張 果,許 模

(成都理工大學環(huán)境與工程學院,四川 成都 610000)

南盤江上游草海斷陷盆地巖溶水系統(tǒng)研究

張 果,許 模

(成都理工大學環(huán)境與工程學院,四川 成都 610000)

在西南巖溶山區(qū),分布著許多斷陷盆地,是主要的人口聚居區(qū)和經濟發(fā)展區(qū)。由特殊的地質環(huán)境條件所決定,水資源時空分布不均,每當旱季或遇上干旱年,工農業(yè)和生活用水緊缺,制約著當?shù)亟洕陌l(fā)展。以南盤江上游草海斷陷盆地為例,揭示斷陷盆地巖溶水賦存規(guī)律,為斷陷盆地巖溶水開發(fā)利用提供依據(jù)。

草海斷陷盆地;巖溶水;子系統(tǒng)

在西南巖溶山區(qū)連綿不絕的群山之間,鑲嵌著許多周圍石山環(huán)繞、中間為新生界沉積的盆狀地形,這就是通常所說的斷陷盆地[1]。

斷陷盆地由于自然資源和環(huán)境條件優(yōu)越,多為當?shù)卣巍⒔洕?、科技和文化中心、人口集?是實施西部發(fā)開發(fā)戰(zhàn)略的重要地區(qū)。但巖溶石山地區(qū),氣候類型主要為亞熱帶季風氣候,斷陷盆地多分布于各級高原面或溶蝕臺面上,其高程大大高于個大江河水面,由其特殊的地質環(huán)境條件所決定,水資源時空分布不均,每當旱季或遇到干旱年,農業(yè)用水緊缺,工業(yè)和生活用水嚴重不足,制約著當?shù)亟洕陌l(fā)展[1]。斷陷盆地內賦存于巖溶化碳酸鹽巖體中的地下水 -巖溶水,分布廣泛、資源量大、水質優(yōu)良、富水性強、水質水量較穩(wěn)定,在很大程度上彌補了地表水資源的缺陷,歷來是地下水資源勘查和開發(fā)利用的主要對象。因此,研究斷陷盆地巖溶水賦存規(guī)律,指導科學地尋找和合理地開發(fā)利用巖溶水資源,有著重要的社會經濟意義。本文以南盤江上游草海巖溶斷陷盆地為例,分析研究斷陷盆地的巖溶水系統(tǒng),揭示巖溶水的賦存規(guī)律,為斷陷盆地區(qū)巖溶水資源的勘查和開發(fā)利用提供依據(jù)。

1 草海盆地地質環(huán)境條件

草海盆地,位于中國昆明市宜良縣西南部,距離宜良縣城 10 km,E103°1′-103°6′,N 24°50′-24°56′,長條形 ,沿南北向斷裂延伸,寬 2.0～7.0 km,長 14.5 km,全部面積61 km2(圖 1)

圖1 草海斷陷盆地水文地質圖

草海盆地屬于滇東南高原低中山地貌,地勢起伏較大,四面環(huán)山;屬北亞熱帶季風氣候,夏無酷暑,冬無嚴寒,年平均氣溫 16.3℃,夏季平均氣溫 28℃,冬季平均氣溫 12℃,年平均日照 2 177.3小時,年平均降雨量 1 040 mm,年平均相對濕度 75%,全年無霜期 260天左右。

南北向斷裂為盆地形成的控制性斷裂,北西向小斷裂限制了盆地的規(guī)模。盆地內地層涉及震旦系燈影組(Zbdn),寒武系下統(tǒng)的漁戶村組 (∈1y)、筇竹寺組 (∈1q)、滄浪鋪組(∈1c)、龍王廟組 (∈1l),中統(tǒng)的陡坡 寺組 (∈2d)、雙龍 潭組(∈2s),志留系的馬龍群組(S2m)以及二疊系的棲霞茅口組(P1q+m)和峨眉山組(P2β)。區(qū)內上覆第四系松散堆積的基底,厚度可達 19m,含少量孔隙潛水。區(qū)內基巖含水介質依次為可溶性較好的棲霞茅口組厚層灰?guī)r和燈影組白云巖夾灰?guī)r,可溶性較差的龍王廟組、馬龍群組白云巖含頁巖、砂巖,隔水性極強的峨眉山組玄武巖和筇竹寺組、滄浪鋪組頁巖、粉砂巖夾石英砂巖(2)。

圖2 草海系統(tǒng)水循環(huán)系統(tǒng)構成圖

2 水循環(huán)系統(tǒng)構成及特征

草海盆地巖溶水系統(tǒng)是南盤江流域的一個獨立小分支,西為陽宗海流域和南盤江流域的分水嶺,東臨南盤江,南北為南盤江流域的局部分水嶺。盆地四面環(huán)山,中間低洼,在周圍巖溶山區(qū)接受降雨補給后,順著斷裂、可溶巖層向盆地中央運移,匯集到草海(1 861m)中。根據(jù)區(qū)內流域溪溝的匯集特征,結合區(qū)內地形地貌、地質構造、水文特征等將區(qū)內水循環(huán)系統(tǒng)劃分為三個子系統(tǒng):即大老包子系統(tǒng)(Ⅰ)、大凹子子系統(tǒng)(Ⅱ)及小武家莊子系統(tǒng)(Ⅲ)(見圖 2)。

2.1.1 大老包子系統(tǒng)(Ⅰ)

該子系統(tǒng)為草海盆地的東部匯水單元,北起梨花莊 -李子箐,南到大老包 -茨塘,東側以煙墩山 -大老包一線為界,面積 13 km2。該子系統(tǒng)北邊梨花莊 -李子箐一帶山區(qū)大面積裸露寒武系滄浪鋪組(∈1c)和筇竹寺組(∈1q)的非可溶巖,接受降雨補給后,下滲量較少,絕大部分以地表徑流的形式匯集到山間溝谷中,流向草海;大箐 -煙墩山 -大老包 -茨塘一帶山區(qū)的巖性組合是可溶巖中夾雜非可溶巖條帶,標高在 1 950m以上。地表巖溶洼地較發(fā)育,有落水洞出露,負地形出露面積約 0.4 km2。在山區(qū)接受補給后,主要以地下徑流的方式匯入草海。根據(jù)資料調查,在大箐東北方向 500 m處,由于山間溝谷切割含水層,有泉點出露,流量為 12 L/s,出露高程為 1 890m。

2.1.2 大凹子子系統(tǒng)(Ⅱ)

該子系統(tǒng)為草海系統(tǒng)的西北部匯水單元,南部以倒石頭組(P1d)和玄武巖組(P2β)的交接帶為隔水邊界,西至南盤江和陽宗海的地表分水嶺黑龍山-大凹子一線,面積 7 km2。該系統(tǒng)的巖溶山區(qū)大面積出露棲霞茅口組(P1q+m)灰?guī)r,標高在 1 900m以上,地表巖溶較發(fā)育,洼地密度一般 1～3個/km2,地勢平坦,能大量吸收降雨補給,地表泉水溪河少見,是草海盆地地下水系統(tǒng)的重要補給區(qū)。該子系統(tǒng)中北西向小斷裂發(fā)育,地下水徑流在受到東面寒武系滄浪鋪組砂頁巖的隔水作用時,順著小斷裂流向草海。

2.1.3 小武家莊子系統(tǒng)(Ⅲ)

小武家莊子系統(tǒng)(Ⅲ)是草海系統(tǒng)的西南部匯水單元,西起黑阱梁子 -塘老爺墳 -老寶山,東南至小武家莊 -文子洞-茨塘一帶的寒武系砂頁巖為界,呈南北條狀發(fā)育,面積41 km2。該子系統(tǒng)處在梁家莊向斜上,穿越白石巖 1#逆斷層和白石巖 2#逆斷層。梁家莊向斜核部是 P2β玄武巖蓋層,隔水性很好,翼部是 P1q+m灰?guī)r和白云巖。根據(jù)鉆探資料顯示,由于 P2β玄武巖的阻滯作用,其下伏 P1q+m灰?guī)r、白云巖中巖溶水具承壓性,地下水頭高近 200m,在可溶巖與非可溶巖接觸帶巖溶水極為發(fā)育,儲量較大。系統(tǒng)南部 P2β蓋層被北西向小斷裂切割的位置有泉點出露,流量為 4L/s,出露高程為 2 280m。由于受東南邊寒武系砂頁巖的阻隔作用,該段地勢上南高北低,該子系統(tǒng)中的巖溶水沿著白石巖 1#逆斷層、白石巖 2#逆斷層和 P1q+m和 Zbdn可溶巖層向北流動,補給草海。

3 草海盆地水資源估算及開發(fā)前景分析

以裸露型巖溶山區(qū)為主,草海盆地巖溶水補給來源主要是大氣降雨,接受降雨補給量決定了草海盆地中的水資源量。系統(tǒng)的巖性、構造、地貌等決定了接受補給形式主要為垂直巖溶形態(tài)直接滲入。

現(xiàn)利用降雨入滲法,對大老包子系統(tǒng)(Ⅰ)、大凹子子系統(tǒng)(Ⅱ)、小武家莊子系統(tǒng)(Ⅲ)的降雨補給量進行估算(見表 1)。

利用年均降雨量計算出降水滲入補給量為Q:

式中:Q為降水滲入補給量(m3/d);α為降雨入滲系數(shù);A為多年平均降雨量(mm);F為計算塊段面積(km2)。宜良的年均降雨量為 1 040mm。

表1 各子系統(tǒng)降雨入滲補給量

由上表可知草海盆地的水資源量估算值為 13 392 m3/d,在三個子系統(tǒng)中小武家莊子系統(tǒng)的水資源估算量最大。由于受到斷塊和隔水層夾持,P1q+m和 Zbdn含水層組呈條帶狀分布,有較大的儲存資源量;同時 在盆地周圍山區(qū)水位埋深較大,水量相對較小;在盆地中央儲存的水量較大。在這些地方,可布井開采,充分利用地下水資源調節(jié)枯季水資源短缺狀況作用。

4 結論

綜上所述對草海盆地巖溶水的認識:盆地主要在周圍巖溶山區(qū)接受降雨補給,順著可溶巖層或者斷裂流向盆地中央,匯入草海;周圍山區(qū)水位高、埋深大,水量相對較少,盆地中央水位低、埋深淺,儲存水量較大,可布井開采,充分利用地下水資源起枯季調節(jié)作用。

[1]王宇等.斷陷盆地巖溶水賦存規(guī)律[M].云南科技出版社:2003.9

[2]甘建軍,劉民生,黃潤秋,范崇榮,李前銀,王朝陽.九寨溝核心景區(qū)水循環(huán)系統(tǒng)研究[J].水文地質工程地質,2010,37(1):34-39

[3]高前兆,仵彥卿.河西內陸河流域的水循環(huán)分析[J].水科學進展,2004,15(3):391-396

[4]朱斌,武強.斷層影響下的地下水流數(shù)值模擬[J].桂林工學院學報,2005,25(1):31-35

[5]曹劍峰,蘇瑪萊,姜紀沂,冶雪艷,平建華.黃河下游傍河水源地開采對水循環(huán)影響的研究[J].人民黃河,2006,28(3):23-25

[6]陶云,趙荻,何華,高錫帥,鄭建萌,黃煒.云南省大氣中水資源分布特征初探[J].應用氣象學報.2007,18(4):506-515

[7]錢云平,劉志宏,黃彥林.鄭州北郊地下水源地傍河取水對區(qū)域環(huán)境的影響分析[J].地下水,1997,19(3):110-111和115

[8]王建秀,楊立中,何靜.大型地下工程巖溶涌(突)水模式的水文地質分析及其工程應用[J].水文地質工程地質.2001,4:49-52

[9]郭娣.西南巖溶山區(qū)匯水條件及其對越嶺隧道涌突水的控制[D].成都理工大學

Study on Karst Water System of Caohai Fault Basin in the Upper Nanpan River

ZHANG Guo,XU M o
(Environment and engineering school,chengdu Technidogy and science University chengdu 610000,Sichuan)

In the southwestmountain,there are many fault basins.They are the important population section and econom ic development zone.Becauseof the specia l geological environment,the water resources is inhomogeneous in tempora l and spatial distribution.Encountering d rought season and arid year,water shortage for industry agricu lture and domestic is severe.This is a restrictive factor to the local economic development.This paper,taking Caohai fault basin in the upper nan pan river for examp le,dissects the occurrence regularity of Karstwater system in the fault basin,p rovides evidence for the Karst water exploitation in the fau lt basin.

Caohai fau ltbasin,Karstwater and subsystem

P641.134

A

1004-1184(2011)01-0025-02

2010-08-26

張果(1985-),女,河南南陽人,在讀研究生,主要從事環(huán)境地質、工程地質研究工作。