拉市海巖溶地下水補(bǔ)徑排及地下水動態(tài)變化特征

楊 波，張 華，戴澤兵

(1.云南地礦工程勘察集團(tuán)有限公司；云南昆明 650051 2.云南南方地勘工程有限公司，云南大理 671000 3.云南省地質(zhì)工程勘察有限公司，云南昆明 650051)

拉市海位于云南麗江市玉龍縣拉市鎮(zhèn)正北方向約4.2km，屬麗江盆地西側(cè)四周高山封閉的古老冰蝕湖，湖區(qū)略呈橢圓形，為斷層構(gòu)造湖，同時又受灰?guī)r溶蝕構(gòu)造作用而成。近年來受拉市海旅游業(yè)及農(nóng)業(yè)活動影響，區(qū)內(nèi)生態(tài)環(huán)境出現(xiàn)惡化趨勢，流域發(fā)生污染，水資源不合理利用。流域內(nèi)地下水資源及地表水資源極其豐富，但是近年來水資源量呈下降趨勢，由于水資源的分布和組成在各地不一，存在水資源的合理利用問題，因此做好拉市海水資源利用規(guī)劃工作非常重要。

1 巖溶發(fā)育特征

拉市海位于青藏高原東南部邊緣、橫斷山脈向滇中高原過渡地段，兼有橫斷山峽谷和滇西高原兩種地形特征。區(qū)內(nèi)碳酸鹽巖分布面積較廣，且集中，巖溶地貌受構(gòu)造控制，屬溶蝕構(gòu)造類型，分為溶蝕中高山及溶蝕高原。

1.1 巖溶發(fā)育規(guī)律

(1)巖性對巖溶發(fā)育的影響：流域內(nèi)地表出露主要為三疊系中統(tǒng)北衙組中段(T2b2)灰?guī)r、泥灰?guī)r等，厚85m～604m，巖溶強(qiáng)烈發(fā)育，主要表現(xiàn)為地下暗河、溶蝕漏斗及溶蝕洼地；北衙組下段(T2b1)灰?guī)r、泥灰?guī)r、砂巖、泥巖夾頁巖，厚293m～921m，巖溶中等發(fā)育，主要表現(xiàn)為溶蝕漏斗、溶蝕裂隙等。其下伏三疊系下統(tǒng)臘美組(T1l)砂巖、粉砂巖夾泥巖，厚104m～394m。在可溶巖與非可溶巖接觸部位，有利于地下水在接觸部位可溶巖中匯集，形成水平巖溶發(fā)育帶。

(2)構(gòu)造對巖溶發(fā)育的控制：流域內(nèi)斷層較發(fā)育，與區(qū)內(nèi)巖溶發(fā)育程度和巖溶作用強(qiáng)度存在空間上的聯(lián)系，對巖溶發(fā)育起到一定的影響。地表巖溶形態(tài)的排列和組合形式明顯受構(gòu)造制約，主要體現(xiàn)在：巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體中各類結(jié)構(gòu)面，尤其是張性裂隙是巖溶發(fā)育的有利場所，為地表水下滲及裂隙水賦存、運(yùn)移、巖體溶蝕創(chuàng)造了有利條件。因此，先期強(qiáng)烈的地質(zhì)構(gòu)造活動導(dǎo)致場區(qū)可溶巖裂隙發(fā)育、巖體破碎是巖溶發(fā)育的主導(dǎo)因素。

(3)地貌對巖溶發(fā)育的控制：夷平面的巖溶較發(fā)育，海拔2800m，3200m～3400m二級夷平面上有漏斗、落水洞、洼地分布，受氣候和地勢的差異，一般地勢越高，巖溶越不發(fā)育。位于拉市海南西側(cè)海西一帶夷平面，地面有大量的巖溶洼地，具有分布面積廣、數(shù)量多、面積大的特點(diǎn)。地形較緩的斜坡地帶，一般巖溶形態(tài)較發(fā)育，主要是地表水長期沖刷和緩慢流動溶蝕的結(jié)果。陡坡地帶一般巖溶不發(fā)育，侵蝕基準(zhǔn)面附近以溶蝕裂隙、溶孔為主。

1.2 巖溶發(fā)育情況

巖溶漏斗呈碟狀或倒錐狀封閉洼地，主要發(fā)育在莫古村及海西村一帶，呈串珠狀；洼地多呈圓形、橢圓形，直徑30m～500m，深5m～35m，底部較平，第四系覆蓋，未見積水。

落水洞是巖溶區(qū)消泄地表水近于垂直的或傾斜的洞穴，常作為連通地表水與地下河或地下溶洞的通道，主要發(fā)育于拉市海西側(cè)，個別發(fā)育在巖溶漏斗中，消水方向多為西向，區(qū)內(nèi)充水落水洞主要為拉市海南西側(cè)及文海南側(cè)。

碳酸鹽巖內(nèi)均分布大量的溶隙現(xiàn)象，據(jù)統(tǒng)計溶隙面巖溶率7.8%，溶隙寬0.1m～0.3m，最寬0.5m，溶隙面較為粗糙，由砂泥質(zhì)充填，局部黃色鈣質(zhì)覆于溶隙表面。

2 地下水系統(tǒng)

2.1 地下水富集規(guī)律

流域內(nèi)灰?guī)r、泥灰?guī)r、大理巖等碳酸鹽巖為主要含水巖組；砂巖、泥巖等碎屑巖及玄武巖為相對隔水層，地下水以巖溶水為主。巖溶水富集主要為集中匯流帶及地下暗河。

(1)集中匯流帶：位于溶蝕高原斷塊復(fù)式向斜邊緣，對降水的滲入補(bǔ)給和交替比較有利，促進(jìn)巖溶發(fā)育，形成網(wǎng)狀的管道系統(tǒng)，巖溶地下水往往呈集中匯流泉群形式排泄，在匯流帶地下水比較豐富且分布比較均勻。中和鴻文集中匯流帶(圖1)位于拉市海復(fù)向斜西翼金沙江河谷，泉群出露于北衙組下段灰?guī)r、泥灰?guī)r與它呈斷裂接觸的下第三系鈣質(zhì)角礫巖中，枯水季流量分別為423.9L/S和1200L/S，豐水期流量分別為771.9L/S和2000L/S。

圖1 中和鴻文集中匯流帶平面圖Fig 1.Map of Zhonghe Hongwen Concentration Converge Zone1-下降泉群；2-向斜軸；3-逆斷層；4-實(shí)測及推測斷層；5-地層界線；6-地下水流向

(2)暗河：流域內(nèi)地下暗河為孤立管道型，主要發(fā)育有兩條暗河。

車門舉暗河：位于文海與拉市壩之間，進(jìn)口在文海南側(cè)洼地，地面見串珠狀漏斗、洼地，出口在車門舉一帶北衙組中段白云質(zhì)灰?guī)r中，車門舉大泉流量406.7L/S～589.3L/S。暗河管道主要沿南北向斷裂影響帶發(fā)育，長約5km，暗河主要排泄文海地面積水、大氣降水、冰雪融化水所補(bǔ)給的洼地積水。圖2。

圖2 車門舉暗河及附近大泉分布圖Fig 2.Distribution Map of Chemenju Underground River and nearby Great Spring1-下降泉及流量；2-地下暗河及流向；3-漏斗、溶蝕洼地；4-實(shí)測及推測斷層；5-地層界線；6-巖層產(chǎn)狀

指云寺暗河：發(fā)育于拉市海復(fù)向斜軸部北衙組下段灰?guī)r、泥灰?guī)r中，入口在拉市海南西側(cè)，格樂至指云寺一帶均有落水洞分布，圖3。20世紀(jì)80年代以來，興修水利在落水洞前筑起了高大堤壩，并對大壩北側(cè)落水洞封堵，現(xiàn)狀下拉市海地表水體及地下水主要由大壩南側(cè)指云寺落水洞匯入地下暗河，出口在金沙江東岸鴻文一帶，以泉群方式排泄，鴻文三股水泉流量1200L/S～2000L/S；漏斗洼地呈串珠狀展布；海西村一帶沿向斜軸呈溶蝕洼槽，寬1km～2km，洼槽內(nèi)漏斗5個～10個/km2，多為圓形，直徑50m～250m，較為典型的洼槽位于海西村北側(cè)，直徑250m，錐狀漏斗深達(dá)60余m；暗河管道從北向南至余樂村，轉(zhuǎn)為北西方向至海西村徑流，最終向金沙江河谷排泄，暗河主要排泄拉市海地表水體及拉市盆地地下水。

圖3 指云寺暗河及拉市海復(fù)向斜軸部巖溶發(fā)育平面圖Fig 3.Map of Zhiyunsi Underground River and Lashihai Synclinore Axial Karst Development1-下降泉及流量；2-地下暗河及流向；3-漏斗、溶蝕洼地；4-向斜軸；5-實(shí)測及推測斷層；6-地層界線

2.2 地下水系統(tǒng)劃分

(1)地下水系統(tǒng)的邊界條件

地下水系統(tǒng)的確定，最終將落實(shí)到地下水系統(tǒng)邊界條件的確定，這是地下水資源評價和開發(fā)利用的基本條件之一。流域內(nèi)地下水系統(tǒng)邊界主要有以下類型：

地下(地表)分水嶺：受地形地貌和地下水相對排泄基準(zhǔn)面控制，盆、谷地間或河間地塊，常形成地下分水嶺。碎屑巖地區(qū)地下、地表分水嶺相同，為地下水系統(tǒng)匯水邊界；大面積分布的巖溶區(qū)，地下、地表分水嶺不完全吻合，實(shí)際劃分均以地表分水嶺作為單元的匯水邊界。

隔水(阻水)邊界：邊界往往是碳酸鹽巖區(qū)碎屑巖、弱巖溶化碳酸鹽巖、阻水?dāng)鄬?，?gòu)成地下水系統(tǒng)側(cè)向邊界。也構(gòu)成隔水頂、底板邊界。流域內(nèi)以碎屑巖地層為主構(gòu)成隔水邊界。

(2)地下水系統(tǒng)劃分結(jié)果

拉市海及金沙江為區(qū)內(nèi)主要排泄基準(zhǔn)面，同時根據(jù)地層巖性、構(gòu)造及地形地貌來判斷地下分水嶺，進(jìn)一步以巖溶大泉為次級系統(tǒng)單元，將地下水劃分為4個水文地質(zhì)單元：

①文海-古空都地下水系統(tǒng)：位于流域北部，主要分布三疊系北衙組灰?guī)r、泥灰?guī)r。受地形地貌、構(gòu)造及巖性影響，巖溶較為發(fā)育，文海南側(cè)一帶落水洞及溶蝕洼地發(fā)育，巖層內(nèi)溶蝕孔道較為普遍，形成良好的地下水徑流通道。系統(tǒng)內(nèi)地下水補(bǔ)給來源主要為雪山融水及大氣降水，由于系統(tǒng)北側(cè)為流域內(nèi)海拔最高地段，加之北側(cè)有玉龍雪山，雪山融水補(bǔ)給較強(qiáng)；古空都一帶山高坡陡，巖溶發(fā)育，有利于地表水形成垂向補(bǔ)給。

北側(cè)古空都及文海接受雪山融水及大氣降水補(bǔ)給后，分兩種形式徑流排泄：文海一帶地下水及地表水體通過南側(cè)落水洞進(jìn)入巖溶管道，以地下暗河形式由北向南徑流，于車門舉一帶以巖溶大泉形式排泄，流量598.5L/S，最終補(bǔ)給拉市海；西側(cè)古空都一帶，古空都斷裂帶附近冰磧層礫巖較為發(fā)育，巖石破碎，裂隙發(fā)育，有利于地下水富集，地下水主要從東向西徑流后于斷裂帶附近呈片狀排泄，最終匯入南堯河。

②海西-汝寒坪地下水系統(tǒng)：位于流域西部，系統(tǒng)西側(cè)及南側(cè)大面積北衙組碳酸鹽巖覆蓋，富水性強(qiáng)。受拉市海復(fù)向斜構(gòu)造影響，網(wǎng)狀裂隙較為發(fā)育，斷裂發(fā)育，褶皺破碎，致使向斜軸部順走向溶蝕洼地較為發(fā)育，其中漏斗、落水洞呈串珠狀密集分布于莫古及海西等地，為地下水的排泄提供了較好的管道。系統(tǒng)內(nèi)地下水補(bǔ)給來源主要為大氣降水及拉市海地表水體，廣泛分布碳酸鹽巖地層，地表巖溶較發(fā)育，溶蝕洼地、落水洞多見，巖體內(nèi)溶蝕、溶孔較發(fā)育，為大氣降水垂向補(bǔ)給地下水提供了有利條件，系統(tǒng)中部東側(cè)拉市海地表水體通過指云寺落水洞匯入暗河后沿暗河管道向西側(cè)徑流，形成網(wǎng)狀的管道系統(tǒng)，巖溶地下水往往呈集中匯流泉群形式排泄。

③拉市海盆地地下水系統(tǒng)：位于拉市海流域中部，主要接受大氣降水入滲補(bǔ)給和山區(qū)基巖裂隙水、巖溶裂隙水的側(cè)向補(bǔ)給，同時接受溝水、農(nóng)田灌溉水的入滲補(bǔ)給。拉市海盆地為四周封閉的斷陷盆地，其補(bǔ)給區(qū)范圍較大，四周山體及水文地質(zhì)單元均為拉市海盆地的補(bǔ)給區(qū)。盆地內(nèi)地面河發(fā)育，對地下水的補(bǔ)給比較有利。拉市海四周補(bǔ)給區(qū)通過地下水或地表水的形式于高原及山地徑流后進(jìn)入盆地邊緣，盆地內(nèi)徑流后匯入拉市海；拉市海地表水及地下水通過指云寺一帶的落水洞匯入地下暗河，地下暗河通過二疊系北衙組灰?guī)r巖溶通道向位于拉市海復(fù)式向斜西翼的金沙江河谷排泄，于中和-鴻文形成集中匯流帶。

④吉子-文筆地下水系統(tǒng)：位于拉市海流域南側(cè)及東側(cè)，構(gòu)造剝蝕中山地貌，主要為玄武巖地層。大氣降水為主要補(bǔ)給來源，由于沖溝發(fā)育，地形切割較深，大部分降水以坡面流形式匯集于溝谷內(nèi)迅速排走，僅少量降水沿構(gòu)造或風(fēng)化裂隙緩慢滲入補(bǔ)給地下水，具有分散、面廣、補(bǔ)給量較小、速度較慢的特點(diǎn)。地下水整體由山區(qū)向盆地徑流，最終匯入拉市海，地下水經(jīng)基巖裂隙及構(gòu)造裂隙徑流通向地勢低洼處，以下降泉等分散排泄河谷、溪溝、溝谷中。

3 地下水補(bǔ)徑排特征

(1)補(bǔ)給特征：拉市海盆地為四周封閉斷陷盆地，其補(bǔ)給區(qū)范圍較大，北側(cè)拉美谷山口至南堯洪積扇、南側(cè)吉子水庫至清水河洪積扇、北東側(cè)文海-車門舉暗河，東側(cè)黃山哨至文筆山一帶均為補(bǔ)給區(qū)。盆地內(nèi)地面河發(fā)育，對地下水補(bǔ)給比較有利。斷裂、褶皺發(fā)育地區(qū)，巖石破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，風(fēng)化強(qiáng)烈，巖石中裂隙縱橫交錯，透水性較強(qiáng)，地下水補(bǔ)給量較大。西側(cè)復(fù)向斜軸部巖溶洼地呈串珠狀分布，漏斗及落水洞較為發(fā)育，大氣降水多呈灌入式由洼地、漏斗和落水洞下滲，為地下水入滲補(bǔ)給提供了良好條件。

(2)排泄特征：拉市海四周補(bǔ)給區(qū)通過地下水或地表水形式于高原及山地徑流后進(jìn)入盆地邊緣，盆地內(nèi)徑流后匯入拉市海；北側(cè)古空都-南堯一帶為主要流域徑流區(qū)，位于谷坡地帶，地下水徑流方向自北向南，水力坡度50‰～120‰；文海-車門舉主要以地下暗河形式徑流，進(jìn)口在文海洼地，暗河管道主要沿南北向斷裂影響帶發(fā)育，長約5km，徑流方向自北向南，最終匯入拉市海；南側(cè)吉子水庫-吉樂村一帶，徑流方向自南向北，水力坡度30‰～100‰；東側(cè)黃山哨-文筆山一帶，匯水面積較小，水體弱發(fā)育，地下水徑流方向自東向西。

地下水流向受構(gòu)造、地貌的控制，金沙江兩側(cè)地下水向河谷匯流，拉市海及麗江盆地四周地下水主要沿坡面向盆地中心徑流，巖溶區(qū)由于挽近期上升不一致，形成地下分水嶺與地表分水嶺不一致，影響了地下水徑流，地下水在西側(cè)金沙江河谷排泄量較大。

(3)排泄方式：流域內(nèi)地下水排泄方式平面上分為分散排泄方式和集中排泄方式兩種。排泄區(qū)位于拉市海西側(cè)；拉市海為四周封閉盆地，南西側(cè)指云寺一帶落水洞發(fā)育，拉市海地表水及地下水通過落水洞匯入地下暗河，地下暗河通過二疊系北衙組灰?guī)r巖溶通道向拉市海復(fù)式向斜西翼的金沙江河谷排泄，于中和-鴻文形成集中匯流帶。

(4)補(bǔ)徑排特征：地下水由溝谷兩岸向谷底、由山區(qū)向盆地徑流，除部分地形條件有利部位形成天然露頭外，多以地下徑流形式于谷底補(bǔ)給溪溝水及于坡麓地帶補(bǔ)給盆地區(qū)松散巖類孔隙水?？菟竟?jié)地下水補(bǔ)給成為溪溝水唯一補(bǔ)給源。由于山區(qū)地形切割強(qiáng)烈，地形陡峭，地下水徑流交替較為迅速。流域內(nèi)巖溶補(bǔ)給區(qū)地表水除蒸發(fā)外，幾乎全部轉(zhuǎn)化為徑流，地面很少見積水和有水溝谷，在排泄區(qū)地下水又轉(zhuǎn)化為地表徑流，在徑流區(qū)轉(zhuǎn)化為地表徑流常常又再次轉(zhuǎn)化為地下徑流，最高排泄基準(zhǔn)面為拉市海，最低排泄基準(zhǔn)面為金沙江，如文海水體通過車門舉暗河排泄到拉市海，拉市海積水再次通過指云寺暗河排泄到金沙江河谷。

4 地下水動態(tài)變化特征

地下水動態(tài)特征主要通過對以往資料收集匯總劃分：其動態(tài)穩(wěn)定性分析見表1。

表1 動態(tài)穩(wěn)定性分析表Tab 1.Dynamic Stability Analysis

式中：ΔKy—振幅；Qmax—泉水出口最大流量(L/s)；Qmin—泉水出口最小流量(L/s)；Q—泉水平均流量(L/s)。

(1)松散巖類孔隙水：流域內(nèi)地下水流量、水位動態(tài)直接受氣候控制。雨季(5～10月)為水位流量峰值期，滯后降雨5天～10天。枯季(11月～翌年4月)為水位流量谷值期。潛水主要補(bǔ)給來源為河水、灌溉水和大氣降水，水位0.45m～1.9m，旱季水位下降，變化幅度0.15m～0.35m，不穩(wěn)定系數(shù)0.21～0.4，動態(tài)較穩(wěn)定。

(2)基巖裂隙水：基巖裂隙水分布區(qū)一般地形坡度大，徑流迅速，泉流量對降雨反映靈敏。流量峰值期和雨季一致，最大在9月至10月，最小在5月前后。不穩(wěn)定系數(shù)0.08，動態(tài)不穩(wěn)定；溪溝水流變化極大，不少溪溝枯季斷流，其動態(tài)變化受降雨控制極為明顯。

(3)碳酸鹽巖溶水：區(qū)內(nèi)巖溶大泉較為發(fā)育，不穩(wěn)定系數(shù)0.4～0.60，動態(tài)較穩(wěn)定。流量受大氣降水制約，滯后30天～60天，徑流距離較遠(yuǎn)。如三股水泉群，旱季和雨季流量分別為1200L/S、2000L/S，不穩(wěn)定系數(shù)0.5；車門舉大泉旱季和雨季流量分別為406.7L/S、578.6L/S，不穩(wěn)定系數(shù)0.47。

拉市海地下水動態(tài)主要受降雨控制。屬降雨-蒸發(fā)型動態(tài)孔隙泉水，受降雨量不同其水位、水量有明顯波動，但今后一個時期內(nèi)仍將處于與目前相當(dāng)?shù)乃?；混合型動態(tài)同時受降雨和農(nóng)灌影響，水位將隨各年份降雨及蒸發(fā)變化而波動；淺層、深層孔隙水水位、水量也將處于平衡狀態(tài)，在集中開發(fā)的條件下，其動態(tài)變化將由降雨-蒸發(fā)型變?yōu)榻涤?開采型，若開采量大于補(bǔ)給量，地下水位將會下降；在環(huán)境條件不發(fā)生明顯變化的狀況下，巖溶水、基巖裂隙水水位、水量將維持現(xiàn)狀平衡，其流量與降雨關(guān)系密切；覆蓋型巖溶水在未集中開采條件下，水位、水量將保持現(xiàn)狀穩(wěn)定，若大量開采，地下水位將大幅下降。

5 結(jié)語

拉市海流域內(nèi)碳酸鹽巖分布面積較廣，且集中，巖溶漏斗、落水洞及洼地常見；受區(qū)內(nèi)構(gòu)造、地貌及巖溶發(fā)育影響，地下水較為富集，形成集中匯流帶，地下暗河發(fā)育，巖溶大泉常見；流域內(nèi)地下水徑流、排泄的主要特征為地下水整體由山區(qū)向盆地徑流，最終匯入拉市海，拉市海內(nèi)地下水又經(jīng)地下暗河從東向西徑流匯入金沙江。

拉市海地下水動態(tài)主要受降雨控制。屬降雨-蒸發(fā)型動態(tài)的孔隙泉水，巖溶水在未集中開采條件下，水位、水量將保持現(xiàn)狀穩(wěn)定，若大量開采，地下水位將大幅下降，可能引起巖溶塌陷等一系列生態(tài)地質(zhì)問題。因此需做好拉市海流域內(nèi)地下水資源合理利用規(guī)劃工作。