南盘江上游草海断陷盆地岩溶水系统研究

张 果,许 模

(成都理工大学环境与工程学院,四川 成都 610000)

南盘江上游草海断陷盆地岩溶水系统研究

张 果,许 模

(成都理工大学环境与工程学院,四川 成都 610000)

在西南岩溶山区,分布着许多断陷盆地,是主要的人口聚居区和经济发展区。由特殊的地质环境条件所决定,水资源时空分布不均,每当旱季或遇上干旱年,工农业和生活用水紧缺,制约着当地经济的发展。以南盘江上游草海断陷盆地为例,揭示断陷盆地岩溶水赋存规律,为断陷盆地岩溶水开发利用提供依据。

草海断陷盆地;岩溶水;子系统

在西南岩溶山区连绵不绝的群山之间,镶嵌着许多周围石山环绕、中间为新生界沉积的盆状地形,这就是通常所说的断陷盆地[1]。

断陷盆地由于自然资源和环境条件优越,多为当地政治、经济、科技和文化中心、人口集中,是实施西部发开发战略的重要地区。但岩溶石山地区,气候类型主要为亚热带季风气候,断陷盆地多分布于各级高原面或溶蚀台面上,其高程大大高于个大江河水面,由其特殊的地质环境条件所决定,水资源时空分布不均,每当旱季或遇到干旱年,农业用水紧缺,工业和生活用水严重不足,制约着当地经济的发展[1]。断陷盆地内赋存于岩溶化碳酸盐岩体中的地下水 -岩溶水,分布广泛、资源量大、水质优良、富水性强、水质水量较稳定,在很大程度上弥补了地表水资源的缺陷,历来是地下水资源勘查和开发利用的主要对象。因此,研究断陷盆地岩溶水赋存规律,指导科学地寻找和合理地开发利用岩溶水资源,有着重要的社会经济意义。本文以南盘江上游草海岩溶断陷盆地为例,分析研究断陷盆地的岩溶水系统,揭示岩溶水的赋存规律,为断陷盆地区岩溶水资源的勘查和开发利用提供依据。

1 草海盆地地质环境条件

草海盆地,位于中国昆明市宜良县西南部,距离宜良县城 10 km,E103°1′-103°6′,N 24°50′-24°56′,长条形 ,沿南北向断裂延伸,宽 2.0～7.0 km,长 14.5 km,全部面积61 km2(图 1)

图1 草海断陷盆地水文地质图

草海盆地属于滇东南高原低中山地貌,地势起伏较大,四面环山;属北亚热带季风气候,夏无酷暑,冬无严寒,年平均气温 16.3℃,夏季平均气温 28℃,冬季平均气温 12℃,年平均日照 2 177.3小时,年平均降雨量 1 040 mm,年平均相对湿度 75%,全年无霜期 260天左右。

南北向断裂为盆地形成的控制性断裂,北西向小断裂限制了盆地的规模。盆地内地层涉及震旦系灯影组(Zbdn),寒武系下统的渔户村组 (∈1y)、筇竹寺组 (∈1q)、沧浪铺组(∈1c)、龙王庙组 (∈1l),中统的陡坡 寺组 (∈2d)、双龙 潭组(∈2s),志留系的马龙群组(S2m)以及二叠系的栖霞茅口组(P1q+m)和峨眉山组(P2β)。区内上覆第四系松散堆积的基底,厚度可达 19m,含少量孔隙潜水。区内基岩含水介质依次为可溶性较好的栖霞茅口组厚层灰岩和灯影组白云岩夹灰岩,可溶性较差的龙王庙组、马龙群组白云岩含页岩、砂岩,隔水性极强的峨眉山组玄武岩和筇竹寺组、沧浪铺组页岩、粉砂岩夹石英砂岩(2)。

图2 草海系统水循环系统构成图

2 水循环系统构成及特征

草海盆地岩溶水系统是南盘江流域的一个独立小分支,西为阳宗海流域和南盘江流域的分水岭,东临南盘江,南北为南盘江流域的局部分水岭。盆地四面环山,中间低洼,在周围岩溶山区接受降雨补给后,顺着断裂、可溶岩层向盆地中央运移,汇集到草海(1 861m)中。根据区内流域溪沟的汇集特征,结合区内地形地貌、地质构造、水文特征等将区内水循环系统划分为三个子系统:即大老包子系统(Ⅰ)、大凹子子系统(Ⅱ)及小武家庄子系统(Ⅲ)(见图 2)。

2.1.1 大老包子系统(Ⅰ)

该子系统为草海盆地的东部汇水单元,北起梨花庄 -李子箐,南到大老包 -茨塘,东侧以烟墩山 -大老包一线为界,面积 13 km2。该子系统北边梨花庄 -李子箐一带山区大面积裸露寒武系沧浪铺组(∈1c)和筇竹寺组(∈1q)的非可溶岩,接受降雨补给后,下渗量较少,绝大部分以地表径流的形式汇集到山间沟谷中,流向草海;大箐 -烟墩山 -大老包 -茨塘一带山区的岩性组合是可溶岩中夹杂非可溶岩条带,标高在 1 950m以上。地表岩溶洼地较发育,有落水洞出露,负地形出露面积约 0.4 km2。在山区接受补给后,主要以地下径流的方式汇入草海。根据资料调查,在大箐东北方向 500 m处,由于山间沟谷切割含水层,有泉点出露,流量为 12 L/s,出露高程为 1 890m。

2.1.2 大凹子子系统(Ⅱ)

该子系统为草海系统的西北部汇水单元,南部以倒石头组(P1d)和玄武岩组(P2β)的交接带为隔水边界,西至南盘江和阳宗海的地表分水岭黑龙山-大凹子一线,面积 7 km2。该系统的岩溶山区大面积出露栖霞茅口组(P1q+m)灰岩,标高在 1 900m以上,地表岩溶较发育,洼地密度一般 1～3个/km2,地势平坦,能大量吸收降雨补给,地表泉水溪河少见,是草海盆地地下水系统的重要补给区。该子系统中北西向小断裂发育,地下水径流在受到东面寒武系沧浪铺组砂页岩的隔水作用时,顺着小断裂流向草海。

2.1.3 小武家庄子系统(Ⅲ)

小武家庄子系统(Ⅲ)是草海系统的西南部汇水单元,西起黑阱梁子 -塘老爷坟 -老宝山,东南至小武家庄 -文子洞-茨塘一带的寒武系砂页岩为界,呈南北条状发育,面积41 km2。该子系统处在梁家庄向斜上,穿越白石岩 1#逆断层和白石岩 2#逆断层。梁家庄向斜核部是 P2β玄武岩盖层,隔水性很好,翼部是 P1q+m灰岩和白云岩。根据钻探资料显示,由于 P2β玄武岩的阻滞作用,其下伏 P1q+m灰岩、白云岩中岩溶水具承压性,地下水头高近 200m,在可溶岩与非可溶岩接触带岩溶水极为发育,储量较大。系统南部 P2β盖层被北西向小断裂切割的位置有泉点出露,流量为 4L/s,出露高程为 2 280m。由于受东南边寒武系砂页岩的阻隔作用,该段地势上南高北低,该子系统中的岩溶水沿着白石岩 1#逆断层、白石岩 2#逆断层和 P1q+m和 Zbdn可溶岩层向北流动,补给草海。

3 草海盆地水资源估算及开发前景分析

以裸露型岩溶山区为主,草海盆地岩溶水补给来源主要是大气降雨,接受降雨补给量决定了草海盆地中的水资源量。系统的岩性、构造、地貌等决定了接受补给形式主要为垂直岩溶形态直接渗入。

现利用降雨入渗法,对大老包子系统(Ⅰ)、大凹子子系统(Ⅱ)、小武家庄子系统(Ⅲ)的降雨补给量进行估算(见表 1)。

利用年均降雨量计算出降水渗入补给量为Q:

式中:Q为降水渗入补给量(m3/d);α为降雨入渗系数;A为多年平均降雨量(mm);F为计算块段面积(km2)。宜良的年均降雨量为 1 040mm。

表1 各子系统降雨入渗补给量

由上表可知草海盆地的水资源量估算值为 13 392 m3/d,在三个子系统中小武家庄子系统的水资源估算量最大。由于受到断块和隔水层夹持,P1q+m和 Zbdn含水层组呈条带状分布,有较大的储存资源量;同时 在盆地周围山区水位埋深较大,水量相对较小;在盆地中央储存的水量较大。在这些地方,可布井开采,充分利用地下水资源调节枯季水资源短缺状况作用。

4 结论

综上所述对草海盆地岩溶水的认识:盆地主要在周围岩溶山区接受降雨补给,顺着可溶岩层或者断裂流向盆地中央,汇入草海;周围山区水位高、埋深大,水量相对较少,盆地中央水位低、埋深浅,储存水量较大,可布井开采,充分利用地下水资源起枯季调节作用。

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Study on Karst Water System of Caohai Fault Basin in the Upper Nanpan River

ZHANG Guo,XU M o
(Environment and engineering school,chengdu Technidogy and science University chengdu 610000,Sichuan)

In the southwestmountain,there are many fault basins.They are the important population section and econom ic development zone.Becauseof the specia l geological environment,the water resources is inhomogeneous in tempora l and spatial distribution.Encountering d rought season and arid year,water shortage for industry agricu lture and domestic is severe.This is a restrictive factor to the local economic development.This paper,taking Caohai fault basin in the upper nan pan river for examp le,dissects the occurrence regularity of Karstwater system in the fault basin,p rovides evidence for the Karst water exploitation in the fau lt basin.

Caohai fau ltbasin,Karstwater and subsystem

P641.134

A

1004-1184(2011)01-0025-02

2010-08-26

张果(1985-),女,河南南阳人,在读研究生,主要从事环境地质、工程地质研究工作。