大嶺組。北務、尹家府地區(qū)為向斜儲水構(gòu)造。施工勘探孔7眼，取水層位為奧陶系、寒武系、紅廟嶺組，補給來源為上覆第四系地下水的越流補給和二十里長山地區(qū)的大氣降水補給。

4.3.3 大興—通州巖溶水系統(tǒng)Ⅲ-Ⅲ

該系統(tǒng)分2個三級巖溶水系統(tǒng)。

（1）大興巖溶水系統(tǒng)Ⅲ-Ⅲ1

分布于舊宮、黃村鎮(zhèn)、北藏一帶，面積324.51km2。東南、西南及底部邊界以青白口系下馬嶺組頁巖作為隔水邊界，北東部以垡頭背斜軸部青白口系為界，西北至南苑—通縣斷裂。斷裂西北側(cè)為北京迭斷陷，沉積了巨厚的第三系，可溶巖地層埋藏于第三系之下，斷裂東南側(cè)為大型迭隆起，寒武系和奧陶系隱伏于第四系之下，埋藏較淺，兩側(cè)含水巖組無水力聯(lián)系，故該斷裂為阻水邊界。大興巖溶水系統(tǒng)為向斜儲水構(gòu)造，可溶巖含水巖組為奧陶系灰?guī)r、寒武系灰?guī)r和井兒峪組泥灰?guī)r，巖溶水接受上覆第四系“天窗”越流補給，排泄方式為人工開采，建有念壇巖溶水水源地。

（2）龍旺莊巖溶水系統(tǒng)Ⅲ-Ⅲ2

分布于宋莊、北苑、黑莊戶一帶，面積271.25km2。西北以南苑—通縣斷裂為界，東南及底部邊界以青白口系下馬嶺組頁巖作為隔水邊界，西南以垡頭背斜軸部青白口系地層為界，東北至翟里背斜軸部青白口系地層。頂部與上覆第四系有水量交換，接受第四系地下水的越流補給，為水量流入邊界。龍旺莊巖溶水系統(tǒng)為向斜儲水構(gòu)造，可溶巖含水巖組為寒武系灰?guī)r、井兒峪組泥灰?guī)r，補給來源為上覆第四系地下水越流，排泄方式為人工開采，建有龍旺莊巖溶水水源地。

5 結(jié)語

本次工作依據(jù)構(gòu)造控水、等級結(jié)構(gòu)、為資源評價與開發(fā)利用服務等原則，將北京巖溶水系統(tǒng)劃分為3個一級巖溶水系統(tǒng)、7個二級巖溶水系統(tǒng)、16個三級巖溶水系統(tǒng)。劃分的一級巖溶水系統(tǒng)之間沒有水量交換；二級系統(tǒng)之間沒有水量交換，但存在可變的地下分水嶺，受人為活動影響，當水動力條件發(fā)生變化時，系統(tǒng)界線會改變；三級系統(tǒng)之間存在水量交換和可變的地下分水嶺。

根據(jù)可溶巖空間分布，北京巖溶水系統(tǒng)可分為3種類型，山區(qū)型、山前型和隱伏型。隱伏型包括大興、龍旺莊、北務巖溶水系統(tǒng)，該系統(tǒng)具備如下特點：無裸露的可溶巖或零星分布，巖溶水天然資源少，地下水徑流方向主要受開采影響，含水層厚度大、分布廣，水量豐富，與上覆孔隙水有密切的水力聯(lián)系，開采后激發(fā)孔隙水的越流補給量。山前型包括玉泉山—潭柘寺、十渡—長溝、十三陵—桃峪口、高崖口、順平、延慶、西田各莊巖溶水系統(tǒng)，該系統(tǒng)具備如下特點：可溶巖分布于山區(qū)和平原，含水層厚度大、分布廣，具有明顯的補徑排條件，巖溶水天然補給資源豐富，地下水位動態(tài)受大氣降水影響明顯，調(diào)蓄能力強，水源地位于山前隱伏區(qū)，水量大、降深小，開發(fā)利用程度高，排泄區(qū)有明顯的阻水邊界，儲水能力強。山區(qū)型包括魚谷洞、沿河城、千家店、九渡河、琉璃河、黑龍關—磁家務巖溶水系統(tǒng)，該系統(tǒng)具備如下特點：可溶巖分布于山區(qū)，地下水向河谷、低洼處徑流，排泄速度快，儲存能力差，開采井零星分布，開發(fā)利用程度低。

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Division and Characterization Analysis of Karst Groundwater System in Beijing

WANG Xiaohong， LIU Jiurong， XIN Baodong， YE Chao， SHEN Yuanyuan
（1. Information Centre of Beijing Geology Prospecting &Developing Bureau， Beijing 100195；2. Beijing Institute of Hydrogeology and Engineering Geology， Beijing100195）

Karst groundwater is an important strategic water reserve for Beijing and has played a great role in the water supply of the city. It is essential to divide karst groundwater systems for the management of the water resource，as well as for the rational development and utilization of karst groundwater. The present article， with regard to the geological structure and the topographical and hydrogeological conditions， explains the division of the Beijing karst groundwater into 3 primary systems， 7 secondary subsystems and 16 thirdly subsystems， according to the continuity of aquifers， the hydrogeological properties of different levels of surface water， and the geological structure. Amongst these systems， the hidden karst groundwater system is not exposed soluble or scattered rocks， and has less natural resources， with groundwater flow direction due to the impact of mining， and has a close contact with overlying pore groundwater. Soluble rocks of piedmont karst groundwater system are distributed in the mountains and plains，with rich recharge resources， large aquifer thickness and wide distribution， strong regulation and storage capacity，high development level， significant water blocking discharge zone boundary. Soluble rocks of mountainous karst groundwater system are distributed in the mountains with groundwater runoff to the river valley and low-lying area，high discharge speed， poor storage capacity， production wells scattered and low development level.

Karst groundwater； System division； Division principle； Division method； System boundary

P641.134

A

1007-1903（2016）03-0008-08

10.3969/j.issn.1007-1903.2016.03.002

北京巖溶水資源勘查評價工程（京發(fā)改［2011］1215號）

王曉紅（1965- ），女，碩士，教高，主要從事地下水資源研究；E-mail：wangxiao640@aliyun.com