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

        2018-02-23 15:54:56趙琰潘勇邦
        西部資源 2017年5期
        關(guān)鍵詞:隆林樂(lè)業(yè)

        趙琰+潘勇邦

        摘要:廣西百色市隆林—樂(lè)業(yè)地區(qū)屬于右江水系及紅水河水系,可劃分為三個(gè)巖溶區(qū):隆或巖溶區(qū)、平塘巖溶區(qū)和蛇場(chǎng)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(bǔ)給、逕流、排泄條件,最終提出隆林—樂(lè)業(yè)地區(qū)水系統(tǒng)循環(huán)概念模型。

        關(guān)鍵詞:隆林—樂(lè)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(dòng)力學(xué)角度考慮,巖溶地下水系統(tǒng)是巖溶動(dòng)力系統(tǒng)的一個(gè)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(wàn)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(píng)價(jià)和合理開發(fā)利用巖溶地區(qū)地下水資源的一個(gè)重要途徑。

        百色市隆林—樂(lè)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(méi)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(méi)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(wèn)題很突出。通過(guò)對(duì)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(píng)價(jià)提供服務(wù),對(duì)合理開發(fā)利用該地區(qū)地下水資源,解決當(dāng)?shù)赜盟畣?wèn)題,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(lè)業(yè)地區(qū)屬于右江水系及紅水河水系,按水利部門對(duì)水系統(tǒng)的劃分,右江及紅水河為三級(jí)水系統(tǒng),即:珠江為一級(jí)水系統(tǒng),西江為二級(jí)水系統(tǒng),右江、紅水河為三級(jí)水系統(tǒng),隆林—樂(lè)業(yè)地區(qū)在三級(jí)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(jí)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(bǔ)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(lè)業(yè)地區(qū)可劃分為三個(gè)巖溶區(qū):隆或巖溶區(qū)、平塘巖溶區(qū)和蛇場(chǎng)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(bǔ)給區(qū),沒(méi)有明顯的地下水系統(tǒng)邊界,可劃為1個(gè)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(gè)地下河系統(tǒng),共劃分為6個(gè)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(gè)枯流量大于50 L/S的巖溶泉,因此劃分了1個(gè)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(gè)基巖分散流子系統(tǒng)。因此,地下水系統(tǒng)可劃分為6個(gè)地下河子系統(tǒng)、1個(gè)巖溶大泉子系統(tǒng)、17個(gè)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(wú)數(shù)裂隙脈流匯流組成的具有統(tǒng)一補(bǔ)給、逕流、排泄條件的巖溶地下水系統(tǒng),隆林—樂(lè)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(gè)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(bǔ)給,無(wú)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(lè)業(yè)地區(qū)只發(fā)育了1個(gè)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(dòng)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(bǔ)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(dòng)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(bǔ)給,無(wú)明顯的巖溶管道,大部分無(wú)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(gè)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(bǔ)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(guò)深部裂隙或深部溶隙垂直下滲補(bǔ)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(duì)隔水層匯集、逕流,以表層巖溶泉的形式排出地表后,再通過(guò)落水洞及溶蝕裂隙等補(bǔ)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(lè)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(shí)才有地表水補(bǔ)給巖溶地下水,局部地區(qū)在枯水期時(shí)有地表水補(bǔ)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(guò)裂隙、溶隙、落水洞、天窗等補(bǔ)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(shí)地表水(碎屑巖區(qū)溪溝水)補(bǔ)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(bǔ)給、基巖裂隙水側(cè)向補(bǔ)給后,在巖溶區(qū)沿?cái)鄬悠扑閹?、?jié)理裂隙、或巖層層面等逕流,最后主要通過(guò)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(gè)過(guò)程中地下水、地表水都會(huì)有部分通過(guò)蒸發(fā)又進(jìn)入大氣層,再通過(guò)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(guò)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(bǔ)給、逕流、排泄條件類似,巖溶水系統(tǒng)的概念模型相同。蛇場(chǎng)巖溶區(qū)為背斜構(gòu)造,巖溶地下水的補(bǔ)給、逕流、排泄條件也基本與穹窿構(gòu)造巖溶地下水的補(bǔ)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(gè)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(lè)業(yè)地區(qū)巖溶水系統(tǒng)的水循環(huán)過(guò)程,總體是:接受大氣降雨補(bǔ)給以及基巖裂隙水側(cè)向補(bǔ)給后,通過(guò)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(guò)蒸發(fā)又進(jìn)入大氣層,再通過(guò)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(guò)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(shì)較高的碎屑巖山區(qū),巖溶水系統(tǒng)水循環(huán)過(guò)程可概化為以下的概念模型,見圖2。

        補(bǔ)給源:主要為大氣降雨補(bǔ)給以及外圍基巖裂隙水側(cè)向補(bǔ)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(guò)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(yǔ)

        廣西百色市隆林~樂(lè)業(yè)地區(qū)位于云貴高原向廣西盆地過(guò)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(gè)地下河子系統(tǒng)、1個(gè)巖溶大泉子系統(tǒng)、17個(gè)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。

        參考文獻(xiàn):

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        [7]勞文科,藍(lán)芙寧,蔣忠誠(chéng),等.石期河流域巖溶水系統(tǒng)及其水資源構(gòu)成分析[J].中國(guó)巖溶, 2009, 28(03):255-262.

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