貴州省巖溶山區(qū)區(qū)域地下水資源量計算分區(qū)探討

陳 犇

(貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局111地質(zhì)大隊，貴州 貴陽 550081)

0 引言

自1982年至今，貴州省先后進行過6次[1-6]較為系統(tǒng)的地下水資源計算評價，分區(qū)成果亦有傳統(tǒng)的兩個大區(qū)、六個亞區(qū)和47個計算塊段，以及最新的兩個流域、165個地下水系統(tǒng)。如何科學(xué)的、系統(tǒng)的劃分出貴州省巖溶山區(qū)區(qū)域地下水資源計算分區(qū)，對區(qū)域地下水資源評價具有重要意義。傳統(tǒng)按隔水層分布、地質(zhì)構(gòu)造單元、“完整的水文地質(zhì)單元”等原則進行劃分，局限性較大。文章充分利用大量、最新的水點流量[7-11]、鉆孔涌水量以及近代貴州省巖溶山區(qū)水文地質(zhì)研究的數(shù)據(jù)資料，從貴州省巖石沉積環(huán)境和構(gòu)造運動的地質(zhì)背景條件[12-13]出發(fā)，結(jié)合貴州省無平原支撐、地形起伏變化劇烈、河谷切割強烈、巖溶發(fā)育、含水介質(zhì)組合類型多樣、地下水補徑排和賦存差異性大等巖溶山區(qū)獨特的水文地質(zhì)條件，提出貴州省巖溶山區(qū)區(qū)域地下水資源計算分區(qū)邊界、類型、編碼和水文地質(zhì)參數(shù)確定的原則。

1 計算區(qū)概況

1.1 自然地理

貴州巖溶面積占全省國土總面積的71.7%，區(qū)內(nèi)地處亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，雨量充沛，年平均降雨量在1 100～1 300 mm。省內(nèi)處在云貴高原的東部，總體地勢西高東低、東西三個臺階，并以烏蒙山及苗嶺為分水嶺的長江流域、珠江流域的支流，切割程度大，形成無平原支撐的斜坡山地地形。

1.2 碳酸鹽巖分布

(1)平面上，碳酸鹽巖平面分區(qū)顯著。三疊系碳酸鹽巖主要分布在黔西北、黔中、黔西南3個區(qū)域，黔西主要分布為二疊系碳酸鹽巖，石炭系和泥盆系碳酸鹽巖主要分布在黔南，黔北主要為寒武系碳酸鹽巖。(見圖1)

1-第四系 2-白堊系 3-侏羅系 4-三疊系 5-二疊系 6-石炭系 7-泥盆系 8-志留系 9-奧陶系 10-寒武系 11-青白口系 12-分區(qū)界線 13-省會 14-地名

(2)垂向上，碳酸鹽巖垂向分層突出。自上而下，碳酸鹽巖主要分布在：中下三疊系的石灰?guī)r、白云巖，中二疊系的石灰?guī)r，石炭系、上泥盆系的白云巖、石灰?guī)r，下奧陶系、上寒武系的白云巖，中寒武系的石灰?guī)r，以及震旦系燈影組的白云巖。

1.3 地下水系統(tǒng)

據(jù)筆者所知，目前國內(nèi)外還沒有明確的巖溶地下水系統(tǒng)分類方案。王明章根據(jù)貴州省巖溶山區(qū)地下水的賦存、水動力條件及排泄方式，將貴州省的巖溶地下水單元劃分為表層帶巖溶水系統(tǒng)、集中排泄巖溶水系統(tǒng)和分散排泄巖溶水系統(tǒng)三種，集中排泄巖溶水系統(tǒng)進一步劃分為了地下河系統(tǒng)和巖溶大泉系統(tǒng)。

2 地下水資源量計算分區(qū)原則

2.1 邊界確定原則

(1)一、二、三、四級系統(tǒng)均以完整的地表河流域分水嶺為界。

四級地表河流域是水利部門按照地表水匯集情況進行劃分的，在方便行政部門管理的同時，亦考慮了地下水補給、徑流和排泄的流動系統(tǒng)統(tǒng)計。該原則突出流域的完整性，亦是新時代河長制、流域生態(tài)管理的迫切要求。

(2)第五級流域邊界和地下水系統(tǒng)邊界為隔水邊界、地下水分水嶺、地表水分水嶺、構(gòu)成當?shù)氐叵滤判够鶞拭娴牡乇砗恿鳌⒁约捌渌吔纭?/p>

該原則是在四級地表河流域的基礎(chǔ)上，加入了相對隔水的碎屑巖邊界和相對隔水斷裂構(gòu)造邊界的含水系統(tǒng)邊界，以及地下水分水嶺、地下水排泄基準面的地表河流、其他邊界等流動系統(tǒng)邊界，進一步細化了計算分區(qū)。

如汪家大井巖溶大泉系統(tǒng)和永樂堡分散排泄系統(tǒng)受大冶組第一段(T1d1)、大隆組(P3d)和合山組(P3h)碎屑巖隔水層作用，垂向上形成了二層結(jié)構(gòu)。二者均是具有獨立的補徑排條件的地下水系統(tǒng)，且水文地質(zhì)參數(shù)不同，在地下水資源計算時應(yīng)予以劃分開來單獨計算。(圖2)

圖2 永樂堡復(fù)式向斜地下水系統(tǒng)垂向劃分圖

2.2 計算分區(qū)類型確定原則

2.2.1 以地下水系統(tǒng)類型為計算分區(qū)類型確定原則

根據(jù)每個五級流域內(nèi)的碳酸鹽巖裸露情況、地下水類型、含水巖組、含水介質(zhì)組合類型、隔水層、地下河、巖溶泉及地下水機井分布特征、以及儲水構(gòu)造條件等情況，按“以集中排泄為主的地下水系統(tǒng)”和“以分散排泄為主的地下水系統(tǒng)”進行分類，“以集中排泄為主的地下水系統(tǒng)”亦可進一步分類為“以地下河為主的地下水系統(tǒng)”和“以巖溶大泉為主的地下水系統(tǒng)”。

以集中排泄為主的地下水系統(tǒng)，主要分布在峰叢洼地的斜坡區(qū)，以石灰?guī)r為主，巖溶含水介質(zhì)組合類型以溶洞-管道、裂隙-溶洞為主，地表落水洞、洼地、漏斗、地下河入口等巖溶發(fā)育，補給和排泄多為集中式，地下水徑流多呈“孤立的”管道流，地下水動態(tài)多為不穩(wěn)定型和極不穩(wěn)定型。該區(qū)域以地下河出口為主，地下水開采井數(shù)量少。可見，該類型地下水計算分區(qū)的大氣降水入滲補給系數(shù)較大，地下水徑流模數(shù)變化大。

以分散排泄為主的地下水系統(tǒng)，主要分布在丘峰、溶丘的谷地或盆地區(qū)，以白云巖為主，巖溶含水介質(zhì)組合類型以溶孔-溶隙為主，地表巖溶主要為溶蝕裂隙、洼地，少有落水洞、洼地、漏斗、地下河入口等大型巖溶個體，補給和排泄多為分散式，地下水徑流多呈“均勻的”分散流，地下水動態(tài)多為穩(wěn)定型和較穩(wěn)定型。該區(qū)域適宜地下水開采井開發(fā)，成井率高?？梢?，該類型地下水計算分區(qū)的含水層給水度較大，地下水徑流模數(shù)變化小。

2.2.2 實例

以貴州黔南的大小井地下河系統(tǒng)為例：該地下河系統(tǒng)是貴州第一大地下河系統(tǒng)，位于貴州高原向廣西丘陵過渡的斜坡地帶，地勢總體特征表現(xiàn)為北高南低、地形切割強烈，地貌類型主要為峰叢洼地、峰叢槽谷、丘峰洼地等，該系統(tǒng)位于高坡場背斜核部，含水巖組包含了下三疊系、中二疊系和石炭系的石灰?guī)r，以及上泥盆系的白云巖，巖溶含水介質(zhì)組合類型為溶洞-管道、裂隙-溶洞；地下水由北向南徑流，由38條伏流明暗交替出現(xiàn)、呈“樹枝狀”展布，流域匯水面積2 032 km2。地下河系統(tǒng)主管道和總出口均沿近南北走向的背斜核部展布(圖3)。

2.3 計算分區(qū)編碼及水文地質(zhì)參數(shù)確定原則

(1)計算分區(qū)代碼的確定遵循地表河流域編號的原則。即在五級流域編碼的基礎(chǔ)上進行，即在五級流域編碼的尾部加兩位數(shù)(如H010120-1-1、H010120-1-2、…)。

(2)水文地質(zhì)參數(shù)的確定宜根據(jù)所求不同分區(qū)類型、不同資源量而定。

“以集中排泄為主的地下水系統(tǒng)”的排泄量宜以整個系統(tǒng)為基礎(chǔ)單元。如大小井地下河系統(tǒng)接收大氣降水補給主要方式為多直接注入，具有補給迅速，排泄集中，水量增、減快、動態(tài)極不穩(wěn)定的特點，系統(tǒng)地下水排泄量應(yīng)取總排泄口的水量，以避免資源量重復(fù)計算。

不同類型地下水系統(tǒng)的大氣降水入滲系數(shù)差異性大，水文地質(zhì)工作程度低的地下水系統(tǒng)，該參數(shù)選取應(yīng)以系統(tǒng)類型一致、地貌水文相仿、水文地質(zhì)條件類似為參考對象。

“以分散排泄為主的地下水系統(tǒng)”的可開采量宜采用“地下水開采模數(shù)比擬法”，而“以集中排泄為主的地下水系統(tǒng)”可開采量宜采用“泉水流量匯總法(枯季)”或“含水層徑流模數(shù)法(枯季)”。

3 結(jié)語

(1)貴州省巖溶山區(qū)區(qū)域地下水資源計算分區(qū)邊界確定，應(yīng)以完整的地表河流域為基礎(chǔ)，充分考慮巖溶地下水系統(tǒng)的流動系統(tǒng)和含水系統(tǒng)的邊界條件。

(2)計算分區(qū)類型應(yīng)根據(jù)不同地貌水文條件，不同含水巖組、含水介質(zhì)組合類型，地下河、巖溶大泉及地下水開采井等分布情況，確定“以地下河為主的地下水系統(tǒng)”、“以巖溶大泉為主的地下水系統(tǒng)”和“以分散排泄為主為的地下水系統(tǒng)”隸屬關(guān)系。

(3)水文地質(zhì)工程程度弱的計算分區(qū)，其水文地質(zhì)參數(shù)應(yīng)參照相似水文地質(zhì)條件、相同計算分區(qū)類型的參數(shù)。