基巖山區(qū)地下水系統(tǒng)圖編制思路與方法初步研究

肖紫怡，陳植華，朱靜靜，周　宏

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)環(huán)境學(xué)院，湖北 武漢 430074；2.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)調(diào)查研究院，湖北 武漢 430074)

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基巖山區(qū)地下水系統(tǒng)圖編制思路與方法初步研究

肖紫怡1，陳植華1，朱靜靜2，周宏2

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)環(huán)境學(xué)院，湖北 武漢 430074；2.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)調(diào)查研究院，湖北 武漢 430074)

摘要：如何編制一張地下水系統(tǒng)圖件現(xiàn)已逐步成為水文地質(zhì)工作者關(guān)心的熱點(diǎn)?；鶐r山區(qū)的地下水系統(tǒng)圖件編制尚未有明確的參考規(guī)范，利用香溪河巖溶流域1∶5萬水文地質(zhì)調(diào)查成果，對基巖山區(qū)地下水系統(tǒng)編圖進(jìn)行研究，初步提出地下水系統(tǒng)圖件編制的一些思路與方法，并嘗試用地下水系統(tǒng)圖件來更好地展現(xiàn)圖幅區(qū)水文地質(zhì)條件，對水文地質(zhì)工作者具有重要的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：基巖山區(qū)；地下水系統(tǒng)圖；編圖思路與方法

“地下水系統(tǒng)”的出現(xiàn)是水文地質(zhì)科學(xué)的探索和實(shí)踐知識積累過程的產(chǎn)物。地下水系統(tǒng)圖則是以地下水系統(tǒng)理論為主要指導(dǎo)原則，系統(tǒng)地分析水文地質(zhì)調(diào)查的數(shù)據(jù)資料，總結(jié)和提升規(guī)律性成果，著重表現(xiàn)地下水埋藏分布和運(yùn)移的系統(tǒng)，并從地下水系統(tǒng)角度表達(dá)地下水系統(tǒng)時(shí)間、空間的動態(tài)變化規(guī)律，為地下水資源評價(jià)、開發(fā)利用以及地下水環(huán)境保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。我國在地下水系統(tǒng)理論研究領(lǐng)域起步并不晚，但目前基于地下水系統(tǒng)理論和思想方法指導(dǎo)的編圖成果不多。尤其是針對基礎(chǔ)山區(qū)的地下水系統(tǒng)圖件編制尚未有明確的參考規(guī)范。鑒于此，本文利用香溪河巖溶流域1∶5萬水文地質(zhì)調(diào)查成果，對基巖山區(qū)地下水系統(tǒng)圖編制思路與方法進(jìn)行了初步研究。

1關(guān)于水文地質(zhì)圖與地下水系統(tǒng)圖

水文地質(zhì)圖是基于水文地質(zhì)調(diào)查全過程中獲取的有用信息編制的，它是反映地下水分布及其有關(guān)性質(zhì)、特征的不可或缺的載體，是服務(wù)于地下水開發(fā)、利用、保護(hù)和管理的重要工具。水文地質(zhì)圖屬于通用性、基礎(chǔ)性圖件，是為其他工程建設(shè)、科學(xué)研究提供準(zhǔn)確的區(qū)域水文地質(zhì)資料[1]。水文地質(zhì)系列圖件需從不同角度全面地反映圖幅區(qū)地下水分布埋藏特征和補(bǔ)給、徑流、排泄規(guī)律，重點(diǎn)刻畫地下水系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的特征，也就是含水介質(zhì)和相對隔水地質(zhì)體的空間分布格局以及滲流場和水化學(xué)場。

水文地質(zhì)圖一般側(cè)重于反映含水巖組的含水性?；鶐r山區(qū)與平原區(qū)相比，相對高差比較大，水文地質(zhì)條件比較復(fù)雜，可以提供有效信息的水文地質(zhì)鉆孔數(shù)量稀少。針對基巖山區(qū)復(fù)雜特殊的水文地質(zhì)條件，地下水系統(tǒng)圖件的編制則是在體現(xiàn)地下水分布埋藏的系統(tǒng)性基礎(chǔ)上，刻畫圖幅內(nèi)不同地下水的補(bǔ)給、徑流、排泄特征，達(dá)到反映基礎(chǔ)水文地質(zhì)條件的目的。與水文地質(zhì)圖一致的是，編制地下水系統(tǒng)圖的資料基礎(chǔ)同樣來自1∶5萬水文地質(zhì)調(diào)查原始數(shù)據(jù)，但地下水系統(tǒng)圖需要更多地表達(dá)出這些資料整理和條件分析的成果。除此之外，水文地質(zhì)圖往往需要將調(diào)查時(shí)期的水文地質(zhì)點(diǎn)全部體現(xiàn)在圖面中，而地下水系統(tǒng)圖可以選取調(diào)查期典型水文地質(zhì)點(diǎn)標(biāo)注在圖面中。本文提出以地下水系統(tǒng)理論為指導(dǎo)，結(jié)合研究區(qū)實(shí)際條件，設(shè)計(jì)成果圖件的主要表現(xiàn)內(nèi)容，嘗試編制工作區(qū)地下水系統(tǒng)圖，創(chuàng)新水文地質(zhì)調(diào)查成果表現(xiàn)形式。

需要說明的是，地下水系統(tǒng)圖件屬于基礎(chǔ)水文地質(zhì)圖件的補(bǔ)充，而不是替代性的成果圖件；基礎(chǔ)水文地質(zhì)圖件可以認(rèn)為是調(diào)查成果的客觀表現(xiàn)，而地下水系統(tǒng)圖件更多體現(xiàn)的是對調(diào)查數(shù)據(jù)分析和集成成果的體現(xiàn)，一定程度上含有編圖者對相關(guān)資料更深層次的分析與歸納。

水文地質(zhì)圖與地下水系統(tǒng)圖的差異主要為：①水文地質(zhì)圖是基礎(chǔ)調(diào)查數(shù)據(jù)資料經(jīng)過一定整理后的表達(dá)，需要全面詳盡反映調(diào)查數(shù)據(jù)和成果；地下水系統(tǒng)圖突出的是整理分析后的認(rèn)識成果，加上典型的調(diào)查數(shù)據(jù)資料表現(xiàn)；②水文地質(zhì)圖主圖表達(dá)水文地質(zhì)條件的基礎(chǔ)依據(jù)是地層含水性及含水層類型，更多表現(xiàn)的是水文地質(zhì)條件的二維信息；地下水系統(tǒng)圖表達(dá)水文地質(zhì)條件的基礎(chǔ)依據(jù)是地下水系統(tǒng)，可以表現(xiàn)和提取地下水的三維信息；③水文地質(zhì)圖件使用的對象局限在專業(yè)技術(shù)人員，政府管理部門乃至其他行業(yè)的專業(yè)技術(shù)人員一般都難以理解和使用；而經(jīng)過總結(jié)提升的地下水系統(tǒng)圖件，如果選擇適宜的表達(dá)模式則更能被其他非專業(yè)人員理解和接受，有利于基礎(chǔ)水文地質(zhì)調(diào)查成果的使用。

一般認(rèn)為，地下水系統(tǒng)包含含水系統(tǒng)和地下水流系統(tǒng)。含水系統(tǒng)是由隔水或相對隔水邊界圈圍的、由含水層和相對隔水層組合而成的、內(nèi)部具有統(tǒng)一水力聯(lián)系的賦存地下水的巖系(王大純，1995)?；鶐r山區(qū)水文地質(zhì)條件復(fù)雜，含水系統(tǒng)圖件尤為重要，地下水流系統(tǒng)的劃分與表達(dá)需要足夠的數(shù)據(jù)資料支撐，并需要進(jìn)行進(jìn)一步的探索。而對于相對平緩的平原區(qū)，較多的鉆孔資料對地下水流網(wǎng)的模擬提供依據(jù)，可以直觀表現(xiàn)地下水流方向與途徑，地下水流系統(tǒng)更為重要。因此，本文在討論基巖山區(qū)地下水系統(tǒng)編圖過程中，主要針對的是基巖山區(qū)地下水含水系統(tǒng)。

2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

國內(nèi)現(xiàn)有的地下水系統(tǒng)編圖成果僅有鄂爾多斯盆地水文地質(zhì)調(diào)查成果的系列圖件。這套水文地質(zhì)圖件較好地體現(xiàn)了地下水系統(tǒng)的一些概念，圖面上最直觀表現(xiàn)出來的含水系統(tǒng)表達(dá)了地下水系統(tǒng)的地質(zhì)體結(jié)構(gòu)特征。其中，盆地東西向水流系統(tǒng)剖面示意圖[2]中將區(qū)域、中間、局部地下水系統(tǒng)都呈現(xiàn)出來，并添加了地下水流線及流向，體現(xiàn)了地下水系統(tǒng)理論與思想，但缺憾的是尚未表現(xiàn)出一個(gè)地下水系統(tǒng)的輸入、響應(yīng)和輸出過程。

國外較早將“地下水流系統(tǒng)”理論引入到水文地質(zhì)調(diào)查與編圖中，但其研究區(qū)均為平原區(qū)或盆地。相比基巖山區(qū)而言，平原區(qū)和盆地水文地質(zhì)鉆孔較多，水文地質(zhì)參數(shù)更為均一，能更好地反映地下水的運(yùn)動狀態(tài)，地下水系統(tǒng)的要素表達(dá)也更加直觀。而有關(guān)基巖山區(qū)地下水系統(tǒng)圖件的編制目前并未見到有相關(guān)的介紹。

地下水系統(tǒng)的劃分是以地下水循環(huán)特征為主線。首先，要考慮系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，即地層構(gòu)造格架和含水巖組組合關(guān)系[3]，結(jié)構(gòu)特征決定功能和賦存于結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中的地下水的各種現(xiàn)象、反應(yīng)[4]；其次，根據(jù)不同地區(qū)的水文地質(zhì)特點(diǎn)，系統(tǒng)劃分原則各有不同。在進(jìn)行地下水系統(tǒng)編圖過程中，研究區(qū)地下水系統(tǒng)的劃分是較為重要的研究內(nèi)容。如在研究巖溶地下水系統(tǒng)劃分時(shí)，前人主要提出：①根據(jù)巖溶水循環(huán)深度、周期長短，結(jié)合含水巖組埋藏條件和地質(zhì)構(gòu)造分級分類劃分[5-6]；②以巖溶水出露條件和巖溶含水巖組埋藏條件為原則[7]劃分；③以巖溶含水巖組空間分布和巖溶水排泄條件為原則[8-9]劃分；④以地質(zhì)構(gòu)造格架、地層組合關(guān)系和巖溶地下水徑流方向相對組合關(guān)系為原則[10]劃分；⑤根據(jù)巖溶水流動特征和巖溶地下水系統(tǒng)邊界性質(zhì)劃分[11]。

3基巖山區(qū)地下水系統(tǒng)圖編圖思路與方法

3.1以圖幅為標(biāo)準(zhǔn)，突出圖幅地下水系統(tǒng)與區(qū)域地下水系統(tǒng)的位置關(guān)系

中國地質(zhì)調(diào)查局2015年發(fā)布的《水文地質(zhì)調(diào)查規(guī)范(1∶5萬)》[12]中提到：1∶5萬水文地質(zhì)調(diào)查工作按照地下水系統(tǒng)(水文地質(zhì)單元)整體部署，以1∶5萬國際標(biāo)準(zhǔn)圖幅逐幅開展調(diào)查，按照地下水系統(tǒng)(水文地質(zhì)單元)開展地下水資源和相關(guān)環(huán)境問題綜合評價(jià)。但地下水系統(tǒng)的空間范圍往往并不只是在一個(gè)圖幅范圍內(nèi)，一個(gè)區(qū)域地下水系統(tǒng)可能涉及到多個(gè)圖幅，其流線、邊界及補(bǔ)、徑、排關(guān)系可能無法在一個(gè)圖幅內(nèi)完整表現(xiàn)。這樣在進(jìn)行地下水系統(tǒng)圖編制時(shí)，若按圖幅進(jìn)行編制，則會導(dǎo)致地下水系統(tǒng)不完整。因此，要使在大區(qū)域范圍內(nèi)進(jìn)行分析的地下水流系統(tǒng)表現(xiàn)完整，必須要在成果圖件編制過程中，至少編繪一個(gè)鑲圖，以表現(xiàn)圖幅的地下水系統(tǒng)與區(qū)域地下水系統(tǒng)的空間位置關(guān)系。

3.2根據(jù)野外調(diào)查及收集的資料，對地下水系統(tǒng)進(jìn)行劃分

地下水系統(tǒng)模式的判識，可能需要基于以下多種信息：①地質(zhì)特征；②自然地理特征；③地下水位；④水化學(xué)特征；⑤同位素特征；⑥溫度；⑦微生物；⑧地下水伴生現(xiàn)象；⑨水文特征；⑩人為活動等[13]。在進(jìn)行水文地質(zhì)調(diào)查時(shí)，地下水系統(tǒng)的圈劃，需要收集整理以下資料：①利用野外實(shí)際觀察測量的數(shù)據(jù)，總結(jié)區(qū)域地層裂隙及巖溶發(fā)育、分布規(guī)律；②分析野外試驗(yàn)的成果(示蹤試驗(yàn)、地球物理勘探、水文地質(zhì)鉆探等)，總結(jié)各個(gè)含水巖組空間結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；③對野外采集的研究區(qū)不同水體水樣以及巖樣調(diào)查和取樣分析結(jié)果進(jìn)行水文地球化學(xué)分析，包括水化學(xué)組分、同位素等分析。

結(jié)合以上調(diào)查數(shù)據(jù)及收集的資料，將含水層、隔水層進(jìn)行合理的歸并，確定含水巖組、隔水巖組，劃分含水系統(tǒng)。在含水系統(tǒng)劃分的基礎(chǔ)上，確定地下水系統(tǒng)邊界及邊界類型，劃分地下水子系統(tǒng)。含水系統(tǒng)的劃分用于表示地下水水量分布，地下水流系統(tǒng)的劃分用于表示主要的水流方向與溶質(zhì)運(yùn)移的主要途徑等。

3.3地下水系統(tǒng)圖件需要表示的基本要素

3.3.1邊界類型

地下水系統(tǒng)的邊界有多重不同的類型，前人已經(jīng)進(jìn)行了比較好的歸納總結(jié)：①系統(tǒng)邊界類型可分為側(cè)向邊界和垂向邊界，側(cè)向邊界主要分為隔水邊界、側(cè)向排泄邊界、側(cè)向補(bǔ)給邊界，而垂向邊界即為上下的頂?shù)装暹吔鏪2]；②系統(tǒng)邊界類型可分為隔水邊界、地下水分水嶺邊界、地表水分水嶺邊界、巖溶含水層深埋滯留性邊界、潛流邊界等[14]。

在進(jìn)行地下水系統(tǒng)編圖過程中，主要將地下水系統(tǒng)邊界分為阻水邊界即隔水邊界[見圖1(b)、(c)、(e)]和透水邊界[見圖1(a)、(d)、(f)]。其中，側(cè)向補(bǔ)給排泄邊界、地下水分水嶺邊界、地表水分水嶺邊界均可為透水邊界。若地表水分水嶺出現(xiàn)在區(qū)域隔水層中，則出現(xiàn)的那一段地表水分水嶺邊界可能會作為隔水邊界[見圖1(b)]。

圖1　基巖地下水含水系統(tǒng)常見邊界類型　　　示意圖(據(jù)文獻(xiàn)[15]部分修改)Fig.1　Schematic map of the common types of boundary　　　of groundwater aquifer system in the bedrock　　　mountain area(modified after reference[15])

3.3.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與層次關(guān)系

地下水系統(tǒng)的劃分具有層次性、等級性和嵌套性。層次性是地下水系統(tǒng)的鮮明特性，既表現(xiàn)在地層層序，又在層狀地層分布區(qū)表現(xiàn)出含水層和相對隔水層的多層性，而含水層的多層性在區(qū)域空間的展布狀況是由地質(zhì)構(gòu)造決定的。等級性即為空間包容關(guān)系，是按系統(tǒng)級次區(qū)分的，即大的地下水系統(tǒng)包含中等的地下水系統(tǒng)，中等的地下水系統(tǒng)又包含小的地下水系統(tǒng)。嵌套性是層次性和等級性的延伸。

在復(fù)雜的基巖地區(qū)，含水系統(tǒng)與地下水流系統(tǒng)都具有級次性，任一含水系統(tǒng)、地下水流域(或區(qū)域地下水系統(tǒng))中可能發(fā)育不同級次的嵌套式地下水系統(tǒng)[13]，如局部地下水系統(tǒng)嵌套在中間地下水系統(tǒng)中，而兩者都嵌套在區(qū)域地下水系統(tǒng)中。

3.3.3地貌與水文網(wǎng)結(jié)構(gòu)

地形地貌是研究水系幾何特征發(fā)育的重要指標(biāo)之一，水系是流域內(nèi)所有河流、湖泊等各種水體組成的水網(wǎng)系統(tǒng)。水系的發(fā)育與構(gòu)造、巖性結(jié)構(gòu)、氣候條件等多方面密切相關(guān)。地表水分水嶺是相鄰流域的界線，水系和地表水分水嶺的結(jié)合，即可對區(qū)域地形特點(diǎn)有初步的把握。

對基巖山區(qū)而言，區(qū)域性的水系分布范圍也往往代表著區(qū)域地下水系統(tǒng)空間的分布格局。如果水系切割地形強(qiáng)烈，在水系兩邊出露隔水底板，則水系也將會是主要的排泄途徑，成為地下水系統(tǒng)的排泄邊界。在基巖山區(qū)特殊的地形條件下，地表水分水嶺的位置也往往是地下水系統(tǒng)的邊界,對于常年性的地表水補(bǔ)給地下水情況，地表水接受大氣降雨后，其水位變化也可能會影響到地下水位變化，從而改變地下水分水嶺的位置。因此，在進(jìn)行水資源量計(jì)算時(shí)，往往會在河流設(shè)置水文站控制斷面進(jìn)行長期監(jiān)測。

水系涵蓋的重要信息決定了在實(shí)際調(diào)查過程中對它的關(guān)注、研究程度，水系發(fā)育及切割的地層、主要排泄點(diǎn)、巖溶現(xiàn)象等在調(diào)查過程中更是不能忽略；同時(shí)，結(jié)合實(shí)際調(diào)查與走訪情況，還要區(qū)分常年性河流與季節(jié)性河流；此外，針對水系的描繪，在水系提取過程中更要注意水系的分級。

3.3.4地下水流向

在資料充足情況下，經(jīng)過分析判斷后，可以在圖面中加入地下水流向來定性表示系統(tǒng)內(nèi)地下水流的宏觀運(yùn)動方向，并建立補(bǔ)給、排泄點(diǎn)的空間聯(lián)系，指示地下水運(yùn)動的主流方向。一般用地下水流箭頭顏色來區(qū)分不同含水系統(tǒng)的地下水流，用地下水流箭頭的長短來區(qū)分強(qiáng)徑流帶地下水流向與弱徑流帶地下水流向。

3.3.5關(guān)鍵水文地質(zhì)信息點(diǎn)

在進(jìn)行水文地質(zhì)調(diào)查中，補(bǔ)給、排泄點(diǎn)的確定對水文地質(zhì)條件的分析有著重要的意義。要在圖面上突出地下水系統(tǒng)的補(bǔ)、徑、排規(guī)律，則需加入補(bǔ)給、排泄點(diǎn)，直觀地反映出地下水系統(tǒng)補(bǔ)、排之間的邏輯關(guān)系。長期觀測點(diǎn)是獲取地下水系統(tǒng)內(nèi)部的重要水文地質(zhì)信息源，圖面上要表示長期觀測點(diǎn)的空間位置和數(shù)量，代表著認(rèn)知地下水系統(tǒng)的信息量大小。除此之外，對于巖溶區(qū)，各類巖溶地質(zhì)點(diǎn)的水文地質(zhì)意義也不容忽視。

4地下水系統(tǒng)圖編制——以興山縣幅地下水含水系統(tǒng)圖為例

興山縣幅(H49E005012)位于湖北省宜昌市興山境內(nèi)的香溪河流域，作為香溪河的一大支流，高嵐河貫穿整個(gè)圖幅。區(qū)域內(nèi)地形崎嶇，起伏強(qiáng)烈，地層除缺失石炭系和白堊系地層外，自太古界至第四系皆有出露。研究區(qū)基本屬于裸露型巖溶區(qū)，巖溶形態(tài)廣泛分布，主要地貌類型為峽谷深切地貌和季節(jié)性河流侵蝕地貌，此種地貌類型提供了構(gòu)造裂隙得以侵蝕暴露的條件，促進(jìn)了巖溶發(fā)育，使該區(qū)大部分碳酸鹽巖組成的山地和深切溝谷巖溶十分發(fā)育，巖溶山區(qū)地下水和地表水相互轉(zhuǎn)化頻繁[16]。區(qū)內(nèi)降雨量充沛，地表水系發(fā)達(dá)，河流曲折多彎，流域形成樹枝狀水系網(wǎng)絡(luò)。

4.1地下水含水系統(tǒng)的劃分

結(jié)合含水巖組的空間組合關(guān)系，研究區(qū)可分為三大含水系統(tǒng)：水月寺群變質(zhì)巖裂隙含水系統(tǒng)、震旦—三疊系巖溶含水系統(tǒng)、侏羅系碎屑巖裂隙含水系統(tǒng)。由于研究區(qū)屬于基巖山區(qū)巖溶區(qū)域，因此在進(jìn)行水文地質(zhì)調(diào)查中應(yīng)重點(diǎn)分析巖溶含水系統(tǒng)。研究區(qū)內(nèi)四套隔水或相對隔水巖組為太古界水月寺群變質(zhì)巖、下寒武系泥巖、志留系泥巖和三疊系砂巖，這四套地層在空間上構(gòu)成巖溶含水系統(tǒng)的隔水底板或者隔水頂板，并將巖溶含水系統(tǒng)分為三個(gè)亞系統(tǒng)，即震旦系巖溶含水系統(tǒng)、寒武—奧陶系巖溶含水系統(tǒng)、二疊—三疊系巖溶含水系統(tǒng)。

針對興山縣幅的含水系統(tǒng)劃分，一級含水系統(tǒng)邊界即為水月寺群變質(zhì)巖裂隙含水系統(tǒng)、震旦—三疊系巖溶含水系統(tǒng)、侏羅系碎屑巖裂隙含水系統(tǒng)的界線。一級邊界分為一級隔水邊界和一級透水邊界：一級隔水邊界為含水巖組與隔水巖組的界線，在區(qū)內(nèi)即為水月寺群變質(zhì)巖與南華系南沱組、震旦系上統(tǒng)陡山沱組界線以及二疊系中上統(tǒng)相對隔水層與侏羅系碎屑巖界線；一級透水邊界在區(qū)內(nèi)主要為侏羅系碎屑巖與二疊系嘉陵江組巖溶含水層斷層接觸處界線。

二級含水系統(tǒng)邊界即為震旦系巖溶含水系統(tǒng)、寒武—奧陶系巖溶含水系統(tǒng)、二疊—三疊系巖溶含水系統(tǒng)的界線。二級隔水邊界在區(qū)內(nèi)即為震旦系含水巖組上下隔水邊界、寒武—奧陶系含水巖組上下隔水邊界、二疊—三疊系含水巖組上下隔水邊界；二級透水邊界在區(qū)內(nèi)主要為二疊系巖溶含水層與志留系隔水層斷層接觸界線。需要說明的是，震旦系含水巖組的下隔水邊界、二疊—三疊系含水巖組的上隔水邊界與一級隔水邊界重合，在這里只取一級隔水邊界(見圖2)。

圖2　研究區(qū)地下水含水系統(tǒng)邊界類型示意圖Fig.2　Schematic diagram of the boundary types of　　　groundwater aquifer systems of the study area1.侏羅系碎屑巖裂隙含水系統(tǒng)；2.二疊—三疊系巖溶含水系統(tǒng)；3.志留系隔水層；4.大氣降雨補(bǔ)給；5.地下水流向；6.巖溶泉；7.地下水位；8.落水洞、溶蝕裂隙；9.巖溶管道；10.一級含水系統(tǒng)邊界；11.二級含水系統(tǒng)邊界

4.2地下水含水系統(tǒng)編圖結(jié)果

在野外調(diào)查工作結(jié)束后，需要對野外調(diào)查資料與收集的資料進(jìn)行整理歸納，完成水文地質(zhì)調(diào)查后的成果編制，即水文地質(zhì)調(diào)查實(shí)際材料圖與圖幅水文地質(zhì)圖。在進(jìn)行水文地質(zhì)圖編制過程中，需要充分利用1∶5萬水文地質(zhì)調(diào)查原始數(shù)據(jù)，并按照相關(guān)規(guī)范對水文地質(zhì)圖主圖、水文地質(zhì)剖面圖、水文地質(zhì)柱狀圖等進(jìn)行繪制。而地下水含水系統(tǒng)圖則需要在水文地質(zhì)圖編制完成的基礎(chǔ)上，提取水文地質(zhì)條件分析成果，突出地下水含水系統(tǒng)的劃分，見圖3。

圖3　興山縣幅地下水含水系統(tǒng)圖Fig.3　Map of groundwater aquifer systems of Xingshan Country mapsheet1.侏羅系碎屑巖裂隙含水系統(tǒng)；2.水月寺群變質(zhì)巖裂隙含水系統(tǒng)；3.二疊—三疊系巖溶含水系統(tǒng)；4.寒武—奧陶系巖溶含水系統(tǒng)；5.震旦系巖溶含水系統(tǒng)；6.相對隔水巖組；7.弱透水巖組；8.一級含水系統(tǒng)邊界(隔水邊界/透水邊界)；9.二級含水系統(tǒng)邊界(隔水邊界/透水邊界)；10.地質(zhì)界線；11.斷層；13.地表水分水嶺；14.圖幅范圍；15.流域界線；16.下降泉[左上為流量(L/s)，左下為高程(m)，右邊為舒卡列夫分類]；17.落水洞；18.溶蝕洼地；19.溶洞；20.裂隙含水系統(tǒng)地下水流向(推測)；21.二疊—三疊系巖溶含水系統(tǒng)地下水流向(推測)；22.寒武—奧陶系巖溶含水系統(tǒng)地下水流向(推測)；23.震旦系巖溶含水系統(tǒng)地下水流向(推測)

在進(jìn)行1∶5萬水文地質(zhì)調(diào)查中，為達(dá)到其精度，水文地質(zhì)調(diào)查點(diǎn)數(shù)較多，個(gè)別調(diào)查區(qū)域密度較大，堆集在圖幅水文地質(zhì)圖上，涵蓋較多信息，無法突出具有重要水文地質(zhì)意義的調(diào)查點(diǎn)；而圖幅水文地質(zhì)圖著色采用地層含水性劃分結(jié)果，線元素主要為地質(zhì)界線、構(gòu)造線、地形線，若在編圖過程中對圖層的處理不得當(dāng)，則易導(dǎo)致圖面層次區(qū)分不明顯，很難突出地質(zhì)體空間結(jié)構(gòu)特征，影響讀圖者短時(shí)間內(nèi)判斷、分析水文地質(zhì)條件的效果。尤其針對基巖山區(qū)，由于缺乏鉆孔資料，地層含水性分析主要要依據(jù)巖性、裂隙巖溶發(fā)育程度的區(qū)域統(tǒng)計(jì)特征以及有限的鉆孔資料等對含水層組進(jìn)行合理歸并劃分。圖幅水文地質(zhì)柱狀圖描述較簡單，各時(shí)代地層水文地質(zhì)特征突出不明顯，因此初步建議突出以下信息：①含水巖組和區(qū)域隔水底板的層位、地層時(shí)代、厚度；②含水巖組中的地下水類型；③含水地質(zhì)體是否具有多層性特征。水文地質(zhì)剖面圖建議補(bǔ)充地下水水位線以及地下水流向等信息。若水文地質(zhì)柱狀圖和剖面圖中加入以上信息，則能引導(dǎo)讀者建立圖幅區(qū)的地質(zhì)體空間結(jié)構(gòu)框架，更好地理解地下水系統(tǒng)的補(bǔ)、徑、排規(guī)律。

地下水含水系統(tǒng)圖應(yīng)突出具有重要意義的水文地質(zhì)點(diǎn)，并將不同級別及不同類型的系統(tǒng)邊界進(jìn)行區(qū)分，呈現(xiàn)出含水系統(tǒng)完整邊界，同時(shí)以不同顏色區(qū)分不同含水系統(tǒng)，直觀展現(xiàn)含水系統(tǒng)的劃分結(jié)果。在地下水含水系統(tǒng)圖中，針對主要的水文地質(zhì)信息的提取，主要排泄區(qū)的泉點(diǎn)應(yīng)標(biāo)注其流量、高程以及水化學(xué)類型；對于主要補(bǔ)給區(qū)，應(yīng)圈劃出洼地、落水洞等；根據(jù)研究程度，在圖面上應(yīng)添加地下水流向或者流線，且不同巖溶水系統(tǒng)選用的流向符號顏色不同，并以較大的流向符號來示意主要排泄帶；相關(guān)的地質(zhì)信息，如斷層、地質(zhì)界線，應(yīng)在圖面上有所保留；在含水系統(tǒng)劃分的基礎(chǔ)上，將水系分級次，并加入地表水分水嶺，在圖中疊加研究區(qū)的DEM數(shù)據(jù)，進(jìn)一步表現(xiàn)研究區(qū)的地形變化；地質(zhì)信息結(jié)合DEM數(shù)據(jù)，表現(xiàn)研究區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征，可使讀圖者在短時(shí)間內(nèi)對水文地質(zhì)條件有初步認(rèn)識；此外，含水系統(tǒng)圖中應(yīng)加入流域含水系統(tǒng)圖，以突出圖幅在流域中所處的位置，并體現(xiàn)圖幅地下水系統(tǒng)與區(qū)域地下水系統(tǒng)的關(guān)系。

5結(jié)論與建議

通過對基巖山區(qū)地下水系統(tǒng)編圖思路與方法的初步研究，得到的主要結(jié)論和建議如下：

(1) 水文地質(zhì)圖是基于水文地質(zhì)調(diào)查全過程中獲取的有用信息編制的，它是反映地下水分布及有關(guān)性質(zhì)、特征的不可或缺的載體，是服務(wù)于地下水開發(fā)、利用、保護(hù)和管理的重要工具；而地下水系統(tǒng)圖的指導(dǎo)思想為地下水系統(tǒng)理論，是水文地質(zhì)調(diào)查成果分析后的升華。

(2) 水文地質(zhì)圖主圖表達(dá)水文地質(zhì)條件的基礎(chǔ)依據(jù)是地層含水性及含水層類型，更多表現(xiàn)的是水文地質(zhì)條件的二維信息；地下水系統(tǒng)圖表達(dá)水文地質(zhì)條件的基礎(chǔ)依據(jù)是地下水系統(tǒng)，可以表現(xiàn)和提取地下水的三維信息。水文地質(zhì)圖件使用的對象局限在專業(yè)技術(shù)人員，政府管理部門乃至其他行業(yè)的專業(yè)技術(shù)人員一般都難以理解和使用；而經(jīng)過總結(jié)提升的地下水系統(tǒng)圖件，如果選擇適宜的表達(dá)模式則更能被其他非專業(yè)人員理解和接受，有利于基礎(chǔ)水文地質(zhì)調(diào)查成果的使用。

(3) 以“地下水系統(tǒng)”理論作為編圖的主要思想，提出基巖山區(qū)地下水系統(tǒng)編圖思路與方法：①以圖幅為標(biāo)準(zhǔn)，但要突出圖幅地下水系統(tǒng)與區(qū)域地下水系統(tǒng)的位置關(guān)系；②根據(jù)野外調(diào)查及收集的資料，對地下水系統(tǒng)進(jìn)行劃分；③完善地下水系統(tǒng)圖件需要表示的基本要素。

(4) 地下水含水系統(tǒng)圖突出的是圖幅含水系統(tǒng)劃分，結(jié)合重要水文地質(zhì)調(diào)查點(diǎn)，可表達(dá)圖幅地下水的三維信息。地下水含水系統(tǒng)圖針對的讀者較為廣泛，更能被沒有專業(yè)知識背景的讀者理解和接受。針對基巖山區(qū)的特殊地形條件和水文地質(zhì)條件，地下水流系統(tǒng)的表達(dá)具有一定的難度。因此，進(jìn)一步研究則將針對基巖山區(qū)地下水系統(tǒng)圖的思路與方法，如何在含水系統(tǒng)圖的基礎(chǔ)上，清晰表達(dá)出地下水流系統(tǒng)將是進(jìn)一步研究的重難點(diǎn)。由于基巖山區(qū)鉆孔數(shù)據(jù)較少，需要考慮其他方法手段獲取水文地質(zhì)信息，進(jìn)行地下水流系統(tǒng)的劃分，如果能對研究區(qū)進(jìn)行三維水文地質(zhì)建模，將研究區(qū)地下水流網(wǎng)表現(xiàn)出來，并加入地下水系統(tǒng)圖，水文地質(zhì)信息也會更加有說服力。

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A Preliminary Study of Compilation Ideas and Methods of Groundwater System Map in Bedrock Mountain Area

XIAO Ziyi1,CHEN Zhihua1,ZHU Jingjing2,ZHOU Hong2

(1.SchoolofEnvironmentalStudies,ChinaUniversityofGeosciences,Wuhan430074,China;2.InstituteofGeologicalSurvey,ChinaUniversityofGeosciences,Wuhan430074,China)

Abstract:How to compile the groundwater system map has gradually attracted more attention of hydrological workers.However,as for the groundwater system map compilation in the bedrock mountain area,there has not been thorough normative reference.Based on the 1∶50,000 hydrogeological survey in Xiangxi River Basin,this paper attempts to discuss about the groundwater system map compilation in the bedrock mountain area,and puts forward some preliminary compilation ideas and methods of the groundwater system map,which attempts to better exhibit the hydrogeological characteristics of the mapsheet region.This paper has important reference value for hydrogeological workers.

Key words:bedrock mountain area;groundwater system map;map compilation idea and method

文章編號：1671-1556(2016)03-0024-06

收稿日期：2015-11-04修回日期：2016-04-14

基金項(xiàng)目：中國地質(zhì)調(diào)查局項(xiàng)目(12120113103800)

作者簡介：肖紫怡(1992—)，女，碩士研究生，主要研究方向?yàn)閹r溶水文地質(zhì)。E-mail：hbxiaozy@163.com

中圖分類號：X143；P337-3

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

DOI：10.13578/j.cnki.issn.1671-1556.2016.03.004

通訊作者：陳植華(1956—)，男，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事地下水科學(xué)方面的教學(xué)與科研工作。E-mail：zhchen@cug.edu.cn