黔西南巖溶山區(qū)地下水賦存特征及開(kāi)發(fā)利用

范 偉

(貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局101地質(zhì)大隊(duì)，貴州 凱里 556000)

0 引言

洛凡河流域位于黔西南州冊(cè)亨縣境內(nèi)，處于1∶50 000水文地質(zhì)編圖(洛凡幅)項(xiàng)目工作區(qū)內(nèi)。區(qū)內(nèi)地下水賦存受控于含水介質(zhì)的組合類型和巖溶發(fā)育特征，儲(chǔ)存在地下水系統(tǒng)中。因此，研究區(qū)內(nèi)地下水賦存特征和巖溶地下水系統(tǒng)，能使我們提出更合理的地下水開(kāi)發(fā)利用建議。

1 自然地理

洛凡河流域位于黔西南州冊(cè)亨縣境內(nèi)，屬亞熱帶溫暖濕潤(rùn)季風(fēng)氣候。區(qū)內(nèi)地表河流屬珠江流域西江水系，主要河流有大田河支流和北盤江。研究區(qū)地處貴州高原向廣西丘陵過(guò)渡的斜坡地帶，地勢(shì)總體北西高南東低。區(qū)內(nèi)地貌組合類型主要為峰叢洼地和峰叢谷地；峰叢洼地，峰叢呈圓錐狀，洼地平面呈近圓形，剖面多呈漏斗狀，串珠狀展布，水點(diǎn)出露少，分布于整個(gè)研究區(qū)；峰叢谷地，河谷深切，兩岸溝谷的展布受南東、北西兩組溶蝕裂隙控制，主要分布于大田河兩岸。

2 地質(zhì)概況

研究區(qū)出露地層由老到新依次為石炭系威寧組、二疊系猴子關(guān)組、合山組、吳家坪組和三疊系許滿組。

其中許滿組主要為粘土巖，含水介質(zhì)以基巖裂隙和構(gòu)造裂隙為主；其余地層除局部夾雜少量粘土巖外，大部分為碳酸鹽巖，含水介質(zhì)以巖溶管道、溶洞為主。

按2015版《貴州省區(qū)域地質(zhì)志》對(duì)構(gòu)造單元的劃分，研究區(qū)處于江南復(fù)合造山帶的右江裂谷—前陸盆地區(qū)中的冊(cè)亨東西向緊閉褶皺變形區(qū)。研究區(qū)內(nèi)主要構(gòu)造及特征如表1所示。

3 巖溶發(fā)育機(jī)制及分布規(guī)律

研究區(qū)出露地層巖性多為純碳酸鹽巖，巖溶發(fā)育強(qiáng)烈。巖溶發(fā)育由溶蝕裂隙開(kāi)始，地表水入滲后，由于水的溶解作用逐漸擴(kuò)展為溶孔和小型溶洞；隨著徑流通道的擴(kuò)展，溶蝕作用受到限制，機(jī)械侵蝕作用加強(qiáng)，溶孔和小型溶洞隨之發(fā)育成巖溶管道。巖溶管道內(nèi)的水流存在橫向環(huán)流，使巖溶管道橫向延伸，管道局部地段在上覆荷載重力作用下發(fā)生坍塌，坍塌到達(dá)地表形成落水洞；挽近期構(gòu)造間歇性交替抬升，巖溶管道被打斷，在河谷和山腰處形成溶洞和天窗；未被打斷的巖溶管道則可發(fā)育成地下河流。

表1 研究區(qū)主要構(gòu)造簡(jiǎn)述表

區(qū)內(nèi)落水洞平面上主要沿?cái)嗔褬?gòu)造帶和巖溶管道流向呈串珠狀展布，或順巖層走向和地層分界線分布；垂向上受新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的制約，反映間歇性抬升的特征，洞口高程為400 m～1 100 m，分布較均勻。

區(qū)內(nèi)溶洞和天窗平面上多順層或斜交層面發(fā)育，多見(jiàn)于河谷及干谷兩側(cè)，常懸于山腰；溶洞垂向上分布具成層性，區(qū)內(nèi)主要分布于400 m～800 m,1 000 m～1 100 m標(biāo)高，溶洞較密集的地帶與斷裂構(gòu)造或挽近構(gòu)造活動(dòng)較復(fù)雜的地帶大致吻合。

區(qū)內(nèi)地下河出露標(biāo)高受當(dāng)?shù)厝芪g基準(zhǔn)面、巖性和構(gòu)造控制，源頭多接受季節(jié)性地表水流的補(bǔ)給；區(qū)內(nèi)洛凡地下河，由5條管道組成，主要發(fā)育在P3h,P3w,P2h,CP1w地層中，地下水整體由西向東徑流，坡降約2.8%，最終在老洛凡公社附近匯流，排泄至洛凡河。

綜上調(diào)查研究，區(qū)內(nèi)巖溶發(fā)育機(jī)制：溶蝕—機(jī)械侵蝕—重力崩塌—構(gòu)造抬升。巖溶分布規(guī)律：平面上主要受斷裂構(gòu)造帶、巖層走向和地層分界線的影響，成規(guī)律性帶狀展布；垂向上受挽近期構(gòu)造間歇性交替抬升的控制，表現(xiàn)出多層性及水平帶與垂直帶交替共存的現(xiàn)象。區(qū)內(nèi)巖溶平面分布特征見(jiàn)圖1。

4 地下水賦存特征

研究區(qū)內(nèi)地下水賦存條件受控于含水巖組含水介質(zhì)的組合類型和巖溶發(fā)育特征，淺層巖溶水賦存以溶蝕裂隙為主；中層巖溶水賦存以溶孔和小型溶洞為主；深層巖溶水賦存以巖溶管道為主，是區(qū)內(nèi)地下水的主要富集區(qū)。按照地下水的賦存特征、補(bǔ)徑排條件及開(kāi)發(fā)利用條件將區(qū)內(nèi)地下水系統(tǒng)劃分為表層巖溶泉系統(tǒng)和洛凡地下河系統(tǒng)。

4.1 表層巖溶泉系統(tǒng)

表層巖溶泉系統(tǒng)在區(qū)內(nèi)無(wú)固定的系統(tǒng)邊界，主要發(fā)育在碳酸鹽巖分布區(qū)表層，峰叢洼地區(qū)發(fā)育較強(qiáng)，從峰頂?shù)酵莸?，逐漸變厚；峰叢谷地區(qū)發(fā)育中等，厚度相對(duì)于峰叢洼地較小。含水巖組主要為P3h,P3w,P2h,CP1w地層，含水介質(zhì)為表層溶蝕裂隙，該裂隙具備垂直和水平發(fā)育的空間結(jié)構(gòu)特征，垂直溶蝕裂隙是表層巖溶泉接受補(bǔ)給的通道，受下部弱溶解性塊狀碳酸鹽巖或局部碎屑巖阻隔，深度較??；水平溶蝕裂隙是地下水賦存和徑流的場(chǎng)所，由于深度有限，路徑一般較短。

本次共調(diào)查表層巖溶泉27處，多出露于山腰及坡頂，泉點(diǎn)高程800 m～1 040 m，枯季流量0.006 9 L/s～0.179 L/s，平均流量0.086 L/s，整體流量較小，兩處已斷流。表層巖溶帶深度一般在1 m～5 m不等，局部10 m～15 m。該系統(tǒng)主要接受大氣降水補(bǔ)給，補(bǔ)給面多為峰叢山體的單側(cè)斜坡，由于坡度大、路徑短，所以徑流速度快，就近以下降泉的形式排泄出露地表。該類巖溶水儲(chǔ)存調(diào)節(jié)能力差，地下水動(dòng)態(tài)隨季節(jié)變化大。

4.2 洛凡地下河系統(tǒng)

洛凡地下河系統(tǒng)覆蓋整個(gè)研究區(qū)，北面以T2x底面為界；東面和南面以大田河流域與北盤江中下游流域的四級(jí)流域界線為界；西面同樣以T2x底面為界。系統(tǒng)內(nèi)地勢(shì)西高東低，地貌為峰叢洼地和峰叢谷地，地形起伏較大，谷峰相對(duì)高差100 m～500 m。出露地層從石炭系威寧組至三疊系許滿組，巖性以灰?guī)r、礁灰?guī)r為主，少量粘土巖；含水介質(zhì)組合類型主要為巖溶管道及溶蝕裂隙，少量基巖裂隙，含水不均勻，富水性弱～中等。

系統(tǒng)內(nèi)只發(fā)育著1條樹(shù)枝狀地下河，由5條管道組成。地下水主要接受來(lái)自于大田河和地表巖溶匯集的大氣降水集中補(bǔ)給；地下水主要沿巖溶管道和溶蝕裂隙向區(qū)域排泄基準(zhǔn)面徑流，整體方向自西向東；地下水排泄方式為相對(duì)集中式，該地下河的多條管道在老洛凡公社附近交匯排泄至洛凡河內(nèi)。地下河出口名為燕子洞，洞口呈三角形，底寬約15 m，高約23 m，豐水期水位上漲，洞口可見(jiàn)高度僅為5 m；該出口高程360 m，枯季流量780.223 L/s。洛凡地下河系統(tǒng)平面特征見(jiàn)圖2。

5 地下水開(kāi)發(fā)利用

5.1 表層巖溶泉開(kāi)發(fā)利用

研究區(qū)表層巖溶泉系統(tǒng)參考陳萍，王明章等《基于地下水開(kāi)發(fā)的巖溶地下水系統(tǒng)類型劃分方案探討》論文，可劃分為高位開(kāi)放型分散排泄系統(tǒng)。該系統(tǒng)地下水埋藏淺，位置高，距離村寨和稻田近，但水量小，動(dòng)態(tài)變化大。建議采用引水、蓄水和開(kāi)挖淺井的方式開(kāi)發(fā)利用。調(diào)查期間，當(dāng)?shù)卮迕衿毡椴捎靡绞?，直接將引水管與高處的泉口對(duì)接，使泉水自流，從而緩解村寨飲用和灌溉用水；此外，少量泉點(diǎn)采用蓄水方式，在泉口或下部有利地帶修建水池蓄水后，再通過(guò)池底接入的引水管使其自流，以供開(kāi)采點(diǎn)附近村寨使用。

5.2 地下河開(kāi)發(fā)利用

研究區(qū)地下河系統(tǒng)可劃分為高位開(kāi)放型地下河系統(tǒng)。該系統(tǒng)地下水埋藏深，多集中徑流、集中排泄，巖層富水性極不均勻。建議采用引水、蓄水、提水和機(jī)井等方式開(kāi)發(fā)利用。調(diào)查期間，洛凡地下河開(kāi)發(fā)利用方式為直接在天然露頭處修建人工隧洞截引地下河發(fā)電；該地下河為“明暗交替”型，在高程540 m入口處開(kāi)挖長(zhǎng)約1 km的人工隧洞，之后接修4 km的明渠，最后再開(kāi)挖約1.5 km隧洞渠；該渠段水平長(zhǎng)度約7 km，高差近190 m，利用該段落差發(fā)電，此外還附帶灌溉農(nóng)田200余畝。

6 結(jié)語(yǔ)

本文在收集資料和實(shí)地調(diào)查的基礎(chǔ)上，分析了區(qū)內(nèi)地下水賦存特征，劃分出表層巖溶泉系統(tǒng)和洛凡地下河系統(tǒng)，并結(jié)合區(qū)內(nèi)開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀對(duì)各系統(tǒng)提出合理的地下水開(kāi)發(fā)利用建議，以期為類似地區(qū)巖溶水的勘查開(kāi)發(fā)提供有效的參考依據(jù)。