廣西隆林—樂業(yè)地區(qū)巖溶水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及概念模型分析

趙琰+潘勇邦

摘要：廣西百色市隆林—樂業(yè)地區(qū)屬于右江水系及紅水河水系，可劃分為三個巖溶區(qū)：隆或巖溶區(qū)、平塘巖溶區(qū)和蛇場巖溶區(qū)，巖溶水系統(tǒng)可分為：地下河子系統(tǒng)、巖溶大泉子系統(tǒng)和基巖分散流子系統(tǒng)。本文首先分析各巖溶水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征，再根據(jù)巖溶區(qū)構(gòu)造特征和地下水的補給、逕流、排泄條件，最終提出隆林—樂業(yè)地區(qū)水系統(tǒng)循環(huán)概念模型。

關(guān)鍵詞：隆林—樂業(yè)；巖溶水系統(tǒng)；水系統(tǒng)循環(huán)

前言

巖溶地下水系統(tǒng)是西南巖溶石山地區(qū)最基本的水系統(tǒng)，從巖溶動力學(xué)角度考慮，巖溶地下水系統(tǒng)是巖溶動力系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)，是以水循環(huán)為主要形式的物質(zhì)能量傳輸系統(tǒng)。因受碳酸鹽巖巖性特征和巖溶發(fā)育程度的影響，巖溶地下水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能千差萬別。因此，巖溶地下水系統(tǒng)劃分是其演化規(guī)律研究的基礎(chǔ)，是正確評價和合理開發(fā)利用巖溶地區(qū)地下水資源的一個重要途徑。

百色市隆林—樂業(yè)地區(qū)由于地表河流不發(fā)育，并且在大多數(shù)地區(qū)沒有地下河天窗或地下河出口、泉水等穩(wěn)定的供水水源，而地下水埋深又較大沒有開發(fā)利用，形成地表水缺乏，枯季人畜飲水困難、農(nóng)田灌溉缺水的問題很突出。通過對該地區(qū)水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及概念模型進(jìn)行分析，為該地區(qū)進(jìn)一步開展地下水資源調(diào)查評價提供服務(wù)，對合理開發(fā)利用該地區(qū)地下水資源，解決當(dāng)?shù)赜盟畣栴}，具有積極意義。

1.巖溶水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.1巖溶水系統(tǒng)的劃分

隆林—樂業(yè)地區(qū)屬于右江水系及紅水河水系，按水利部門對水系統(tǒng)的劃分，右江及紅水河為三級水系統(tǒng)，即：珠江為一級水系統(tǒng)，西江為二級水系統(tǒng)，右江、紅水河為三級水系統(tǒng)，隆林—樂業(yè)地區(qū)在三級水系統(tǒng)劃分的基礎(chǔ)上，按區(qū)域分水嶺或局部分水嶺進(jìn)一步劃分地下水子系統(tǒng)（四級水系統(tǒng)）。據(jù)地下水含水介質(zhì)、地下水賦存條件，并結(jié)合地下水補逕排條件等，把地下水系統(tǒng)劃分為地下河子系統(tǒng)、巖溶大泉子系統(tǒng)、表層巖溶泉子系統(tǒng)、基巖分散流子系統(tǒng)。

隆林—樂業(yè)地區(qū)可劃分為三個巖溶區(qū)：隆或巖溶區(qū)、平塘巖溶區(qū)和蛇場巖溶區(qū)。發(fā)育有7條地下河，因龍沙地下河與半臘地下河在上游的者隆村一帶有共同的補給區(qū)，沒有明顯的地下水系統(tǒng)邊界，可劃為1個地下河系統(tǒng)，其它5條地下河均具有明顯的地下水系統(tǒng)邊界，劃為5個地下河系統(tǒng)，共劃分為6個地下河子系統(tǒng)，分別為：隴弄地下河系統(tǒng)（I1）、半臘地下河系統(tǒng)（I2）、龍?zhí)兜叵潞酉到y(tǒng)（I3）、小屯地下河系統(tǒng)（I4）、周洞地下河系統(tǒng)（I5）、水頭地下河系統(tǒng)（I6）。工作區(qū)內(nèi)有一個枯流量大于50 L/S的巖溶泉，因此劃分了1個巖溶大泉子系統(tǒng)。其余主要以基巖分散流形式排泄的區(qū)塊劃分為基巖分散流子系統(tǒng)，共劃分出17個基巖分散流子系統(tǒng)。因此，地下水系統(tǒng)可劃分為6個地下河子系統(tǒng)、1個巖溶大泉子系統(tǒng)、17個基巖分散流子系統(tǒng)（圖1）。

1.2地下河水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征

地下河是由一條主流和數(shù)條支流或是無數(shù)裂隙脈流匯流組成的具有統(tǒng)一補給、逕流、排泄條件的巖溶地下水系統(tǒng)，隆林—樂業(yè)地區(qū)地下河較發(fā)育，共有7條地下河，劃分出了6個地下河子系統(tǒng)。其具有明顯的以區(qū)域分水嶺或局部分水嶺為邊界，地表分水嶺與地下分水嶺基本一致。在不同區(qū)段，由于地質(zhì)條件不同，地下河的結(jié)構(gòu)特征存在差異，在平面上，地下河呈單管型或樹枝型，在剖面上，呈階梯型或呈緩坡型，在谷地區(qū)地下水流較平緩，水力坡度較小，在斜坡地帶，地下水流較急，水力坡度較大。

1.3巖溶大泉系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征

巖溶大泉的結(jié)構(gòu)以巖溶裂隙、溶洞為主，面狀補給，無明顯的巖溶管道，地下水沿巖石裂隙逕流、匯集，最后以大泉的形式集中排泄。隆林—樂業(yè)地區(qū)只發(fā)育了1個巖溶大泉，即隆桂下降泉，其枯流量達(dá)88L/S。巖溶泉有明顯的泉域界線，即以局部地表分水嶺為泉域界線。

巖溶大泉的結(jié)構(gòu)主要受構(gòu)造及水動力條件的影響。出露的隆桂巖溶泉屬下降泉，其出露在峰林谷地中，補給區(qū)為碳酸鹽巖及碎屑巖夾碳酸鹽巖區(qū)，匯水面積較大，植被較發(fā)育，南面一帶為阻水?dāng)鄬?，形成了良好的隔水邊界，有利地下水的匯集。該巖溶大泉流量較穩(wěn)定，動態(tài)變化較小。

1.4分散流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征

分散流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以風(fēng)化裂隙、構(gòu)造裂隙、巖溶裂隙及小溶洞為主，面狀補給，無明顯的巖溶管道，大部分無集中排泄口，多以下降泉或散流的形式直接或間接排出地表。地下水系統(tǒng)的劃分結(jié)果為17個基巖分散流子系統(tǒng)。

1.5地下水之間以及地下水與地表水的水力聯(lián)系

1.5.1地下水之間的水力聯(lián)系

由于受巖溶含水介質(zhì)各向異性的影響，在橫向上，各地下水系統(tǒng)之間具有明顯的隔水邊界，所以地下水水力聯(lián)系差。在縱向上，由于各巖溶水系統(tǒng)地下水排出地表后均排出于工作區(qū)外，不存在上游地下水系統(tǒng)地下水補給下游的巖溶水系統(tǒng)的情況。

表層巖溶水與下部地下河的水力聯(lián)系主要有兩種方式，一種是表層巖溶水通過深部裂隙或深部溶隙垂直下滲補給下部的巖溶水系統(tǒng)，另一種是表層巖溶水沿表層巖溶帶底部的相對隔水層匯集、逕流，以表層巖溶泉的形式排出地表后，再通過落水洞及溶蝕裂隙等補給下部巖溶水系統(tǒng)。

1.5.2地下水與地表水的水力聯(lián)系

隆林—樂業(yè)地區(qū)地表河流少，且多為一些季節(jié)性溪溝，因此巖溶地下水與地表水的水力聯(lián)系不密切，多數(shù)地區(qū)只有在豐水期時才有地表水補給巖溶地下水，局部地區(qū)在枯水期時有地表水補給巖溶地下水，但水量很小。在巖溶峰叢洼地地區(qū)，由于地面形成封閉洼地，缺乏完整的地表水文網(wǎng)，尤其是在豐水期，地表水通過裂隙、溶隙、落水洞、天窗等補給巖溶地下水，常造成管道式地下河流量的暴漲暴落，造成內(nèi)澇。據(jù)調(diào)查，工作區(qū)枯水期時地表水（碎屑巖區(qū)溪溝水）補給巖溶地下水的總流量約112.4L/S。

2.巖溶水系統(tǒng)概念模型

巖溶地下水的循環(huán)途徑總體上是，巖溶地下水在接受大氣降雨入滲補給、基巖裂隙水側(cè)向補給后，在巖溶區(qū)沿斷層破碎帶、節(jié)理裂隙、或巖層層面等逕流，最后主要通過地下河管道、巖溶泉集中排泄出巖溶區(qū)，局部呈分散流形式排出巖溶區(qū)，少部分地下水則向下入滲參與巖溶地下水深循環(huán)。整個過程中地下水、地表水都會有部分通過蒸發(fā)又進(jìn)入大氣層，再通過大氣降雨重回到巖溶水系統(tǒng)，進(jìn)入新一輪的巖溶水循環(huán)過程。

其中，隆或巖溶區(qū)和平塘巖溶區(qū)均為穹窿構(gòu)造，巖溶地下水的補給、逕流、排泄條件類似，巖溶水系統(tǒng)的概念模型相同。蛇場巖溶區(qū)為背斜構(gòu)造，巖溶地下水的補給、逕流、排泄條件也基本與穹窿構(gòu)造巖溶地下水的補給、逕流、排泄條件類似，其巖溶水概念模型與穹窿構(gòu)造巖溶水系統(tǒng)的概念模型類似，因此，三個巖溶區(qū)的巖溶水概念模型可以概括為同一類巖溶水概念模型。

隆林—樂業(yè)地區(qū)巖溶水系統(tǒng)的水循環(huán)過程，總體是：接受大氣降雨補給以及基巖裂隙水側(cè)向補給后，通過巖溶系統(tǒng)內(nèi)部的調(diào)蓄作用，大部份地下水沿巖溶裂隙、巖層層面、地下河管道等逕流，最后主要以地下河出口的形式集中排泄出巖溶水系統(tǒng)，進(jìn)入地表河流轉(zhuǎn)成為地表水。少部分地下水則向下入滲參與巖溶地下水深循環(huán)。部分地表水通過蒸發(fā)又進(jìn)入大氣層，再通過大氣降雨重回到巖溶水系統(tǒng)，進(jìn)入新一輪的巖溶水循環(huán)過程。

工作區(qū)為包容型巖溶區(qū)，為穹窿、背斜構(gòu)造，周圍均為地勢較高的碎屑巖山區(qū)，巖溶水系統(tǒng)水循環(huán)過程可概化為以下的概念模型，見圖2。

補給源：主要為大氣降雨補給以及外圍基巖裂隙水側(cè)向補給。

逕流途徑：主要以穹窿核部、背斜軸部為地下水分水嶺，地下水分別向背斜兩翼及穹窿外側(cè)通過巖溶裂隙、巖層層面、地下河管道等逕流。

排泄方式：主要沿灰?guī)r與碎屑巖接觸帶以地下河出口形式集中排泄流出巖溶區(qū)。少部分地下水則向下入滲參與巖溶地下水深循環(huán)。

3.結(jié)語

廣西百色市隆林～樂業(yè)地區(qū)位于云貴高原向廣西盆地過渡的斜坡地帶，為典型的峰叢洼地谷地、峰林谷地區(qū)，地下河較發(fā)育，巖溶區(qū)大面積分布，主要巖溶地貌類型為峰叢洼地谷地、溶嶺谷地。巖溶較發(fā)育，地下河較發(fā)育，共有地下河7條，流程較短，枯流量為5L/S～170L/S，枯總流量626.36 L/s。根據(jù)地域分布可劃分出6個地下河子系統(tǒng)、1個巖溶大泉子系統(tǒng)、17個基巖分散流子系統(tǒng)。在谷地區(qū)地下河、天窗發(fā)育，地下枯水位埋深一般小于30m，巖溶地下水開發(fā)利用條件較好，但在峰叢洼地區(qū)，地下水埋深較大、富水性較差，地下水開發(fā)利用的條件較差。

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