劉大剛，呂玉香，郭傳道

(重慶市地質礦產(chǎn)勘查開發(fā)局208水文地質工程地質隊，重慶 400700)

西南巖溶山區(qū)斷陷盆地廣布。斷陷盆地由于自然資源和環(huán)境條件優(yōu)越，多為當?shù)卣?、?jīng)濟和文化中心，同時，由于特殊的地質環(huán)境環(huán)境條件，斷陷盆地多水資源時空分布不均，旱季農(nóng)業(yè)用水緊缺，工業(yè)和生活用水嚴重不足，制約著當?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展[1]。斷陷盆地及其周邊巖溶地下水分布廣泛、資源量大、水質優(yōu)良，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[2]。國內外學者對斷陷盆地巖溶地下水開展過廣泛研究，王宇研究了西南巖溶石山區(qū)斷陷盆地巖溶水系統(tǒng)分類及供水意義[3]，彭淑惠等分析了昆明斷陷盆地土地利用對巖溶水質的影響[4]。目前，對斷陷盆地巖溶地下水徑流特征研究甚少。本文依托中國地質調查局云南重點巖溶區(qū)1:5萬水文地質調查(蒙自幅、新安幅)項目，采用收集資料、野外調查、示蹤試驗、綜合研究等手段，揭示了西南地區(qū)典型斷陷盆地——蒙自盆地巖溶地下水徑流特征，對確定巖溶水系統(tǒng)邊界、合理評價和開發(fā)地下水資源具有重要的理論意義和實際應用價值。

1 研究區(qū)概況

云南蒙自斷陷盆地是西南地區(qū)典型斷陷盆地之一。蒙自盆地是蒙自市主要的耕地分布區(qū)、人口聚居區(qū)、經(jīng)濟活動區(qū)，面積544.2 km2。蒙自市是紅河哈尼族彝族自治州首府，也是滇南中心城市核心區(qū)。

研究區(qū)位于一級流域南盤江流域與紅河流域分水嶺地帶，南洞地下河流域中上游，是由湖沼相沉積物形成的湖積平原，海拔1 281～1 350 m，相對高差10 m以內，地表平坦，盆地中部發(fā)育長橋海和大屯海兩個天然湖泊。盆底覆蓋層厚度一般100～300 m，個別地區(qū)700～800 m，盆地底部為碳酸鹽巖地層。盆地周邊山區(qū)海拔1 300～2 200 m。區(qū)內構造復雜，斷裂發(fā)育(圖1)。盆地覆蓋層為上第三系和第四系，盆地底部為三疊系下統(tǒng)個舊組碳酸鹽巖地層，為覆蓋型巖溶區(qū)，盆地外圍出露三疊系、泥盆系、寒武系碳酸鹽巖及碎屑巖地層，為裸露型巖溶區(qū)。

2 徑流特征

2.1 徑流方向復雜多變

研究區(qū)分為南洞流域、南溪河流域、屏邊諸河流域三個三級流域，在此基礎上又劃分出六個水文地質單元(表1、圖2)。由于地表水和地下水分水嶺的交叉疊置，使巖溶水的流向問題趨于復雜，依不同的水文地質單元而各具特色。

蒙自—東山(Ⅰ-1)水文地質單元地下水由東向西運動，雨季由盆地邊緣一系列出水點排出，其余從深部流向南洞[5-6]，盆地邊緣大黑水洞和灰土地地下河水部分匯入盆地內長橋海，多余的經(jīng)永寧村落水洞進入深部巖溶水系統(tǒng)，最終在南洞地下河出口流出[7]。大屯(Ⅰ-2)水文地質單元北東側及南側有第三系泥灰?guī)r沉積深槽阻水，補給來源為西南部麒麟山一帶的巖溶區(qū)以及東北部巖溶山區(qū)。黑龍?zhí)兜叵潞酉到y(tǒng)(Ⅰ-3)地下水由南東流向北西，在黑龍?zhí)兑粠判?。在新安?Ⅰ-4)水文地質單元，以往研究認為地下水流向為由北向南，這也是南洞地下河流域的地下水南邊界[5]，本文通過統(tǒng)計鉆孔水位，認為該區(qū)地下水流向整體向北：阻水帶(Ⅰ-2、Ⅰ-4分界處)內鉆孔地下水位高程為1 215.2～1 298.45 m，高于北部和南部部分鉆孔水位，這是由于下部阻水深槽的存在，致使淺部巖溶水具備承壓性質，另外根據(jù)南部25個水文地質鉆孔的統(tǒng)計資料，地下水位標高為1 317.99～1 482 m，遠高于阻水帶內水位，因此地下水流向不可能由北向南。南溪河流域(Ⅲ)、8號、9號地下河地區(qū)，地下水主流方向為由北向南，最終均匯入元江。

表1 各水文地質單元劃分及徑流方向

圖1 研究區(qū)地質圖

2.2 同一水文地質單元存在不同流場

在同一水文地質單元內部，地下水位也會因局部地形條件、地質構造等不同而有所差異，例如新安幅東南部9號地下河這一水文地質單元內，五里沖水庫樞紐區(qū)地下水水位由兩側向中部(圖3)，由補給區(qū)向排泄區(qū)遞減，水位高程由1 482 m、1 495 m將至龍寶洞地下河虹吸管出口的1 313 m，水位高差最大達169 m。水力坡度由西向東、由北向南呈階梯狀變化，在北段至龍寶洞一線為1%～3%。根據(jù)水位觀測資料，其地下水位的分布狀態(tài)如圖3，由于斷層F1的相對阻水作用，使樞紐區(qū)地下水不能形成統(tǒng)一的地下水流場，而形成兩個地下水水位高程分布不同的流場：即分布于F1、F29斷層以東的非巖溶區(qū)(碎屑巖類裂隙水)流場、斷層以西的巖溶水區(qū)流場[8]。

非巖溶區(qū)(碎屑巖類裂隙水)流場：地下水位高程一般為1 350～1 459 m，向五里沖盲谷方向徑流，最后徑流補給巖溶水，由于斷層F1、F29的阻水作用，地下水位高于西側巖溶水水位，水位高差20～40 m。

巖溶水區(qū)流場：由于受個舊組中泥質夾層的影響，使巖溶水之間的聯(lián)系減弱，地下水向東徑流不通暢，地下水由西向東形成水力斜坡陡坎，水位高程相差較大，本區(qū)地下水聯(lián)系密切，具有統(tǒng)一的地下水動力場，地下水由北向南徑流，為樞紐區(qū)巖溶水強徑流區(qū)。

圖2 各水文地質單元徑流方向

2.3 徑流垂直分帶明顯

工作區(qū)盆地外圍的裸露及半裸露型巖溶山區(qū)，地表巖溶發(fā)育，大氣降水多通過落水洞、漏斗、天窗等滲入地下，地下水以垂直徑流為主；盆地內覆蓋型巖溶區(qū)，深部巖溶發(fā)育程度相對較弱，地下水以水平徑流為主。巖溶發(fā)育在垂向上表現(xiàn)為自上而下漸次減弱的規(guī)律?？蓜澐譃樗膫€巖溶發(fā)育帶(圖4)：

垂直滲流帶(A)：是指最高地下水位以上的全部空間，處于包氣帶的上部，包括表層巖溶帶，主要分布于盆地外圍的裸露型及半裸露型巖溶區(qū)，以洼地、落水洞、豎井、漏斗等地表巖溶形態(tài)為主，降雨能迅速的轉化為地下水。

季節(jié)變動帶(B)：是指地下水洪枯水位之間的變動地帶。在本區(qū)，它占據(jù)著包氣帶的大部或全部，水流自垂直入滲帶至此作垂直或水平運動，水動力的交替作用強烈，加上混合溶蝕作用，此帶巖溶形態(tài)垂直與水平的并存，大的洞穴、管道，小的溶隙溶孔同在。

圖3 五里沖水庫樞紐區(qū)地下水等水位線圖[8]

水平徑流帶(C)：含水層最低水位以下的飽水帶為水平徑流帶，此帶是水平巖溶管道系統(tǒng)的生成部位。其厚度取決于巖溶含水層厚度、裸露面積、降雨補給特征及排泄區(qū)水位差等因素。在此帶，含水介質結構是裂隙—管道雙重介質系統(tǒng)組合而成，接受垂直滲流帶和季節(jié)變動帶的補給，管道主要起排泄圍巖中地下水的作用，裂隙主要起儲水作用，兩者在時空上的轉化關系十分復雜。在大屯一帶，此帶廣泛分布，地下水一般都具承壓性質，不少鉆孔揭露到地下溶洞，水量較大，且較穩(wěn)定。

深部緩流帶(D)：位于水平徑流帶以下，主要以稀疏發(fā)育的溶隙、少量零星溶孔為主，多為隙流呈緩慢流動。此帶一般不受當?shù)鼗鶞拭婵刂?，而與地質構造、地下水流的勢能大小密切相關，因而常常可發(fā)育于很深部位，蒙自盆地深部可能發(fā)育此帶。

圖4 東山—蒙自盆地水動力帶劃分剖面圖

2.4 管道流與裂隙流并存，管道流為主

根據(jù)野外調查及示蹤試驗，區(qū)內含水介質具有管道與裂隙雙重特征。以黑龍?zhí)兜叵潞訛槔?圖5)，次示蹤試驗示蹤劑濃度歷時曲線總體為單峰型，并且對稱性較好，回收率較高，說明下菲禿落水洞與黑龍?zhí)兜叵潞映隹谥g的巖溶含水介質極為發(fā)育，為管道—裂隙混合型，以管道型為主。裂隙空間一般起儲水作用，地下水的輸入輸出相 對緩慢；管道系統(tǒng)起輸水作用，控制著巖溶水的運動，地下水輸入輸出都較快，水位具有快速漲落、變幅大、水位深埋的特點。裂隙—管道雙重含水介質中，裂隙與管道分布不均。一般來說，他們各自成系統(tǒng)又相互有聯(lián)系，裂隙的分布空間較管道廣，呈網(wǎng)絡狀，裂隙進一步發(fā)展，并經(jīng)貫通后可形成管道。

2.5 徑流途徑長，狀態(tài)復雜，流態(tài)多變

地下巖溶徑流介質形態(tài)多樣，地下水在運移過程中，流態(tài)也隨之復雜多變。以黑龍?zhí)兜叵潞訛槔?，在下菲禿落水洞投放的熒光素鈉于5 h后在黑龍?zhí)兜叵潞映隹诔醅F(xiàn)，5.7 h后濃度達到峰值，投放點與接收點之間距離為5.2 km，即可以算得示蹤劑隨地下水水流的最快流速為1 040 m/h，平均流速為912.3 m/h。這些信息足以表明地下水流速較快，且呈現(xiàn)紊流流態(tài)。區(qū)內灰土地地下河補給區(qū)位于鳴就一帶，其徑流途徑長約20余公里，由于強烈的地形反差，其水力坡度也較大；新安幅南部8號地下河，補給區(qū)位于個舊老廠一帶，排泄區(qū)位于綠水河，其徑流途徑也有30余公里，由于沿途不斷有新的水源注入，且降雨時空部分不均，致使流態(tài)也具有紊流、層流、混合型等多變的特征。

圖5 下菲禿落水洞至黑龍?zhí)兜叵潞映隹谑聚檮舛葰v時曲線

3 結語

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人類活動對地下水環(huán)境的影響越來越強烈，地下水流場特征愈加復雜多變，地下水的研究內容不應再僅限于水資源評價、水文地質參數(shù)、水系統(tǒng)特征、動態(tài)變化等，應逐步加強地下水徑流特征的研究。

本次研究認為云南蒙自斷陷盆地地巖溶地下水徑流特征復雜，主要表現(xiàn)為：(1)徑流方向復雜多變，其中南洞流域的地下水南邊界應與地表分水嶺重合，改變了傳統(tǒng)認識；(2)同一水文地質單元存在不同流場；(3)徑流垂直分帶明顯；管道流與裂隙流并存，管道流為主；(4)徑流途徑長，狀態(tài)復雜，流態(tài)多變。建議應采用多種手段、開展綜合研究方能查清巖溶地下水徑流特征。

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[3]王宇. 西南巖溶石山區(qū)斷陷盆地巖溶水系統(tǒng)分類及供水意義[J]. 中國地質.2003.30(2):220-224.

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