摘要：為了在費縣寒武-奧陶紀(jì)碳酸鹽巖分布區(qū)尋找富水區(qū)，建設(shè)集中供水的水源地，通過河水流量監(jiān)測、水文地質(zhì)鉆探、動態(tài)監(jiān)測等勘查和試驗手段，查明了費縣巖溶含水系統(tǒng)的含水層主要為炒米店組至八陡組碳酸鹽巖裂隙巖溶含水巖組。含水層具有相對封閉的邊界條件和基本統(tǒng)一的水動力場和水化學(xué)場。該系統(tǒng)分為補給區(qū)、補給徑流區(qū)和匯集排泄區(qū)，巖溶最大發(fā)育深度分別為132m、200m、300m，含水介質(zhì)由溶蝕裂隙、溶孔漸變?yōu)槿苎?、溶洞。研究認(rèn)為：線狀排泄帶的形成與地形南北高沿河低、北部弱透水巖層的阻擋和河床巖溶含水層直接裸露有關(guān)。沿浚河、溫涼河、祊河巖溶水的線狀排泄帶對巖溶發(fā)育的強度和深度有重要的控制作用。主要線狀排泄帶附近形成了單井涌水量5000～10000m3/d和大于10000m3/d的強富水區(qū)，為費縣城市生活和工業(yè)集中供水的優(yōu)選地段。

關(guān)鍵詞：線狀排泄帶；巖溶發(fā)育規(guī)律；集中供水水源地；巖溶含水系統(tǒng)；費縣

中圖分類號：P641.134 """文獻標(biāo)識碼：A """doi：10.12128/j.issn.1672-6979.2024.04.006

引文格式：韓昱，丁冠濤，于大潞，等.線狀排泄帶對地下巖溶發(fā)育的控制及富水區(qū)形成的作用——以費縣巖溶含水系統(tǒng)為例［J］.山東國土資源，2024，40（4）：44-53. HAN Yu， DING Guantao， YU Dalu， et al. Control of Linear Discharge Zone on the Development of Underground Karst and the Role of Water-rich Zone Formation——Taking Karst Water-bearing System in Feixian County as an Example［J］.Shandong Land and Resources，2024，40（4）：44-53.

0 引言

中國北方在寒武-奧陶紀(jì)沉積了巨厚的以海相碳酸鹽巖為主的地層，后期的構(gòu)造演化將這些地層切割，經(jīng)過風(fēng)化剝蝕、流水沖蝕、化學(xué)溶蝕等內(nèi)外力地質(zhì)作用，形成了大面積分布的巖溶化地質(zhì)體。其表層巖溶帶［1-2］地下水首先沿裂隙巖溶網(wǎng)絡(luò)垂向滲流，隨著下界面滲透性降低，阻擋繼續(xù)下滲，沿側(cè)向徑流或在局部排泄形成下降泉。表層巖溶帶的下部為包氣帶，地下水運動以垂直滲流為主，直到滲入巖溶含水層的飽水帶。由于層狀沉積的構(gòu)造特征，巖溶裂隙往往在特定層位發(fā)育強烈，甚至形成少量由溶隙、溶洞組成的網(wǎng)絡(luò)狀巖溶管道［3-6］，地下水在地形坡向（重力作用）和巖層傾向的雙重作用下向地勢低洼和含水層深埋處徑流。在徑流受阻和特定的地形、地貌、地質(zhì)構(gòu)造條件下，多以泉水的形式出露地表，完成巖溶水系統(tǒng)的循環(huán)［7-10］。

山東濟南以趵突泉泉群為代表的巖溶大泉在地勢低洼的石灰?guī)r“天窗”區(qū)噴涌而出，其歷史最大流量曾達到50萬m3/d［11］，泉群排泄區(qū)附近巖溶地下水曾是濟南城市供水的主要水源。山西陽泉的娘子關(guān)泉群是中國北方最大的巖溶水泉群，多年平均流量9.48m3/s。泉群附近巖溶地下水以水量集中穩(wěn)定、水質(zhì)良好成為陽泉市工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及城市供水的重要水源［12］。而山東費縣一帶大面積分布寒武-奧陶紀(jì)碳酸鹽巖，其氣候特點、地質(zhì)及水文地質(zhì)條件在中國北方巖溶發(fā)育區(qū)具有典型性和代表性，巖溶水循環(huán)系統(tǒng)的末端并無泉水出露。巖溶水的運動方向一般和地形及巖層的傾斜方向大體一致，巖溶地下水在運動過程中水力坡度隨地形坡度由陡漸緩，當(dāng)?shù)叵滤\動至山區(qū)與平原交接帶，在北部由于受下伏石炭紀(jì)、二疊紀(jì)地層的阻擋，巖溶水向北運動受阻，產(chǎn)生“壅水”現(xiàn)象，在這些地段往往形成巖溶水的強富水區(qū)［13-14］。因此，研究該區(qū)巖溶水的循環(huán)條件十分必要。通過系統(tǒng)的水文地質(zhì)勘查和試驗研究［15］，發(fā)現(xiàn)浚河、溫涼河、祊河的部分河段排泄巖溶水，對巖溶發(fā)育的強度和深度具有重要的控制作用；由于巖溶水沿河床呈帶狀排泄的特點，本文稱之為“線狀排泄帶”。在主要線狀排泄帶附近形成的強富水區(qū)，成為費縣城市生活和工業(yè)集中供水的優(yōu)選地段。對在中國北方碳酸鹽巖分布區(qū)以線狀排泄為主的地區(qū)尋找集中供水水源地具有重要的參考價值。

1 研究區(qū)概況

1.1 自然地理

研究區(qū)位于山東省費縣西北部，屬暖溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，多年平均氣溫13.5℃，平均降水量860.92mm，多集中在6—8月份，占全年的65%左右，平均蒸發(fā)量為1535.52mm。

研究區(qū)南部屬中低山區(qū)，中北部為丘陵區(qū)，總體地勢南高北低，西部高東部低。由于受NW向構(gòu)造體系的控制，山脈和谷地均呈NW—SE向展布。南部地殼上升相對較強，地貌形成以侵蝕構(gòu)造作用為主；中北部地殼上升緩慢，地表有被夷平之勢，呈波狀起伏，地貌形成以遭受剝蝕為主，接受沉積為輔。地面高程一般為100～500m，南部的寨山為最高峰，標(biāo)高為428m，最低處祊河河谷海拔90.17m。

研究區(qū)地表水系發(fā)育，屬淮河流域的沂河水系，內(nèi)有一級支流祊河，二級支流浚河、溫涼河，三級支流朱田河、紫荊河等。祊河流域面積1744.3km2，多年平均流量為34.23m3/s。根據(jù)研究期間河流斷面流量觀測資料，祊河與溫涼河排泄地下水，浚河的中上游河水滲漏補給地下水，下游排泄地下水。

1.2 地質(zhì)背景

研究區(qū)地處沂蒙山區(qū)南部沂沭斷裂帶以西，大地構(gòu)造屬中朝準(zhǔn)地臺魯西中臺隆魯西拱斷束，地層出露較全，自太古界至新生界均有出露。泰山巖群巖性為黑云斜長片麻巖、斜長角閃巖和角閃片巖等，構(gòu)成區(qū)域結(jié)晶基底；蓋層主要由古生代碳酸鹽巖組成，其中饅頭組（2～3m）以砂頁巖夾白云質(zhì)灰?guī)r為主，張夏組以厚層鮞狀灰?guī)r和云斑灰?guī)r為主，崮山組為黃綠色頁巖夾礫屑、生物碎屑灰?guī)r。自炒米店組到八陡組連續(xù)沉積了較純凈的石灰?guī)r、白云巖；石炭系僅零星出露于奧陶系灰?guī)r北部。中生界和新生界僅在山間谷地和山前麓坡地帶分布［16-17］。

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造特別發(fā)育，以NNW、NE—NNE向為主，次為EW向和SN向。以NW—NNW向斷裂規(guī)模較大，其中銅石斷裂和巖坡斷裂規(guī)模較大且具重要水文地質(zhì)意義。地質(zhì)構(gòu)造與巖溶的發(fā)育強度及發(fā)育方向有著十分密切的關(guān)系，可以使巖層發(fā)生形變、破裂與位移，從而控制了地下水的運動方向，進而決定了巖溶發(fā)育的特征［18-20］。銅石斷裂縱貫研究區(qū)西部，走向350°，傾角75°～85°。斷裂帶寬50～100m，帶內(nèi)構(gòu)造形跡復(fù)雜，主要有擠壓片理、磨棱巖、碎裂巖、角礫巖、斷層泥、擦痕、擦溝等。斷層兩盤伴生褶皺及次生斷裂發(fā)育，并伴有巖漿多期侵入，斷層兩側(cè)巖性差異大，總體具阻水性質(zhì)。巖坡斷裂與銅石斷裂基本平行，分布于研究區(qū)東部走向345°～355°，傾角80°斷層帶寬度7m左右，帶內(nèi)發(fā)育有擠壓片理，張性角礫巖等。在費縣胡陽鄉(xiāng)西南嶺村東巖坡斷裂帶中見到褐紅色斷層角礫巖，膠結(jié)良好，斷裂帶巖性具阻水性質(zhì)。

2 費縣巖溶含水系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)基本特征

因工作目的、空間尺度不同，巖溶水系統(tǒng)劃分有所差異。費縣巖溶含水系統(tǒng)的劃分是在綜合考慮前人研究成果的基礎(chǔ)上，強調(diào)具備相對明確的巖溶水邊界和補排關(guān)系、連續(xù)的巖溶含水層、統(tǒng)一的巖溶地下水流場以及相互關(guān)聯(lián)的巖溶水系統(tǒng)資源要素［21-23］。費縣巖溶含水系統(tǒng)是指以炒米店組至八陡組碳酸鹽巖裂隙巖溶含水巖組為主體的，具有特定的結(jié)構(gòu)，具有相對獨立的補給、運移、排泄和調(diào)蓄功能，同時與其他含水巖組相互聯(lián)系，與外部環(huán)境不斷進行水量和水質(zhì)的更新交替，有基本統(tǒng)一的水動力場、水化學(xué)場、水溫場的地下巖溶含水體系。系統(tǒng)的范圍南部基本以寒武系崮山組頂界面為界，由于崮山組巖性以灰?guī)r頁巖互層為主，泥質(zhì)含量高，巖溶不發(fā)育，總體形成系統(tǒng)的隔水邊界；北部基本以奧陶系灰?guī)r與石炭系（或侏羅系）接觸界線為界，其砂巖弱透水巖層構(gòu)成北部隔水邊界；西部總體以銅石斷裂為界，構(gòu)成西部隔水邊界；東部基本以巖坡斷裂為界，該斷裂雖然受多條近EW向或NW—SE向斷層錯動，但由于斷層?xùn)|側(cè)主要分布白堊系砂巖、泥巖等弱透水巖層，兩側(cè)地層巖性及富水性的差異，使東部邊界整體為一隔水邊界。費縣巖溶含水系統(tǒng)的面積為262.175km2（圖1）。另外巖溶含水系統(tǒng)內(nèi)部，自可樂莊—翟家莊—榮合莊—演馬莊—東洲疃一線，為一條地下水分水嶺，分水嶺的北側(cè)，巖溶水在向北及北東方向徑流過程中大部分匯集于姚河—古城一帶，沿浚河排泄。分水嶺以南，巖溶水總體上向東徑流，匯集于費縣城區(qū)及溫涼河下游一帶，向溫涼河排泄，兩側(cè)巖溶水最終向祊河排泄。因此，這條地下分水嶺，對費縣巖溶含水系統(tǒng)的水文地質(zhì)條件起重要的控制作用。倪軍等以費縣朱田地區(qū)為研究對象，模型區(qū)屬于費縣巖溶含水系統(tǒng)，設(shè)定模型邊界條件、概化水文地質(zhì)條件，對模型區(qū)的資源量進行了計算，得出模型區(qū)內(nèi)喀斯特裂隙水資源較豐富，目前開采利用程度不高，尚有一定的開采潛力［24］。郭士昌等［25］在費縣巖溶含水系統(tǒng)東邊界巖坡斷裂以東的水文地質(zhì)單元開展數(shù)值模擬研究，模擬和預(yù)測了開采狀態(tài)下的巖溶地下水流場和動態(tài)變化過程。

2.2 巖溶發(fā)育特征

2.2.1 巖溶地貌

費縣巖溶含水系統(tǒng)的間接補給區(qū)（主要位于系統(tǒng)以南），巖溶地貌表現(xiàn)為單面山、溶洞及巖溶干谷。該區(qū)溶洞主要發(fā)育在張夏組厚層灰?guī)r中，如橫梁山上的溶洞群，當(dāng)?shù)厝朔Q“仙人洞”，溶洞被黏土充填，現(xiàn)被人工挖掘作為旅游景點。在朱田河的支流大山河村附近發(fā)育巖溶干谷。在山腳坡麓地帶沿兩組節(jié)理發(fā)育溶溝溶槽，溶溝一般寬0.1～0.7m，補給區(qū)地表大部為基巖裸露、半裸露區(qū)，局部被薄層第四系覆蓋，溶溝、溶槽、石芽很發(fā)育，溶溝一般寬約0.5m，長3～10m，深1～2.0m；溶槽長度為數(shù)米至十余米不等。在浚河支流九福莊南河段，由于河床及兩岸基巖裸露，地表水強烈滲漏（旱季全部滲漏），形成干谷，于大平安莊-后西崮河段又復(fù)出流。

2.2.2 巖溶發(fā)育的水平分帶與垂直分帶

間接補給區(qū)對費縣巖溶含水系統(tǒng)的補給主要是以地表徑流（或地下水轉(zhuǎn)化為地表徑流）的形式進入系統(tǒng)內(nèi)，再通過河道滲漏補給巖溶水。在補給區(qū)，大氣降水入滲后，以垂向運動為主。該區(qū)近代巖溶不發(fā)育，但發(fā)育有古巖溶，裸露地表，為第一巖溶發(fā)育帶，巖溶形態(tài)主要有溶溝、溶槽、垂向裂隙、溶洞等，高程在250～300m，據(jù)鉆探資料統(tǒng)計，最大巖溶發(fā)育深度132m。

補給徑流區(qū)地下水既有垂直運動也有水平運動，巖溶發(fā)育相對增強，地表巖溶形態(tài)主要有溶洞、溶溝、溶槽、石芽等。地下巖溶以溶洞、溶隙、溶孔、蜂窩狀溶洞等。如北廣豐KT6號鉆孔在孔深111.62～113.62m處有一直徑2m的溶洞，被黏土充填。該區(qū)最大巖溶發(fā)育深度200m，為第二巖溶發(fā)育帶，高程100～130m，巖溶發(fā)育不均勻，在韓莊—城北鄉(xiāng)—潘家疃一帶，無論地表還是地下巖溶發(fā)育均較差?？碧姐@孔揭露，韓莊的KT11號孔，峨莊的TC5號孔和潘家疃的KT16號孔，巖心均較完整，溶蝕痕跡不明顯，個別可見小溶孔，抽水水量小。

在匯集排泄區(qū)的姚河、曹車、古城、埠南湖及費縣縣城東北萬良莊、玉貴莊、南東洲一帶，地下水交替頻繁，巖溶發(fā)育強烈且深度大。無論是地表還是地下，巖溶均較發(fā)育，地下溶洞、溶孔及溶蝕裂隙發(fā)育。該區(qū)揭露最大巖溶發(fā)育深度300m，為第三巖溶發(fā)育帶，巖溶發(fā)育段高程30～60m。由于地下巖溶發(fā)育，為地下水的賦存、運移提供了良好的儲水空間。標(biāo)高30m以下，巖溶發(fā)育相對較差，巖溶形態(tài)主要為溶孔和溶隙。由于水動力條件減弱，溶孔、溶隙部分被方解石充填，連通性較差。

3 線狀排泄帶對地下水流的控制

3.1 巖溶水線狀排泄帶形成機制

系統(tǒng)內(nèi)無巖溶大泉出流，而河水與巖溶水水力聯(lián)系十分密切。受地勢、阻水巖層、河床地質(zhì)結(jié)構(gòu)及地下水位季節(jié)性變化的控制和影響，該區(qū)巖溶水沿浚河、祊河及溫涼河部分河段形成了線狀排泄帶。

3.1.1 地勢的影響

研究區(qū)內(nèi)浚河以南地形南高北低西高東低，地表水總體自南向北、自南西向北東徑流，其主要支流朱田河即沿這一方向匯入；而浚河以北地形北高南低，其主要支流紫荊河自北西向南東匯入，地表水流的方向反映了區(qū)內(nèi)重力水流的總體趨勢?？：?、祊河河床向南北兩側(cè)地勢皆逐漸增高，是兩側(cè)地表水和地下水匯流的場所。費縣城區(qū)北部的鐘羅山山脊近東西向展布，其最高峰海拔259.2m，巖溶水大致沿山脊形成地下分水嶺，在重力作用下向地勢低洼的河谷匯集，使浚河、溫涼河與祊河下游河段成為巖溶水的天然排泄帶。

3.1.2 阻水巖層對巖溶水排泄的控制

費縣巖溶含水系統(tǒng)以北為石炭系（或侏羅系）砂頁巖等弱透水巖層，巖層的傾向為NNE 5°～10°，浚河與祊河以北地形坡向與巖層傾向相反，河床以北奧陶系碳酸鹽巖之上依次分布石炭系、侏羅系和白堊系等砂頁巖阻水巖層（圖2，剖面線位置見圖1A-A'），由于巖層向北傾斜，碳酸鹽巖裂隙巖溶含水巖組埋藏加深，巖溶水向北徑流時遇到弱透水巖層受阻，水位抬升，在河谷深切、石灰?guī)r含水層裸露的河段溢出，促進了線狀排泄帶的形成。

3.1.3 河床地質(zhì)結(jié)構(gòu)的作用

現(xiàn)場調(diào)查表明，浚河在姚河村至古城村段流經(jīng)奧陶系灰?guī)r分布區(qū)，河床內(nèi)堆積了1～2m的砂礫石層，下部為巖溶發(fā)育的石灰?guī)r，河水、孔隙水與巖溶水密切聯(lián)系。枯水期巖溶水水位較低時，向河流的排泄量減小，甚至轉(zhuǎn)化為河水滲漏補給巖溶水；豐水期巖溶水水位抬升后向浚河排泄。祊河與溫涼河下游河床內(nèi)大多灰?guī)r直接裸露，巖溶水與河水的轉(zhuǎn)化關(guān)系與浚河類似。

3.1.4 地下水位對巖溶水排泄的影響

浚河在古城一帶，歷史上從未干枯過，溫涼河的下游河段及祊河亦長年有水，這與巖溶水向河流排泄密切相關(guān)?？：拥囊?古城段，長年排泄地下水，其排泄量的大小隨季節(jié)而變化。枯水期末，由于地下水位降至最低，巖溶水向河流的排泄量減少，進入雨季后，巖溶水向河流的排泄量逐漸增大，至雨季末達到最大。

研究期間的枯水期，當(dāng)浚河上游斷流的情況下，于6月21日在北畢城測得河水流量為2.65萬m3/d，即為巖溶水在該排泄帶枯水期最小排泄量。豐水期的8月15日排泄量最大，達13.429萬m3/d。地方鎮(zhèn)一帶，河水與巖溶水的轉(zhuǎn)化關(guān)系隨季節(jié)發(fā)生變化，一般在7月中旬以后，地下水位抬升時開始向河流排泄，實測最大排泄量4.4898萬m3/d（8月15日）。溫涼河在費縣城區(qū)以北長年排泄巖溶水，實測最大排泄量7.6956萬m3/d。祊河是巖溶水的最終匯集排泄帶，長年排泄地下水，枯水期實測地下水溢出量1.16萬m3/d（表1）。

3.2 線狀排泄帶形成的巖溶水水動力條件

巖溶水接受大氣降水入滲、河水滲漏、地下水徑流等補給后，在重力和地下巖溶網(wǎng)絡(luò)共同控制下，向地勢低洼和巖溶含水層深部徑流。補給區(qū)是水動力最活躍的地帶，是巖溶水接受補給的垂直通道，大氣降水、地表水通過裸露灰?guī)r的節(jié)理、裂隙、溶蝕洞穴等入滲補給巖溶水，這一帶垂向溶蝕發(fā)育而水平方向連通性較差，表現(xiàn)在巖溶水等水位線密集，水位落差大（圖3），水力坡度達到0.013～0.017，巖溶水動力以垂向重力流為主。

由于費縣巖溶含水系統(tǒng)寒武-奧陶紀(jì)碳酸鹽巖裸露與半裸露的特點，其補給徑流區(qū)既有垂向上的巖溶發(fā)育，又在水平方向上發(fā)育網(wǎng)絡(luò)狀巖溶系統(tǒng)，并順巖層的傾向向深部發(fā)育。既是巖溶水接受補給的場所，又是巖溶水的水平徑流帶，水流集中后循環(huán)加快，水平向水動力條件優(yōu)越。

排泄區(qū)巖溶水仍接受大氣降水的入滲補給，但水動力以水平方向為主，在遇到北部石炭系、侏羅系砂頁巖阻水巖層后，深部潛流帶水動力減弱，而巖溶含水層裸露的浚河姚河村-古城村段、祊河和溫涼河下游河床成為巖溶水徑流受阻后的主要排泄場所。

由于費縣巖溶含水系統(tǒng)內(nèi)部存在一條地下分水嶺，其兩側(cè)巖溶水在上游分流，在下游祊河附近匯流。

分水嶺北側(cè)的地下水總體上由西南向東北方向徑流，匯集于浚河一帶，然后自西向東徑流，在姚河—古城一帶沿浚河附近形成地下水強徑流帶，也是是巖溶水的匯集排泄地帶，地下巖溶裂隙發(fā)育，導(dǎo)水能力強，地下徑流通暢，水力坡度小于0.0005。而在峨莊—北東洲一帶，浚河流經(jīng)石炭系、侏羅系和白堊系分布區(qū)，河床巖性為弱透水的砂頁巖，巖溶水潛流帶徑流遲緩，地下巖溶不甚發(fā)育，裂隙大多閉合或被方解石脈充填，水力坡度在0.0025左右。

分水嶺南側(cè)由于費縣斷裂作用，鐘羅山脈隆起，形成以費縣城區(qū)為中心，北、西、南地形高，中部低并向東敞口的菠箕狀地形。巖溶水徑流方向與地形坡向基本一致，自西、南、北三面向中部徑流，匯集于溫涼河下游一帶。在費縣城區(qū)以東的溫涼河一帶，是巖溶水的徑流排泄區(qū)，巖溶水由兩側(cè)流向溫涼河，該區(qū)域巖溶水徑流通暢，水力坡度小，在0.0007左右。

地下分水嶺在東洲疃一帶消失，南北兩側(cè)巖溶水皆向祊河一帶匯集，因其東側(cè)有巖坡斷裂阻水，使祊河成為該區(qū)巖溶水的最終匯集排泄帶。

3.3 線狀排泄帶附近地下巖溶發(fā)育特征

線狀排泄帶（浚河）附近，孔深120～300m的鉆孔，揭露的地層為奧陶紀(jì)馬家溝群北庵莊組—八陡組，巖性以灰?guī)r、云斑灰?guī)r、白云巖、泥質(zhì)白巖等碳酸鹽巖為主，大部分地區(qū)奧陶紀(jì)灰?guī)r裸露或被薄層第四系覆蓋。地表巖溶十分發(fā)育，巖溶洼地、巖溶漏斗、溶溝隨處可見，極有利于大氣降水的滲入，不僅為地下水提供了豐富的補給來源，也為地下巖溶的發(fā)育提供了良好條件。

據(jù)鉆探資料，鉆孔巖心破碎、裂隙巖溶發(fā)育。從巖溶發(fā)育深度來看，0～100m內(nèi)巖溶最為發(fā)育，溶洞和較大的溶蝕裂隙大都集中在此深度內(nèi)，溶洞直徑一般3～5cm，最大的可達1.60m，溶蝕裂隙寬者可達10cm。姚河村東北的KT9號孔，50.50m處揭露溶洞和溶蝕裂隙，最大尺寸為15cm×60cm，鉆探過程中漏水嚴(yán)重。KT15號孔34.75m處掉鉆1.60m，沖洗液全漏失。大多數(shù)鉆孔在60～70m深度以內(nèi)揭露主要含水層，如TC2號孔67.00m、KT9號孔64.83m處鉆探時開始漏水。少數(shù)鉆孔巖溶發(fā)育較淺，20～30m處即揭露較大尺寸的巖溶裂隙和巖溶含水層，如TC3號孔23.8m、KT8號孔21.37m處漏水嚴(yán)重。0～100m內(nèi)巖溶裂隙被黏性土部分充填，抽水時洗井時間較長。100～200m內(nèi)巖溶較發(fā)育，多以蜂蝸狀溶孔和較小的溶蝕裂隙為主，但數(shù)量多，充填少，水量豐富且水質(zhì)好。200～300m深度內(nèi)以溶隙為主，如姚河西北TC2號孔，200～300m段巖心較破碎、裂隙發(fā)育，裂隙面可見溶蝕跡象，部分被方解石充填。

從巖溶發(fā)育的地層巖性來看，閣莊組底部的角礫狀白云巖、五陽山組頂部的泥晶灰?guī)r和泥質(zhì)白云巖夾層巖溶最發(fā)育，巖溶形態(tài)以溶洞和蜂窩狀溶孔為主；五陽山組和北庵莊組的云斑灰?guī)r、含藻灰?guī)r溶蝕裂隙相對較發(fā)育；土峪組的泥質(zhì)灰?guī)r和泥質(zhì)白云巖發(fā)育網(wǎng)狀和蜂窩狀溶孔，單位尺寸小且部分被泥質(zhì)充填。

綜上所述，線狀排泄帶附近地下巖溶形態(tài)由少量溶洞、管道和大量溶蝕裂隙和溶孔組成，而巖溶作用的強度、空間分布范圍，主要受區(qū)域地下徑流場的水動力特征控制，第四紀(jì)以來形成的石灰?guī)r裸露的河道附近是巖溶水匯集和交替條件最好的地段，也是巖溶作用最活躍的地段。從區(qū)域地下水徑流的補給區(qū)到線狀排泄帶，巖溶作用的強度和深度都有隨徑流強度增加而增大的明顯趨勢，而在區(qū)域巖溶水的集中排泄帶—河流附近達到最大。

4 富水區(qū)形成與集中供水水源地建設(shè)

4.1 富水區(qū)形成

前已敘及，研究區(qū)內(nèi)炒米店組到八陡組碳酸鹽巖厚度超過700m，形成了近N向傾斜的巨型蓄水構(gòu)造，出露面積262.175km2，其南部掀起端為補給區(qū)，獲得補給后順層徑流，而北部傾伏端石炭系侏羅系等阻水巖層的存在，導(dǎo)致巖溶水徑流受阻水位抬升，河流以北地勢轉(zhuǎn)變?yōu)楸备吣系停箮r溶水在沿河床的巖溶含水層裸露區(qū)溢出，形成線狀排泄帶。線狀排泄帶附近主要含水層為奧陶紀(jì)碳酸鹽巖，裂隙巖溶發(fā)育強烈，發(fā)育深度大，是研究區(qū)巖溶水的匯集排泄帶，賦存豐富的巖溶地下水，具有較強的調(diào)蓄能力。

巖溶水是山東省重要的供水水源，主要分布在魯中南山前及山間斷陷盆地，建有大型、特大型工業(yè)及城市集中供水水源地，碳酸鹽巖為主要含水介質(zhì)，具有埋深小、水量大、水質(zhì)優(yōu)等特點［26］。

從2000年的地下水勘查，至2008年的費縣電廠水源地設(shè)計，一直到2021年費縣城市供水水源地建設(shè)，在線狀排泄帶附近施工了多眼探采結(jié)合井，抽水試驗表明，其單井涌水量大，水位降深小，富水性強，單井涌水量一般大于5000m3/d，最大超過9000m3/d（表2）。

2000年施工的TC2號井，井深295.53m，流量9231.0m3/d，降深16.99m；2019年施工的3號供水井，井深301.21m，流量5184m3/d，降深6.95m。巖溶水在線狀排泄帶附近形成了單井涌水量大于5000m3/d的強富水區(qū)（圖4），而且水質(zhì)滿足國家生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)。線狀排泄帶附近富水區(qū)的形成為集中供水水源地建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。

4.2 集中供水水源地建設(shè)

巖溶水富水區(qū)除有著廣泛的徑流補給外，還接受大氣降水的直接補給和山區(qū)河流雨季的滲漏補給。據(jù)計算，費縣巖溶含水系統(tǒng)巖溶水多年平均總補給量達21.5萬m3/d，而平均排泄巖溶水量浚河為12萬m3/d，祊河為1.2萬m3/d，溫涼河為2.9萬m3/d。線狀排泄帶附近的富水區(qū)可以作為費縣城市居民生活和工業(yè)企業(yè)供水水源地。

目前，在巖溶水的線狀排泄帶附近，溫涼河下游水源地已運行多年，供水量3萬m3/d左右；浚河下游姚河水源地正在建設(shè)中，設(shè)計供水能力5萬m3/d；并已在祊河北岸規(guī)劃建設(shè)2萬m3/d的祊河水源地。從截取巖溶水向線狀排泄帶的排泄量和開采條件下激化河水補給角度分析，這些水源地是有充分補給保障的。

5 結(jié)論

（1）研究區(qū)具有供水意義的含水巖組為寒武-奧陶紀(jì)碳酸鹽巖裂隙巖溶含水巖組，巖溶水接受大氣降水補給和地表水滲漏補給后，總體自南向北自西向東運動，匯集于浚河與溫涼河下游，以線狀排泄形式向浚河、溫涼河和祊河排泄。線狀巖溶水排泄帶對巖溶發(fā)育的強度、深度和分布范圍有一定的控制作用。

（2）線狀排泄帶形成的主要控制因素有：向北傾斜的碳酸鹽巖巖溶水蓄水構(gòu)造，獲得補給后順層徑流；北部石炭系侏羅系等阻水巖層的存在，導(dǎo)致巖溶水徑流受阻水位抬升；河流以北地勢轉(zhuǎn)變?yōu)楸备吣系?；河谷深切揭露河床?nèi)巖溶含水層。

（3）線狀排泄帶附近是巖溶水的匯集排泄帶，賦存豐富的巖溶地下水，具有較強的調(diào)蓄能力，單井涌水量大于5000m3/d，可以作為費縣城市居民生活和工業(yè)企業(yè)供水水源地。

（4）在天然狀態(tài)下以線狀排泄為主要排泄方式的巖溶水分布區(qū)，分段測量河水流量，查明河水與巖溶水的轉(zhuǎn)化關(guān)系，在主要排泄帶施工勘探井，查明巖溶水富水地段范圍，是中國北方碳酸鹽巖分布區(qū)以線狀排泄為主的地區(qū)尋找集中供水水源地的重要工作思路。

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Control of Linear Discharge Zone on the Development of Underground Karst and the Role of Water-rich Zone Formation——Taking Karst Water-bearing System in Feixian County as an Example

HAN Yu1，2，3，DING Guantao1，2，4，YU Dalu1，2，WU Di1，2，LIU Yuxiang1，2

（1.No.801 Hydrogeology and Engineering Geology Exploration Institute（Shandong Geo-engineering Exploration Institute），Shandong Ji'nan 250014， China；2.Shandong Engineering Research Center for Environmental Protection and Remediation on Groundwater， Shandong Ji'nan 250014， China；3.Management College of Shandong University， Shandong Ji'nan 250100， China；4.Environmental Science and Engineering College of Ocean University of China， Shandong Qingdao 266100， China）

Abstract：In order to find water-rich areas in the distribution area of Cambrian-Ordovician carbonate rocks in Feixian county， build a water source for centralized water supply， through exploration and testing methods， such as river flow monitoring， hydrogeological drilling， and dynamic monitoring， it has been determined that the aquifer of the karst aquifer system in Feixian county is mainly composed of carbonate rock fractures and karst water bearing rock formations from Chaomidian formation to Badou formation. The aquifer has relatively closed boundary conditions and a basically unified hydrodynamic and hydrochemical field. The system is divided into supply area， supply runoff area， and collection and discharge area. The maximum depth of karst development is 132m， 200m and 300m respectively. The aquifer medium gradually changes from dissolution cracks and pores to dissolution cavities and caves. It is suggested that the formation of linear discharge zones is related to high terrain in the north and south parts， while low along the river， and the obstruction of weakly permeable rock layers in the north， and the direct exposure of karst aquifers in the riverbed. The linear discharge zone of karst water along Junhe river， Wenliang river and Qianhe river plays an important role in controlling the intensity and depth of karst development. The area near the main linear discharge zone has formed a strong water rich area with a single well water inflow of 5000～10000m3/d and greater than 10000 m3/d. It is the preferred location for centralized water supply for urban life and industry in Feixian county.

Key words" Linear discharge zone；law of karst development；centralized water supply source；karst water-bearing system; Feixian county