貴州省大小井地下河系統(tǒng)之間關(guān)系分析

洪運(yùn)勝

（1.貴州省地質(zhì)調(diào)查院，貴州 貴陽(yáng)， 550004；2.貴州省地礦局第二工程勘察院,貴州 遵義,563000）

大小井地下河系統(tǒng)發(fā)育于貴州高原南部斜坡地帶，由大井地下河系和小井地下河系組成，行政區(qū)范圍含貴州省平塘縣的塘邊、克渡、惠水縣的抵季、羨塘、擺金、西關(guān)、羅甸縣的云干、董架以及貴陽(yáng)市花溪區(qū)的高坡等鄉(xiāng)鎮(zhèn)部分國(guó)土，地理坐標(biāo)：東經(jīng)106°35′35″～106°57′14″，北緯25°30′49″～26°04′00″，流域面積1943.2km2。

1 地形地貌特征

大小井流域地處貴州高原向廣西丘陵過(guò)渡的斜坡地帶，地勢(shì)總體特征表現(xiàn)為北高南低。流域上游海拔高程在1 350～1 450m 之間，最高點(diǎn)位于惠水縣寧旺鄉(xiāng)以東的龍?zhí)辽?，海? 690m，向南逐漸降至900～1 000m，接近大小井地下河總出口附近降低為750～850m，最低點(diǎn)為大小井地下河出口處，海拔430m，最大相對(duì)高差1260m。區(qū)內(nèi)除惠水?dāng)[金一帶地形較為平緩?fù)猓溆啻蟛科鸱^大，尤其是流域中下游以及擺郎河兩岸，地形切割強(qiáng)烈，峰頂與洼低相對(duì)高差在250～400m 之間。

2 大小井地下河系統(tǒng)發(fā)育特征

2.1 含水巖組及其富水性

流域內(nèi)從泥盆系至三迭系中統(tǒng)地層均有出露。其中，以二迭系上統(tǒng)吳家坪組（P2w）巖性變化最大。風(fēng)洞、達(dá)上、雞公坡一線以北地區(qū)，該地層巖性為碎屑巖，局部夾燧石灰?guī)r，之南則相變?yōu)殪菔規(guī)r夾碎屑巖；第四系殘、坡積層分布于谷地、洼地底部。

根據(jù)巖性、地下水賦存形式、水動(dòng)力特征等因素，將大小井地下河流域地下水劃分為純碳酸鹽巖裂隙溶洞水、不純碳酸鹽巖溶洞裂隙水、碎屑巖類(lèi)裂隙水三大類(lèi)。

1）純碳酸鹽巖類(lèi)含水巖組包括泥盆系中統(tǒng)獨(dú)山組（D2d）、上統(tǒng)堯梭組（D2y）、石炭系下統(tǒng)巖關(guān)組（C1y）、大塘組二段（C1d2）、擺佐組（C1b）、石炭系中統(tǒng)黃龍組（C2hn）、石炭系上統(tǒng)馬平組（C3mp）、二迭系下統(tǒng)棲霞組、茅口組（P1q+m）、三迭系下統(tǒng)大冶組（T1d）、中統(tǒng)小米塘組（T2xm）、涼水井組（T2l）等碳酸鹽鹽巖類(lèi)含水層組成。富水性極不均勻，地下水多以管道形式集中徑流、排泄，富水性中等至強(qiáng)。

2）不純碳酸鹽巖含水巖組包括三迭系下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組（T1yn）、二迭系上統(tǒng)吳家坪至大隆組（P2w-c-d）等不純碳酸鹽巖類(lèi)含水層組成，含水介質(zhì)為裂隙及小溶洞，含溶洞—裂隙水，富水性相對(duì)均勻，地下水主要以泉的形式分散排泄，其富水性弱至中等。

3）碎屑巖類(lèi)含水巖組包括三迭系中統(tǒng)邊陽(yáng)組（T2b）、新苑組（T2x）、二迭系上統(tǒng)吳家坪組（P2w～d）及石炭系下統(tǒng)大塘組一段（C1d1），分布于大小井流域中游的羅平—太陽(yáng)—抵季及塘邊—克度—航龍等地，總面積271.6Km2。其巖性為砂巖、泥巖及頁(yè)巖，含基巖裂隙水，富水性弱至中等。

2.2 大小井地下河系統(tǒng)特征

2.2.1 地下河系統(tǒng)邊界

大小井流域東側(cè)以石炭系大塘組一段（C1d1）碎屑巖形成的侵蝕低中山所構(gòu)成的擺朗河與曹渡河之間的地表分水嶺為界；西側(cè)邊界則較為復(fù)雜，上游的洗馬塘——大華段為地下分水嶺，大華至大保寨段為擺朗河與漣江的地表分水嶺；流域下游的扳傲至令當(dāng)段邊界為邊陽(yáng)壓扭性斷裂；北側(cè)邊界為長(zhǎng)江與珠江兩大水系的分水嶺；南側(cè)為大小井地下河排泄帶。

2.2.2 大井地下河系統(tǒng)平面結(jié)構(gòu)特征

以擺郎河為干流與20 余條單枝狀地下河共同構(gòu)成的大井地下河系統(tǒng)，平面形態(tài)呈樹(shù)枝狀（圖1），流域面積1 245.4km2，干流總長(zhǎng)90.7km。其中，明流段長(zhǎng)73.5km，暗流段長(zhǎng)17.2km。

洞口地下河為擺朗河源頭，河水向南徑流至大甲烈河段，又相繼匯入了小龍井、龍洞等地下河的排泄量以及部分分散排泄的泉水水量。發(fā)源于流域東側(cè)石炭系大塘組一段的石頭寨地下河與么洋地下河在大甲烈到六寨河段進(jìn)入了擺朗河。該河段兩岸分布的地下水分散排泄點(diǎn)較多，泉水流量在1.0l/s-3.0l/s 之間，是河水重要的補(bǔ)給源。六寨至羨塘河段，擺朗河河谷兩岸發(fā)育了14 條呈羽毛狀展布、平行排列的單枝狀地下河，這些地下河均發(fā)育于石炭系大塘組一段（C1d1）碎屑巖類(lèi)地層中的地表溪流進(jìn)入大塘組二段（C1d2）碳酸鹽巖類(lèi)地層轉(zhuǎn)為伏流后形成，其主管道均追蹤北西、南東兩組裂隙的延伸方向發(fā)育，具有流程短、規(guī)模小、動(dòng)態(tài)變化大的特點(diǎn)。擺郎河徑流至高橋，通過(guò)251號(hào)伏流入口全部轉(zhuǎn)入地下成為伏流，經(jīng)3Km 暗流段后于燕子洞地下河出口再次成為地表明流，并于羨塘與三岔河匯合，在吸納白石洞地下河后，向東再折向南流經(jīng)白紙廠、航龍。豐水季節(jié)，航龍段擺朗河地表河水部分由河床內(nèi)發(fā)育的落水洞潛入地下，形成地下暗流補(bǔ)給大井地下河；另一部分呈地表明流繼續(xù)向西徑流與巨木河匯合，再轉(zhuǎn)折向南徑流，在打攏處由地下河入口全部轉(zhuǎn)為地下暗流補(bǔ)給小井地下河?？菟竟?jié)，擺朗河河水在航龍河段全部轉(zhuǎn)為暗流，成為大井地下河重要補(bǔ)給源。

2.2.3 小井地下河系統(tǒng)平面結(jié)構(gòu)特征

小井地下河系發(fā)源于惠水縣抵季鄉(xiāng)的翁呂和抵塘兩地附近，主要由翁呂、巨木和砂廠三條分支地下河構(gòu)成（圖1），流域面積697.8km2，干流總長(zhǎng)91.7km。其中，翁呂地下河干流長(zhǎng)37.3km，巨木地下河干流長(zhǎng)43.7km，砂廠地下河干流長(zhǎng)10.7km。

翁呂地下河主要由嘎固、油海、烏泥、播東四條支流組成的樹(shù)枝狀地下河系，從發(fā)源地至小井地下河出口全程為暗流。巨木地下河為具有明、暗流相間特征的地下水系統(tǒng)。流域上游，該支流系由抵塘、望窩、西混等主要地下河管道構(gòu)成的樹(shù)枝狀地下河系，地下水于管道內(nèi)自北西向南東徑流。抵塘、望窩分支管道在水淹壩收攏、交匯后，構(gòu)成巨木地下河，其排泄口位于平塘縣塘邊鎮(zhèn)的巨木村；巨木地下河與發(fā)育于西混單枝狀的大洞腳地下河匯流形成了巨木地表河。豐水期，巨木河與擺朗河在清水處混合，在向南徑流經(jīng)玻團(tuán)寨處時(shí)部分河水由伏流入口轉(zhuǎn)為地下暗流，其余河水繼續(xù)向南徑流，與綠蔭塘地下河匯合后在打攏處全部轉(zhuǎn)為地下暗流，補(bǔ)給小井地下河；枯水期全部河水均在玻團(tuán)寨處轉(zhuǎn)為地下暗流，于綠蔭塘地下河出口排匯地表，再由打攏處轉(zhuǎn)為地下暗流。

砂廠地下河系發(fā)育于砂廠背斜軸部，地下河管道由西向東延伸，為“入”字型地下河。管道沿線穿越P1和T2等碳酸鹽巖類(lèi)地層，地表深洼地呈串珠狀排列，地形高程從西向東逐漸降低。地下河系由榮臘灣—冗步和砂廠—毛托兩條分支地下河組成，于毛托匯合后徑流至小井地下河出口集中排泄。

圖1 大小井地下河平面結(jié)示意圖

3 大小井地下河系之間關(guān)系

大井地下河系統(tǒng)與小井地下河系統(tǒng)為兩條緊靠的地下河系統(tǒng)，其流域內(nèi)落水洞、伏流入口眾多，地下河管道的地下結(jié)構(gòu)、形態(tài)較為復(fù)雜，特別是航龍河段潛入地下以后是補(bǔ)給大井地下河還是小井地下河，關(guān)系到地下水系統(tǒng)邊界劃分問(wèn)題。針對(duì)這些問(wèn)題，2003年10月24日至12月8日開(kāi)展了大小井地下河系統(tǒng)示蹤試驗(yàn)，示蹤劑選擇食鹽和鉬酸銨。投放點(diǎn)選在大小井地下河系統(tǒng)上游的航龍地下河進(jìn)口（444）和打攏地下河入口（521）兩個(gè)點(diǎn)；接收點(diǎn)選在大井地下河出口（582）、小井地下河出口（583）和大小井地下河系統(tǒng)中游綠蔭塘地下河出口（508）共3個(gè)點(diǎn)（圖2）。

小井地下河主管道上的綠蔭塘地下河出口（508）與航龍河段的伏流入口（444）相距約7Km。在2003年10月24日開(kāi)始從航龍伏流入口（444）處投入鉬酸銨，而在打攏伏流入口（521）投入食鹽溶劑（NaCl），對(duì)大小井地下河開(kāi)展連通試驗(yàn)。通過(guò)采集大井地下河出口（582）和綠蔭塘地下河出口（508）兩處觀測(cè)點(diǎn)的地下水進(jìn)行分析，水樣中均檢測(cè)出鉬離子；在小井地下河出口（583）水樣中檢測(cè)到氯離子（Cl-），而在大井地下河出口（582）未檢測(cè)到氯離子（Cl-）濃度的變化情況。

4 大小井地下河空間分布結(jié)構(gòu)

4.1 大井地下河管道空間結(jié)構(gòu)

大井地下河系統(tǒng)示蹤劑為鉬酸銨，投劑點(diǎn)位于擺郎河河水由航龍河段潛入地下的444號(hào)落水洞，觀測(cè)點(diǎn)為大井地下河出口（582）。10月24日14時(shí)00分，50Kg鉬酸銨被投進(jìn)444號(hào)落水洞內(nèi)，在經(jīng)歷24天后的11月18日4時(shí)00分，觀測(cè)點(diǎn)采集的水樣中檢測(cè)到鉬離子。

據(jù)鉬離子濃度變化曲線圖（圖3），試驗(yàn)段地下水水質(zhì)的鉬離子含量峰值共出現(xiàn)兩次。第一次為11月19日20時(shí)00分，持續(xù)時(shí)間20小時(shí)；第二次為11月23日16時(shí)，持續(xù)時(shí)間16小時(shí)，之后開(kāi)始衰減，23天后降為零。試驗(yàn)結(jié)果表明：

圖2 大井與小井地下河示蹤試驗(yàn)圖

圖3 大井地下河出口鉬離子歷時(shí)曲線

圖4 小井地下河出口氯離子歷時(shí)曲線

1）大井地下河管道的試驗(yàn)段有分支現(xiàn)象；

2）鉬離子濃度的高峰值持續(xù)時(shí)間短，表明試驗(yàn)段地下水水力坡度較大，流速較快，且水流集中；

3）鉬離子含量的衰減速度持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，表明試驗(yàn)段地下河管道空間的規(guī)模較大，并且其中發(fā)育有地下溶潭之類(lèi)的儲(chǔ)水空間。

4.2 小井地下河管道空間結(jié)構(gòu)

小井地下河系統(tǒng)采用食鹽作為示蹤劑，投劑點(diǎn)位于馬鞍寨谷地打攏地下河入口（521），食鹽投放量為1000kg，觀測(cè)點(diǎn)為小井地下河出口（583）。試驗(yàn)從11月25日15時(shí)開(kāi)始至12月8日結(jié)束，歷時(shí)27天。觀測(cè)點(diǎn)接收到Cl-含量變化信息的初始時(shí)間為11月12日。

試驗(yàn)結(jié)果顯示，小井地下河管道試驗(yàn)段地下水水質(zhì)中Cl-濃度的變化曲線呈多峰、不連續(xù)狀（圖4），表明本段地下河管道具有樹(shù)枝狀結(jié)構(gòu)特征；而Cl-濃度衰減時(shí)間較長(zhǎng)，反映出地下管道空間規(guī)模較大或管道上發(fā)育有深大的儲(chǔ)水溶潭或水力坡度平緩的廊道。

5 結(jié)論

1)在綠蔭塘地下河出口與大井地下河出口分別檢測(cè)出鉬離子，說(shuō)明擺郎河通過(guò)航龍河段河床內(nèi)的落水洞注入地下后，分別對(duì)大井地下河系及小井地下河系進(jìn)行了補(bǔ)給，航龍至馬鞍寨區(qū)間，兩條地下河系有著密切的水力聯(lián)系。

2)在馬鞍寨谷地打攏地下河入口投放氯化鈉示蹤劑后，只在小井地下河出口檢測(cè)出氯離子（Cl-），而在大井地下河出口未檢測(cè)到氯離子（Cl-），說(shuō)明兩條地下河在鞍寨谷之后則互不關(guān)聯(lián)，相互獨(dú)立。

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