昆明呈貢黑、白龍?zhí)兜叵滤到y(tǒng)獨立性研究

黃 會，張愷翔

(四川省地質(zhì)礦產(chǎn)開發(fā)局九一五水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊，四川 眉山 620010 )

昆明呈貢黑、白龍?zhí)兜叵滤到y(tǒng)獨立性研究

黃 會，張愷翔

(四川省地質(zhì)礦產(chǎn)開發(fā)局九一五水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊，四川 眉山 620010 )

黑、白龍?zhí)兜叵滤到y(tǒng)位于昆明東南側(cè)吳家營裸露-覆蓋型巖溶系統(tǒng)內(nèi)，其中黑龍?zhí)兜叵滤到y(tǒng)出口-黑龍?zhí)妒抢ッ鹘?jīng)濟開發(fā)中心-呈貢的飲用水源地之一，水資源是制約缺水城市發(fā)展的關(guān)鍵因素，兩地下水系統(tǒng)獨立性對昆明發(fā)展極其重要。通過對黑、白龍?zhí)兜叵滤到y(tǒng)的水文地質(zhì)條件、水均衡、滲流場分析，表明黑龍?zhí)断到y(tǒng)和白龍?zhí)兜叵滤到y(tǒng)是相對獨立的，是兩個地下水系統(tǒng)受北東部巖溶中低山的裸露型巖溶的補給，中間受穩(wěn)定的隔水條帶P1d的阻隔，使兩個地下水系統(tǒng)不具有具有水力聯(lián)系，但構(gòu)造斷裂使得隔水條帶P1d在渾水塘一帶被錯斷，兩個地下水系統(tǒng)在下部具有水力聯(lián)系。

黑龍?zhí)兜叵滤到y(tǒng)；白龍?zhí)兜叵滤到y(tǒng)；水均衡；數(shù)值模擬；獨立性

呈貢黑、白龍?zhí)兜叵滤到y(tǒng)均位于斷陷盆地東南側(cè)一吳家營裸露一覆蓋型巖溶地下水系統(tǒng)內(nèi)。兩地下水系統(tǒng)出口相距不到3 km，泉流量相差較大，其中黑龍?zhí)度浅守曋饕泄┧吹?，白龍?zhí)度饕獮檗r(nóng)田、耕地、池塘用水。呈貢作為昆明經(jīng)濟開發(fā)中心，而昆明水資源嚴重缺乏，因此水資源是制約城市發(fā)展的關(guān)鍵，探明兩個系統(tǒng)之間之間是否具有聯(lián)系至關(guān)重要的。王宇[1]在《斷陷盆地巖溶水賦存規(guī)律》中曾詳細介紹了吳家營巖溶地下水系統(tǒng)，主要分析了該系統(tǒng)地下水徑流模式以及巖溶水單元劃分，對兩個系統(tǒng)是否存在聯(lián)系，并未作出詳細論述，本文主要從水文地質(zhì)條件、水均衡、三維數(shù)值模擬方面來探索兩個系統(tǒng)的獨立性。

1 水文地質(zhì)條件分析

馬料河和寶象河是吳家營巖溶地下水系統(tǒng)北側(cè)界，滇池流域和南盤江流域是其北東側(cè)界，該系統(tǒng)內(nèi)既有裸露型巖溶又有覆蓋型巖溶，巖溶出露面積較大，主要的含水巖組為石炭系+泥盆系(C+D)、二疊系(P1y)，富水性較強-強，含水性差異較大。

圖1 吳家營巖溶水系統(tǒng)平面圖

2 地下水系統(tǒng)補排條件分析

北東側(cè)裸露型巖溶和地表伏流補是黑龍?zhí)兜叵滤到y(tǒng)主要補給來源，北側(cè)果林水庫一帶產(chǎn)生的地下徑流與白龍?zhí)栋岛优判购笫Ｓ嗟膫?cè)向徑流流量在黑龍?zhí)栋岛映隹谥車ㄟ^上升泉排泄到地表。

圖2 白龍?zhí)断到y(tǒng)排泄示意圖

圖3 黑、白龍?zhí)断到y(tǒng)出口地貌示意圖

從圖2及現(xiàn)場調(diào)查看，白龍?zhí)兜叵滤到y(tǒng)排泄出口高程1 935 m，主要接受北東側(cè)三家村一帶二疊系(P1y)裸露型巖溶下滲補給，分三級排泄，一級排泄出口為白龍?zhí)?，剩余部分則進入覆蓋型巖溶水同果林水庫一帶的覆蓋型巖溶水一起在小海晏排泄處進行二級排泄，其余直接向滇池排泄。

黑、白龍?zhí)兜叵滤到y(tǒng)的地下徑流經(jīng)黑、白龍?zhí)度判沟降乇?，匯入洛龍河(圖3)，最終流向滇池。

3 兩大地下水系統(tǒng)獨立性分析

3.1 水均衡分析

黑龍?zhí)兜叵滤到y(tǒng)排泄高程1 920 m，白龍?zhí)兜叵滤到y(tǒng)排泄高程1 935 m。假設兩個系統(tǒng)為一個整體，當旱季水源不充足時，大部分水將低高程(黑龍?zhí)?排泄，然而事實卻并非如此。從兩次野外調(diào)查情況來看，黑龍?zhí)度髁坑昙?92 L/S，枯季僅有79 L/S；在雨季和旱季白龍?zhí)度髁烤€(wěn)定在145 L/S左右，這充分說明所兩個系統(tǒng)不是一個整體。因此從水均衡分析，兩個系統(tǒng)具有不同的補給來源，白龍?zhí)兜难a給路徑更遠，水源比較充足。

圖4 黑、白龍?zhí)兜叵滤到y(tǒng)A-A＇剖面圖

從黑、白龍?zhí)兜叵滤到y(tǒng)A-A＇剖面(圖4)來看，黑、白龍?zhí)兜叵滤到y(tǒng)在補給、排泄區(qū)內(nèi)受中間隔水條帶P1d(鋁土質(zhì)頁巖)的阻隔，成為兩個獨立的地下水系統(tǒng)。白龍?zhí)兜叵滤到y(tǒng)主要接受北東側(cè)裸露巖溶P1y補給，黑龍?zhí)兜叵滤到y(tǒng)主要接受北東側(cè)三家村一帶C+D裸露型巖溶、地表伏流及南東側(cè)黃連山一帶的C+D灰?guī)r條帶補給，其C+D地層巖溶發(fā)育程度、匯水條件及地表入滲系數(shù)均小于P1y陽新組地層，因此白龍?zhí)队昙竞导玖髁糠€(wěn)定。從野外調(diào)查及鉆孔資料來看，C+D地層的巖溶發(fā)育程度也明顯不如P1y地層，因此補給范圍及補給資源遠沒有白龍?zhí)冻渥?，泉流量在旱季明顯少于雨季。

圖5 黑、白龍?zhí)兜叵滤到y(tǒng)B-B＇剖面圖

從黑、白龍?zhí)兜叵滤到y(tǒng)B-B＇剖面(圖5)來看，C和P1y兩個含水層之間有隔水條帶P1d(據(jù)鉆孔資料反應巖性主要為為鋁土質(zhì)頁巖、粘土巖等，具有弱透水甚至不透水作用)，所以兩個地下水系統(tǒng)在三家村落水洞以上部分為幾乎無水力聯(lián)系。

王宇[1]在《斷陷盆地巖溶水賦存規(guī)律》一書中寫到，兩個地下水系統(tǒng)在渾水塘一帶位于一朵云-大新冊斷裂帶附近，而該斷裂在上部是壓性斷裂，透水性差(幾乎不透水)而下部變?yōu)閺埿?，具有透水性；另外還有很多張性小斷裂分布在渾水塘一帶，使得中間穩(wěn)定的隔水層P1d變成不穩(wěn)定的隔水層，兩個系統(tǒng)在渾水塘一帶又具有水力聯(lián)系。因此從水均衡角度來看，北東部中低山的裸露型巖溶是兩個系統(tǒng)共同的補給來源，中間受穩(wěn)定的隔水條帶P1d阻隔，使兩個系統(tǒng)相對獨立的，但構(gòu)造斷裂使得隔水條帶P1d在渾水塘一帶被錯段，又具有一定的水力聯(lián)系。雨季由于地表水入滲使得地下水位上升，部分原本補給白龍?zhí)断到y(tǒng)的水通過斷層在渾水塘一帶補給黑龍?zhí)兜叵滤到y(tǒng)，使得黑龍?zhí)度谟昙玖髁棵黠@大于旱季。

3.2 基于三維數(shù)值模擬分析

3.2.1 水文地質(zhì)概化模型

模型區(qū)巖溶類型主要為裸露型巖溶，地表巖溶發(fā)育，區(qū)內(nèi)發(fā)育一條暗河，主要通過地表洼地、落水洞等匯聚大氣降水。地下暗河、溶隙、多重介質(zhì)組成復雜的儲排水體系，并呈現(xiàn)出明顯的垂向巖溶分帶性。因此采用等效連續(xù)介質(zhì)模型和雙重介質(zhì)模型兩種方法綜合對含水介質(zhì)進行概化(圖6)，不同的含水巖組由不同的顏色表示。

圖6 研究區(qū)三維結(jié)構(gòu)示意圖

3.2.2 邊界條件概化

本次模擬參考黃會[7]《隧道工程對昆明呈貢黑龍?zhí)兜叵滤到y(tǒng)的影響》一文，涉及范圍主要為黑龍?zhí)兜叵滤到y(tǒng)和白龍?zhí)兜叵滤到y(tǒng)的補給、徑流區(qū)。除西面外北面和南面、東面均以地表或者地下分水嶺為界，其中北面和南東面為地表分水嶺，巖性主要為P2β，透水性差，作為隔水邊界處理；北東面為地下分水嶺，作為隔水邊界處理；西面為第四系，巖溶水與地表水之間的聯(lián)系的受到下部的固結(jié)程度較高的粘土層的阻斷[1](王宇，2003)，因此為巖溶水的主要排泄方向，作為排泄邊界處理。模擬區(qū)內(nèi)，地形地貌復雜，溝谷切割縱深，考慮地下水受地表支溝體系的控制，將河流和水庫都作通用邊界處理，其余部分均作無效單元處理(圖7)。

圖7 模擬范圍圖

3.2.3 相關(guān)參數(shù)選取

譚繼中[5]在《云南斷陷盆地淺循環(huán)巖溶水賦存規(guī)律初步研究》一書中寫到巖溶裂隙的寬度、密度(裂隙間距)、充填程度、發(fā)育方向以及延伸性、巖溶化巖體內(nèi)部的空間組合決定了巖石的滲透性、給水度、彈性釋水系數(shù)、孔隙度等。根據(jù)地層及區(qū)內(nèi)巖溶發(fā)育規(guī)律，模擬區(qū)參數(shù)取值借鑒鉆孔抽壓水試驗資料并結(jié)合經(jīng)驗，對于沒有鉆孔的依據(jù)經(jīng)驗取值，對個別特殊的地方如地下巖溶比較發(fā)育的(落水洞等)需要在模型調(diào)試中進一步修正并單獨賦值。

模擬區(qū)內(nèi)，主要補給以大氣降雨補給為主，降雨補給有明顯的雨季和旱季之分，含水層性質(zhì)主要以潛水為主，部分地方具有承壓性。含水層主要依靠大氣降雨通過地表入滲方式補給，地表入滲系數(shù)(R)代表了地表水轉(zhuǎn)化為地下水的能力即補給強度，它是地表巖溶發(fā)育程度與地貌條件的綜合表現(xiàn)，據(jù)參考資料分析模擬區(qū)內(nèi)平均入滲系數(shù)為0.48。因此根據(jù)實際調(diào)查并結(jié)合地形地貌、巖溶發(fā)育等特征，為了模型更為真實可靠，最終將模型分為4個補給區(qū)域，代表實際的補給強度，具體入滲系數(shù)取值如圖8。

圖8 模擬區(qū)降雨入滲系數(shù)分區(qū)圖

3.2.4 模型效驗

通過數(shù)值模擬中水均衡以及鉆孔水位驗證，模型所反應的數(shù)值與原位地質(zhì)實體條件比較相符，能夠較好的反應實際水文地質(zhì)條件。

3.2.5 模擬結(jié)果分析

圖9 黑、白龍?zhí)断到y(tǒng)滲流場圖從數(shù)值模擬的滲流場結(jié)果來看(圖9)，黑龍?zhí)断到y(tǒng)和白龍?zhí)断到y(tǒng)是兩個相對獨立的系統(tǒng)。兩個地下水系統(tǒng)主要接受北東部巖溶中低山的裸露型巖溶的補給，中間受穩(wěn)定的隔水條帶P1d阻隔，使兩個系統(tǒng)不具有水力聯(lián)系，使得地下水一部分流向黑龍?zhí)叮硗庖徊糠萘飨虬執(zhí)?，但?gòu)造斷裂使得隔水條帶P1d在渾水塘一帶被錯段，又具有水力聯(lián)系，與水均衡分析相吻合。

4 結(jié)語

通過對黑龍?zhí)?、白龍?zhí)兜叵滤到y(tǒng)的水文地質(zhì)條件、水均衡、滲流場分析，表明黑龍?zhí)断到y(tǒng)和白龍?zhí)兜叵滤到y(tǒng)是相對獨立的，兩個地下水系統(tǒng)主要接受北東部巖溶中低山的裸露型巖溶的補給，中間受穩(wěn)定的隔水條帶P1d的阻隔，使兩個地下水系統(tǒng)不具有水力聯(lián)系，但構(gòu)造斷裂使得隔水條帶P1d在渾水塘一帶被錯斷，兩個地下水系統(tǒng)在下部又具有水力聯(lián)系。

[1]王宇，等.斷陷盆地巖溶水賦存規(guī)律[M]. 昆明：云南科技出版社.2003.

[2]王宇. 滇東地區(qū)斷陷巖溶盆地裸露一覆蓋型巖溶水系統(tǒng)特征剖析-以吳家營巖溶水系統(tǒng)為例[J].云南地質(zhì).1993.12(3)：302-218.

[3]王宇. 西南巖溶石山區(qū)斷陷盆地巖溶水系統(tǒng)分類及供水意義[J].2003.30(5):220-224.

[4]魏林宏. 地下水流數(shù)值模擬的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J]. 重慶大學學報 (自然科學版).2000.23(增刊)：50-52.

[5]譚繼中. 云南斷陷盆地淺循環(huán)巖溶水賦存規(guī)律初步研究[J].地質(zhì)與資源.2003.12(2):91-96.

[6]潘國營.地下水數(shù)值模擬模型擬合效果的評價.焦作礦業(yè)學院報[J].1994.13(2):52-56.

[7]黃會.隧道工程對昆明呈貢黑龍?zhí)兜叵滤到y(tǒng)的影響[M].成都理工大學.2013.05.01.

[8]張明亮. 昆明及周邊地區(qū)早二疊世梁山組的隔水作用探析[M].成都理工大學.2013.05.01.

Study on the Independence of Groundwater System of Heilongtan and Bailongtan at Chenggong in Kunming

HUANG Hui, ZHANG Kai-xiang

(The Geology and Mineral Development Bureau of Sichuan province, Jiuyiwu Hydrogeological Engineering Team,Sichuan Meishan 620010)

Groundwater system of Heilongtan and Bailongtan are located in the bare-covered karst system of Wujiaying in the south-east of Kunming. Heilongtan is the economic development center of Kunming, also one of the drinking water sources of Chenggong, so that the independence of the two systems is extremely important for the development of Kunming, because water resources is the key elements for the development of cities which is short of water. Based on the analysis of the hydrogeological conditions, water balance and seepage field of Heilongtan and Bailongtan groundwater systems, it shows that the two are relatively independent, both of which accept the supply of bare karst of the low karst in the northeastern part. The stable water strip P1d separates the two in the middle, so that there isn’t hydraulic links, if the structural fracture makes the water strip P1d in the muddy pond area break, there is hydraulic links in the lower part of the two groundwater system.

heilongtan groundwater systems; bailongtan groundwater systems; water balance; numerical simulation; independence

2017-03-21

黃會(1987-)，女，四川樂山人，工程師，主要從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)等方面的研究工作。

P641.2

A

1004-1184(2017)04-0051-03