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(貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局111地質(zhì)大隊(duì)，貴州 貴陽 550081)

黔西南丘峰谷地區(qū)巖溶水資源量計算方法探討

鄭明英，唐娛杰

(貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局111地質(zhì)大隊(duì)，貴州 貴陽 550081)

貴州省黔西南為典型的丘峰谷地區(qū)，該區(qū)域地表水系不發(fā)育，水文地質(zhì)條件復(fù)雜，地下水資源量計算研究程度不高。為摸清區(qū)內(nèi)地下水資源量狀況，采用大氣降水入滲法、地下水徑流模數(shù)法、流量匯總法、水力坡度法和給水度計算法，基于巖溶水系統(tǒng)為計算單元，對丘峰谷地區(qū)巖溶水系統(tǒng)地下水資源量進(jìn)行計算，對比分析計算結(jié)果，并判定各計算方法對巖溶大泉系統(tǒng)和儲水構(gòu)造系統(tǒng)的地下水資源量計算的適宜性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在計算過程中，巖溶大泉系統(tǒng)應(yīng)以流動系統(tǒng)為計算單元，宜采用大氣降水入滲法和流量匯總法；而應(yīng)用地下水徑流模數(shù)法和水力坡度法計算儲水構(gòu)造巖溶含水系統(tǒng)資源量，具有相似性、保證率高。研究結(jié)果對類似水文地質(zhì)條件下的巖溶山區(qū)地下水資源量計算具有重要意義。

丘峰谷地；巖溶水；資源量

計算區(qū)位于貴州省黔西南，裸露著大面的三疊系白云巖，為典型的丘峰谷地；同時，計算區(qū)亦位于貴州高原臺面向廣西丘陵過渡的高原臺面，地表水系不發(fā)育，巖溶水是區(qū)內(nèi)重要的人畜飲水、生產(chǎn)用水的來源。但巖溶山區(qū)水文地質(zhì)條件復(fù)雜，加之地下水資源量計算研究程度不高，摸清區(qū)內(nèi)地下水資源量對社會發(fā)展和水文地質(zhì)研究具有重要意義。文章以巖溶水系統(tǒng)為計算單元，對機(jī)井?dāng)?shù)據(jù)、泉點(diǎn)流量進(jìn)行分析、計算得相應(yīng)的水文參數(shù)，再根據(jù)計算區(qū)內(nèi)巖溶水系統(tǒng)的差異性，可按巖溶大泉系統(tǒng)和儲水構(gòu)造系統(tǒng)對計算區(qū)進(jìn)行分區(qū)，應(yīng)用大氣降水入滲法、地下水徑流模數(shù)法、流量匯總法和水力坡度法，對計算區(qū)內(nèi)含水層的地下水資源量，并淺析各計算方法對不同巖溶水系統(tǒng)地下水資源量的適宜性，對黔中、黔東南和黔北類似水文地質(zhì)條件下的地下水資源量計算都具有借鑒意義。

1 計算區(qū)概況

1.1 自然地理

近15年氣象資料顯示：計算區(qū)內(nèi)的地下水補(bǔ)給源為大氣降水，降雨量豐富，年平均降雨量1 138.67 mm，78.35%的降水量集中在5月到8月。(見圖1)

計算區(qū)處于貴州西南高原向廣西丘陵過渡的高原臺面，區(qū)內(nèi)地勢北東高南西低，為丘峰谷地區(qū)，地形起伏小，地形坡度10°～15°(見圖2)。區(qū)內(nèi)三疊系白云巖裸露，地表水系稀疏，多為季節(jié)性沖溝。

圖1 計算區(qū)內(nèi)多年月平均降雨量直方圖

圖2 計算區(qū)三維立體地勢圖

1.2 地下水類型及巖溶水系統(tǒng)邊界

整個計算區(qū)內(nèi)為三疊系地層，地下水類型以碳酸鹽巖巖溶水為主。(見圖3)

圖3 計算區(qū)水文地質(zhì)略圖

地層面積/km2入滲系數(shù)平均徑流模數(shù)/L/s·km2滲透系數(shù)/m/dT2h22.430.204.451.382T2h110.970.102.800.955T1-2a328.520.205.942.023T1-2a24.010.105.910.786T1-2a115.550.237.750.681T1y35.260.011.750.075T1y210.940.353.851.670T1y15.680.020.100.525

巖溶水系統(tǒng)邊界條件為：南面以安龍斷層為阻水邊界，北面和西面以分水嶺為界。據(jù)區(qū)內(nèi)巖溶含水介質(zhì)組合類型差異和斷層水文地質(zhì)特征，將區(qū)內(nèi)的巖溶水系統(tǒng)劃分為巖溶大泉系統(tǒng)和儲水構(gòu)造系統(tǒng)：巖溶大泉系統(tǒng)的排泄點(diǎn)為計算區(qū)南西面的巖溶大泉，系統(tǒng)補(bǔ)給區(qū)、徑流區(qū)主要位于泉口北面和北東面；儲水構(gòu)造系統(tǒng)則主要為安龍斷層阻隔由北向南徑流而來的地下水，機(jī)井主要分布于安龍阻水?dāng)鄬拥谋北P。

1.3 含水巖組及其水文地質(zhì)參數(shù)

儲水構(gòu)造系統(tǒng)的含水層有花溪組(T2h)和安順組二段、三段(T1-2a2-3)，主要巖性為白云巖，巖溶大泉系統(tǒng)的主要含水層為安順組一段(T1-2a1)，巖性為白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r。

白云巖的巖溶含水介質(zhì)組合類型主要為溶孔-溶隙、溶洞-裂隙，含水層富水性較均勻～均勻；巖溶大泉系統(tǒng)的含水介質(zhì)則以溶洞、裂隙，含水層富水性不均勻～較均勻。本次地下水資源量計算主要涉及含水層的入滲系數(shù)、徑流模數(shù)、滲透系數(shù)等(見表1)。

1.4 地下水動力特征

計算區(qū)內(nèi)巖溶含水系統(tǒng)的水文地質(zhì)模型可概化為：以(T2h1)相對隔水層、(T2h2)為主要含水層的“上層含水系統(tǒng)”；以(T1y)相對隔水層、安順組(T1-2a)為主要含水層的“下層含水系統(tǒng)”。

據(jù)機(jī)井揭露各含水層的地下水位，繪制上、下含水系統(tǒng)的地下水等水位圖(見圖4、圖5)，并獲取相應(yīng)巖溶水動力特征。

1.純碳酸鹽巖類巖溶水含水巖組 2.不純碳酸鹽巖類巖溶水含水巖組 3.碎屑巖類基巖裂隙水含水巖組 4.等水位線及其高程(m) 5.地下水流向 6.鉆孔和巖溶大泉 7.地層界線及地層代號 8.斷層及其編號 9.地表水系 10.研究區(qū)

圖4上層含水系統(tǒng)地下水等水位圖

圖5 下層含水系統(tǒng)地下水等水位圖

2 巖溶水資源量計算

2.1 計算分區(qū)

本次計算以巖溶水系統(tǒng)和各含水層為計算單元(見表1)。

2.2 計算結(jié)果

2.2.1 大氣降水入滲補(bǔ)給量

采用大氣降水入滲法，對計算區(qū)內(nèi)各含水層的大氣降水入滲補(bǔ)給量進(jìn)行計算。(見表2)

表2 各含水層大氣降水入滲補(bǔ)給量計算一覽表

2.2.2 地下水徑流量

應(yīng)用地下水徑流模數(shù)法，計算得區(qū)內(nèi)各含水層的年平均徑流量。(見表3)

表3 各含水層地下水徑流量計算一覽表

2.2.3 地下水排泄量

利用流量匯總法計算得(T1-2a1)巖溶水排泄量Q排=365×175×8.64×10-3=551.88萬 m3/a。

2.2.4 含水層動儲量

由表4可見：計算區(qū)內(nèi)的各含水層地下水水力坡度7‰～10.5‰，較平緩，巖溶水近層流。為此，可利用含水層等水位圖，結(jié)合達(dá)西公式，推算出最低潛水面之上的含水層動儲量(見表4)。

2.3 分析

2.3.1 開放型巖溶大泉系統(tǒng)資源量差異性大

該計算區(qū)內(nèi)(T1-2a1)巖溶大泉系統(tǒng)，數(shù)開放型巖溶水系統(tǒng)。單純計算巖溶含水層資源量，與實(shí)際資源量相差甚遠(yuǎn)；其有大部分資源量來自北面(T1y)補(bǔ)給，且含水介質(zhì)以裂隙、溶洞為主。

類似條件下，宜以流動系統(tǒng)作為其計算單元，計算方法可采用大氣降水入滲法和流量匯總法。

表4 各含水層動儲量計算一覽表

2.3.2 封閉型儲水構(gòu)造系統(tǒng)資源量具有相對一致性

其余含水層由斷層、相對隔水層和分水嶺形成封閉型巖溶水系統(tǒng)。區(qū)內(nèi)地勢較平緩、含水層較單一、含水巖組以白云巖為主，含水介質(zhì)以溶孔、溶隙為主，巖溶化程度較高，地下水流向整體向南西，含水體厚度大、地下水埋藏較淺，具有相對統(tǒng)一的地下水位、水力坡度較緩，地下水徑流相對緩慢。

因此，資源量計算時宜以含水系統(tǒng)作為計算單元，計算方法可采用地下水徑流模數(shù)法和水力坡度法。

2.3.3 水力坡度法計算白云巖含水系統(tǒng)資源量保證率高

計算區(qū)內(nèi)白云巖含水系統(tǒng)，含水介質(zhì)以溶隙、溶隙為主，含水層富水性中等～強(qiáng)、賦水性較均勻～均勻。以含水體為計算單元，利用等水位線圖，計算得巖溶水資源量接近含水層動儲量，對區(qū)域性巖溶水資源量計算具有更高的保證率。

3 結(jié)語

黔西南丘峰谷地區(qū)三疊系白云巖巖溶水資源量計算，巖溶大泉系統(tǒng)應(yīng)以流動系統(tǒng)為計算單元，采用大氣降水入滲法和流量匯總法；而應(yīng)用地下水徑流模數(shù)法和水力坡度法計算儲水構(gòu)造巖溶含水系統(tǒng)資源量，具有相似性、保證率高。

[1]貴州省地礦局. 1:20萬區(qū)域水文地質(zhì)調(diào)查報告(安龍幅)[R]. 1982.

[2]貴州省地質(zhì)調(diào)查院. 貴州重點(diǎn)巖溶流域水文地質(zhì)與環(huán)境地質(zhì)調(diào)查——麻沙河、大田河巖溶流域調(diào)查報告[R]. 2011.

[3]貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局.貴州省巖溶泉及地下河枯季測流總結(jié)報告[R]. 2012.

[4]貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局111地質(zhì)大隊(duì). 貴州省1:5萬水文地質(zhì)圖編圖項(xiàng)目(安龍幅)[R]. 2017.

[5]貴州省地質(zhì)局. 1：20萬安龍縣幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告[R]. 1980.

[6]貴州省地質(zhì)調(diào)查院. 貴州省區(qū)域地質(zhì)志[R]. 2015.

[7]王明章. 貴州省巖溶區(qū)地下水與地質(zhì)環(huán)境[M].北京：地質(zhì)出版社.2015.9.

[8]王明章，王尚彥，等.貴州巖溶石山生態(tài)環(huán)境地質(zhì)研究[M].北京：地質(zhì)出版社.2005.

Discussiononthecalculationmethodofkarstwaterresourcesinhillyvalleyarea

ZHENGMing-ying，TANGYu-jie

(geological team of Guizhou Bureau of Geology and mineral resources exploration and development,Guiyang,Guizhou,550081)

In southwest Guizhou Province as a typical Hill peak and valley area, the area of surface water is not developed, complex hydrogeological conditions, groundwater resources quantity calculation of the degree is not high. To find out the groundwater resources status, the atmospheric rainfall infiltration method, calculation method of groundwater runoff modulus method, flow summary method, hydraulic gradient method and water supply, based on the karst water system for computing unit, on the hill peak valley area of karst groundwater water system is calculated and the calculation results analysis, and determine the suitability the amount of groundwater resources the calculation method of karst spring water storage structure system and the calculation of the system. The results showed that: in the process of calculation, karst spring system should be based on system flow calculation unit, should adopt the infiltration of precipitation and flow collection method and calculation of water storage structure; karst aquifer system resources using groundwater runoff modulus method and hydraulic gradient method, has the similarity and high guarantee rate. The research results are of great significance to the calculation of groundwater resources in karst mountain areas under similar hydrogeological conditions.

Hill peak valley；karst water；resource quantity；calculation method

P641.134

A

1004-1184(2017)06-0017-03

2017-08-24

貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局地質(zhì)科研項(xiàng)目(黔地礦科合2016-22號)；貴州省1:5萬水文地質(zhì)圖編圖項(xiàng)目

(黔國土資地勘函2016-493號)

鄭明英(1986-)，男，福建福州人，工程師，主要從事水文地質(zhì)及工程地質(zhì)方面工作。