澠池盆地巖溶含水系統(tǒng)地下水資源評價(jià)

龔曉凌 王現(xiàn)國 楊國華 呂小凡 高曉

摘要：在對澠池盆地巖溶含水系統(tǒng)的平面邊界和垂向邊界進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，采用均衡法對巖溶含水系統(tǒng)的地下水資源量進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)果表明：①現(xiàn)狀條件下為負(fù)均衡，地下水位年均降幅為1.79m；豐水年為正均衡，地下水位升幅為0.01m；平水年和枯水年均為負(fù)均衡，地下水位降幅分別為4.60、16.89m。②該地區(qū)多孔多年水位觀測資料表明，水位表現(xiàn)為持續(xù)下降，1984-2008年水位下降40～140m，多孔平均水位年降幅為5.68m，均衡計(jì)算結(jié)果與實(shí)測數(shù)據(jù)基本吻合。③巖溶地下水現(xiàn)狀條件下的補(bǔ)給量主要是大氣降水入滲，約占74.O%，巖溶地下水的排泄量主要為水源地開采，約占97.5%。

關(guān)鍵詞：巖溶含水系統(tǒng)；邊界特征；均衡計(jì)算；澠池盆地

中圖分類號：P641.4

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2018.08.012

澠池盆地巖溶水系統(tǒng)位于澠池縣北部南坻塢、北澗河河谷地帶，河谷呈U形，走向?yàn)槟蠔|。河谷以北山坡出露奧陶、寒武系灰?guī)r、白云巖，河谷以南山坡地層巖性為二疊系砂泥巖。該地區(qū)地下水可分為松散巖類孔隙水、碎屑巖類裂隙水和碳酸鹽巖類裂隙巖溶水，其中巖溶水為鋁土礦的主要充水水源。筆者在相關(guān)勘查資料綜合分析的基礎(chǔ)上，對該地區(qū)巖溶含水系統(tǒng)邊界特征進(jìn)行總結(jié)分析，并采用均衡法對巖溶地下水資源量進(jìn)行評價(jià)。

1 巖溶水系統(tǒng)邊界特征

巖溶水系統(tǒng)分為兩類：某一巖溶泉的匯水范圍稱為巖溶水文系統(tǒng)：與某一巖溶泉水力聯(lián)系的巖溶含水巖系的分布空間稱為巖溶含水系統(tǒng)。巖溶水文系統(tǒng)與巖溶含水系統(tǒng)往往不一致，巖溶水文系統(tǒng)的范圍一般大于巖溶含水系統(tǒng)。研究區(qū)巖溶含水系統(tǒng)與巖溶

1.1 平面邊界特征

（1）北部邊界。北部邊界以薊縣系變質(zhì)巖地層露頭線為界，震旦系變質(zhì)巖系地層透水性、富水性極差，但由于邊界北部存在地表分水嶺，地下水接受側(cè)向徑流補(bǔ)給，因此該邊界視為弱透水補(bǔ)給邊界。

（2）西部邊界。西部邊界以扣門山斷裂、坡頭斷裂為界，扣門山斷裂帶西盤（下降盤）寒武系地層與東盤（上升盤）震旦系石英巖接觸，斷距200～500m。從該斷裂兩盤水位變化對比判斷，該斷裂構(gòu)成地下水的分水嶺，把此邊界視為零流量邊界，見圖2。

（3）東部邊界。東部邊界以龍澗斷層、新安斷層為界，新安斷層使寒武系與二疊系地層接觸，為阻水邊界，龍澗泉因此而成。該巖溶含水系統(tǒng)自西向東由巖溶裸露區(qū)無壓水變?yōu)樯盥癯袎核?，見圖1。

（4）南部邊界。南部邊界根據(jù)巖溶發(fā)育范圍確定，邊界界定根據(jù)以往對巖溶發(fā)育深度400m以淺的認(rèn)識成果，即相當(dāng)于奧陶一寒武系張夏組的地層厚度471.3m。據(jù)已有勘查資料，奧陶系地層最大厚度為87.77m，寒武系上統(tǒng)厚度為109.88m，寒武系中統(tǒng)張夏組地層厚度為273.65m，奧陶至寒武系中統(tǒng)張夏組總厚度為471.3m，根據(jù)地層傾角250和傾向2000換算，巖溶水分布區(qū)由鋁土礦露頭向南延伸的平面范圍為1653m，即為南部邊界，把此邊界視為零流量隔水邊界。

1.2 垂向邊界特征

垂向邊界主要考慮巖溶水上覆地層對巖溶含水系統(tǒng)的補(bǔ)給作用。根據(jù)文獻(xiàn)和文獻(xiàn)以及研究區(qū)水文地質(zhì)條件，在鋁土礦露頭線以北，巖溶含水層直接裸露區(qū)或被第四系（Q）、第三系（N）覆蓋間接裸露區(qū)，巖溶水可接受大氣降水補(bǔ)給（圖3中I區(qū)）。根據(jù)巖溶含水層埋藏情況可以將補(bǔ)給區(qū)劃分為直接補(bǔ)給區(qū)和間接補(bǔ)給區(qū)，其中北澗河在流經(jīng)灰?guī)r裸露區(qū)時(shí)可直接對巖溶水進(jìn)行補(bǔ)給。鋁土礦露頭以南，大氣降水直接補(bǔ)給第四系、石炭系、二疊系地下水，地下水富水性弱，且由于厚層弱透水層的阻隔，因此對下部巖溶水補(bǔ)給作用微弱，可不考慮其補(bǔ)給作用（圖3中Ⅱ區(qū)）。

2 巖溶地下水資源量均衡計(jì)算

2.1 均衡方程

根據(jù)水均衡原理，在一個(gè)水文地質(zhì)單元內(nèi)，任一時(shí)段地下水的總補(bǔ)給量與消耗量之差等于該時(shí)段內(nèi)地下水體積的變化值，根據(jù)該區(qū)巖溶含水系統(tǒng)水文地質(zhì)條件建立水均衡方程：式中：Q雨滲為降水人滲補(bǔ)給地下水量，m3/a；Q河滲為河水人滲補(bǔ)給地下水量，m3/a；Q徑補(bǔ)為震旦系變質(zhì)巖徑流補(bǔ)給量，m3/a；Q開采為開采排泄地下水量，m3/a；Q徑排為地下水徑流排泄量，m3/a；△h為均衡時(shí)段內(nèi)地下水位變化量，m；At為均衡時(shí)段，a；F為均衡區(qū)面積，km2；μ為巖溶含水層彈性釋水系數(shù)。

2.2 均衡計(jì)算結(jié)果

根據(jù)均衡方程，礦區(qū)巖溶水補(bǔ)給總量有降水人滲量、河水滲漏量和地下徑流補(bǔ)給量，排泄總量有開采量和徑流排泄量。根據(jù)文獻(xiàn)選擇相關(guān)參數(shù)，根據(jù)多年監(jiān)測資料確定開采量和降水量?，F(xiàn)狀、多年平均及不同降水頻率（20%、50%、75%降水量保證率）下的均衡計(jì)算結(jié)果見表1。

2.3 均衡計(jì)算結(jié)果分析

（1）現(xiàn)狀（2004-2008年）條件下，巖溶水排泄量大于補(bǔ)給量，水位年均下降1.79m。根據(jù)中鋁礦業(yè)公司水位觀測資料及義煤洪陽水源地觀測孔資料進(jìn)行水位統(tǒng)計(jì)，水位有升有降，水位上升的觀測孔主要分布在義煤水泥廠以西，年升幅1～4m，主要是澠池電廠、仰韶酒廠停采巖溶水造成的：水位下降的觀測孔主要分布在義煤水泥廠以東，年降幅為2～13m。多孔平均表現(xiàn)為水位下降，年降幅平均為1.61m，見表2。計(jì)算水位變幅與實(shí)測水位變幅基本吻合，說明所選參數(shù)合理，計(jì)算的補(bǔ)給量和排泄量可靠。

（2）多年（1984-2008年）平均條件下，巖溶水排泄量大于補(bǔ)給量，計(jì)算出水位年均下降5.52m。根據(jù)多孔多年水位統(tǒng)計(jì)資料，水位表現(xiàn)為持續(xù)下降的特征，1984-2008年水位下降40～140m，多孔觀測的平均水位年降幅為5.68m。計(jì)算水位年均降幅與實(shí)測水位多年平均降幅基本吻合。

（3）現(xiàn)狀條件下，平水年排泄量大于補(bǔ)給量，計(jì)算水位下降4.60m；豐水年補(bǔ)給量略大于排泄量，水位上升0.01m；枯水年補(bǔ)給量較排泄量小127.30萬m3/a，水位下降16.89m。

（4）礦區(qū)巖溶地下水現(xiàn)狀條件下的補(bǔ)給量包括大氣降水人滲量（占比74.0%）、河水人滲量（占比13.5%）和北邊界側(cè)向徑流補(bǔ)給量（占比12.5%）：礦區(qū)巖溶地下水的排泄量包括水源地開采（占比97.5%）和側(cè)向地下徑流排泄（占比2.5%）。

3 結(jié)語

在以往資料研究的基礎(chǔ)上，對澠池盆地巖溶含水系統(tǒng)邊界特征進(jìn)行了總結(jié)分析，采用均衡法對巖溶含水系統(tǒng)的地下水資源量進(jìn)行了計(jì)算評價(jià)，均衡計(jì)算結(jié)果表明：巖溶水長期處于超采狀態(tài)，引起地下水位不斷下降，多年均衡計(jì)算結(jié)果為負(fù)均衡，多孔觀測的平均水位年降幅為5.68m。研究區(qū)下游分布有地下水水源地，開采同一巖溶含水系統(tǒng)，應(yīng)加強(qiáng)該巖溶水系統(tǒng)水資源管理，促進(jìn)水資源的綜合利用。