贵阳市水文地质条件及环境效应研究

王中美，廖义玲，李明琴，张竹如

（贵州大学 资源与环境工程学院，贵阳550003）

贵阳市是贵州省的省会城市，处于喀斯特地区。随着贵阳市社会经济的发展，以及它本身复杂的水文地质条件，对城市环境的保护成了人们关注的重要问题之一。例如在贵阳市的西边，由于地下水的开采而出现的降落漏斗群产生的城市环境水文地质问题；在主城区修建建筑物产生的基坑涌水、地表开裂、地面塌陷等城市环境工程地质问题；以及由于城市化、工业化的发展，产生的工业废水和生活污水污染城市地下水环境问题等，都是应该特别关注的问题。然而，由于贵阳市复杂的水文地质条件，使得贵阳市这座高原山城，森林环绕，林木苍翠，形成了宽1～7km，长逾70km的环城林带，为贵阳市提供了绿色生态屏障，也为贵阳人提供了良好的居住环境。因此，应该对环城林带进行保护，为林城贵阳创建生态文明城市提供保障。基于以上原因，本文将讨论贵阳市水文地质条件及环境效应，从而认知并进一步保护这一珍贵的森林之城。

1 研究区环境地质背景

贵阳市处于云贵高原向东倾斜的过渡地带，为一典型的岩溶盆地地貌。其盆地四周1 125～1 438m标高组成的山峰为云贵高原“山盆期”夷平面，也是区内次级河流的分水岭。中心城区盆地最低处为喷水池，海拔1 000m，与四周山峰最大高差338m。地理位置为北纬26°11′00″—26°54′30″，东经106°27′20″—107°03′00″。气候温和，雨量充沛，年均气温15℃，相对湿度70%左右，年平均降水量1 174mm，降水多集中在4—10月，属典型的亚热带季风湿润气候区。区内出露地层较齐全，除白垩系外，从奥陶系到第四系均有分布，地层分布以三叠系最广，其次为二叠系。主要有碳酸盐岩和碎屑岩，出露岩石类型以浅海台地碳酸盐岩（白云岩和石灰岩）为主，晚三叠世晚期以后均为陆相碎屑地层，且碳酸盐岩与碎屑岩在垂向分布上具多层性，平面展布呈条带状相间。地下水含水岩系主要为石灰岩和白云岩以及碎屑岩。区内褶皱构造明显，以南北向及北北东向为主，断层裂隙十分发育，特别是贵阳市区及北部一带，断层裂隙纵横交错，地下岩溶裂隙及管道密集，成为地下水富水地带之一[1]。同时研究区内植被比较丰富，多分布在盆地四周的碎屑岩地层区及碳酸盐与碎屑岩地层互层区。

2 结果与分析

2.1 水文地质条件

贵阳市中心城区及其四周，碳酸盐岩广泛出露，断层褶皱强烈，裂隙十分发育，地下水丰富。通过工程钻孔揭露的水文地质资料表明，受贵阳向斜盆地储水构造的影响，区内浅层地下水埋深较浅，通常不大于10m。碳酸盐岩地层含水丰富，岩溶泉出露较多，加之与碎屑岩隔水层相间分布，地下水常在隔水层露头处出露形成接触泉。通过调查可知，在长坡岭森林公园、小河药用植物园、黔灵公园的七星潭、中天花园的月亮湖等都可见到湿地。研究区大量泉水的出露和湿地都表明贵阳盆地地下水丰富，埋藏浅，有利于植物的生长。

根据地表分水岭，可以把研究区分成两个完整的储水构造单元。盆地东、北、西三面为阻水带所包围，构成一个完整的储水构造。浅层地下水的补给方向，在盆地北部为自北而南，南部则自南而北。三桥—阿哈寨一带，断裂及大型节理发育，黔灵山、花溪压性断层及非岩溶层构成东部地下水汇集带的阻水边界，亦形成一个完好的储水构造，西部广大地区的地下水均汇集于此。在两个储水构造单元内地表水、地下水较发育，主要通过大气降水补给。大气降水降到地表一部分经过地表径流补给各级支流，最后汇入南明河，另一部分通过包气带的渗入补给地下含水层，最后以泉水、地下河、湿地的方式排泄。区内发育的地表水、地下水分述如下。

（1）地表水。贵阳市位于长江水系和珠江水系的分水岭地带。桐木岭以北属长江水系，以南属珠江水系。区内地表水系发育，主要河流有南明河、市西河、小车河、雅河、贯城河。南明河是区内最大的河流，发源于马林西北的摆古附近，由城西南角流入城区，近东西向横贯全城蜿蜒向北东流出。在本市境内长97 km，落差366m。平均比降3‰，平均流量13.8m3／s。

南明河中上游段河谷开阔，支流有小车河、市西河、雅河及贯城河。在流经城区前，水质均良好。如今河流上游已建成6座水库，其中阿哈水库、花溪水库、松柏水库为区内主要供水源。贵阳市的地表水资源，基本来源于降水形成的径流量。年径流深545～570mm，计算年均天然产水量为13.54亿 m3[2]。

（2）地下水。贵阳市由于碳酸盐岩与碎屑岩相间展布，地下水丰富，浅层地下水水位较高，因此城区内有多处泉出露及湿地。区内地下水类型主要为岩溶水，其次为基岩裂隙水，孔隙水少见。根据岩性及含水性的差异划分为4个含水岩组。由调查数据可知，含水层的富水性评价结果见表1，综合考虑三项指标，以枯季地下水径流模数为主。地下水类型富水性评价指标见表2。区内地下水主要为由盆地四周向盆地中心径流，北部大片山林汇水及沿岩溶漏斗、溶沟、裂隙、断层渗入地下形成较为丰富的地下水。

贵阳市的地下水以岩溶水为主，占90%以上（C级储量）。贵州省地质工程勘察院对城区约200km2范围内的地下水进行初勘，提供可开采地下水资源为159 830.6m3／d（岩溶水占94%）。若按全市335个地下水天然露头点计算，地下水平均年径流量为3.5亿m3，占水资源总量的26%[2]。2005年4月贵州大学对贵阳市及周边约2 400km2范围内的地下水资源普查表明，地下水天然资源量为6.92亿 m3／a（189.7万 m3／d）[3]。

表1 含水层的富水性评价

表2 地下水富水性评价指标

2.2 环境效应

2.2.1 生态环境效应 由于研究区内的降雨量大（年平均降水量1 174mm），降水多集中在4—10月，与植物生长几乎同期，且浅层地下水埋藏较浅等气候、水文地质条件等因素，为植物的生长提供有利条件。另外区内地层岩性也是使得贵阳市及周边植被生长茂密的原因之一[4]，地层岩性与植被覆盖情况见表3。贵阳市中心城区（云岩区、南明区）被四周的环城林带包围，其西北角为有名的黔灵公园，北部为植物园及其外围林带，东北部大片分布的是顺海林场，东部有森林公园，南部有药用植物园，西南角为南郊公园，西侧七里冲有天然林带；以上环城林带总面积大于贵阳市中心城区。林带以针叶林、阔叶林为主，主要有梓、樟、栎、檀、松、杉、柚、白杨、油桐、灌丛等，林幽鸟鸣。因此，贵阳市被称为“国家森林城市”，2007年连续第3次获得“中国避暑之都”称号，并在“全球避暑旅游名城2007口碑金榜”评选中，从全世界100多个城市中“脱颖而出”排名第9，超过夏威夷、温哥华、悉尼等名城[5]。根据2004年数据统计显示，贵阳市森林覆盖率已达34.77%；城市绿地率达39.26%，城市绿化覆盖率达40.47%[6]。市区四周群山环抱、林木苍翠，宽1～7km，长逾70km的环城林带，为贵阳市提供了绿色生态屏障。同时环城林带的植物可以产生美化环境、调节气温、改善城市小气候、净化空气、消减城市中的噪音等生态环境效应，为林城贵阳创建生态文明城市提供保障。

表3 贵阳市各地层岩性与植被覆盖率

2.2.2 环境水文地质效应 研究区由于褶皱断层发育，岩石破碎，碳酸盐岩大面积出露，使得地下埋藏着丰富的地下水资源。随着贵阳城市经济的发展，供水的需求越来越大，地表水资源已经不能满足需求，于是，大量开采地下水来满足发展的需要。在开采地下水的过程中，由于缺乏统一规划，各单位为了方便都就近打井取水，造成地下水开采井相对集中，开采量大，形成降落漏斗群，破坏水文地质结构，产生环境水文地质效应。如西边的和尚坡、三桥地段。根据贵州省地质环境监测院的地下水环境监测2007年度报告可知，和尚坡地段年内有正常使用的生产井6眼，多为单位自备井，均为每日不定时抽水井。累计年开采量约为80.3万m3／a，枯、丰水期降落漏斗的面积分别为2.30，1.76km2，漏斗中心水位位于3048号井。三桥地段年内正常使用的生产开采井6眼，3062号井为较大单位用水，为连续和每日定时抽水，其余生产井均为不定时抽水井。累计年开采量约为34.07万 m3／a，枯、丰水期降落漏斗面积分别为2.26，2.06 km2，漏斗中心水位位于3062—3072号生产井之间。

2.2.3 环境工程地质效应 区内由于地下水埋深带较浅，在工程建设中抽排地下水将可能产生地面开裂、地表塌陷等，同时在基坑开挖时将可能产生基坑涌水、垮塌等不良环境工程地质效应。

例如喷水池北边的某大楼，在修建过程中，由于该场地岩溶地下水发育，使得人工挖孔桩施工比较困难，不得不边抽水边施工，就在抽水过程中出现了北边路面的开裂、地表塌陷，张开的裂缝宽度大约2m。当时造成了交通中断，幸运的是没有造成人员伤亡事故。另外贵阳市延安中路某大厦在基坑开挖时产生基坑涌水、垮塌等不良工程地质问题。

图1 ，Fe3＋，Mn2＋，F－浓度估值等值线

2.2.4 地下水环境污染效应 贵阳市由于褶皱断层发育，节理裂隙纵横交错，地下岩溶裂隙及管道密集，为地下水的储存和运移提供了良好的空间，同时也为污染物的迁移提供了良好的通路。由于工业废水和人类生活污水的排放，使贵阳市地下水环境在不同程度上受到了污染和破坏，产生水环境污染效应。

根据近3a的水质检测数据可知，贵阳市地下水受到了不同程度的污染，其中硫酸盐、铁离子（Fe3＋）、锰离子、氟化物（F－）、氨氮亚硝酸盐、硝酸盐、氯化物（Cl－）等浓度超标。由污染离子浓度估值等值线图（图1）可知，硫酸盐、铁离子（Fe3＋）、锰离子 （Mn2＋）、氟化物（F－）等离子高浓度异常区分布在贵阳市西北的粑粑坳、马王庙、三桥一带，主要由工业污染和人类生活污染引起；由污染离子浓度估值等值线图（图2）可知氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐、氯化物（Cl－）等离子高浓度异常区分布在贵阳市西北的大山洞、市区、西面的马王庙一带，主要由农业污染和人类生活污染引起。

图2 ，，，Cl－浓度估值等值线

3 结论与建议

（1）贵阳市水文地质条件复杂，地表水、地下水丰富，主要河流有南明河、市西河、小车河、雅河、贯城河。主要湖泊及水库有小关水库、黔灵湖、阿哈水库。地下水以岩溶水为主，其次为基岩裂隙水，地下含水岩组为二叠系栖霞、茅口、龙潭组，三叠系大冶、安顺、二桥、三桥组以及侏罗系地层。

（2）贵阳市生态环境条件较好，形成宽1～7km，长逾70km的环城林带，为贵阳市提供了绿色生态屏障，为林城贵阳创建生态文明城市提供保障。

（3）贵阳市由于大量开采地下水资源，在和尚坡、三桥地段形成降落漏斗群，破坏水文地质结构，产生环境水文地质效应。

（4）贵阳市在工程建设中抽排地下水产生地面开裂、地表塌陷等，同时在基坑开挖时产生基坑涌水、垮塌等环境工程地质效应。

（5）贵阳市由于工业废水和人类生活污水的排放，使地下水环境在不同程度上受到了污染和破坏，产生水环境污染效应。

总之，贵阳市岩溶地质环境和岩溶水系统由于本身的脆弱性和易变性，一旦遭受破坏难以短期恢复。因此在城市化建设过程中，要对各种环境因素进行保护，防止人为因素的破坏，是一项长期的、重要的任务。

[1]李兴中，徐际鑫，李双岱.贵阳地区岩溶水文地质特征[J].中国岩溶，1985（2）：66－75.

[2]曹卫锋.贵阳市2000－2030年地下水资源及环境地质问题预测分析[J].贵州地质，1998，15（4）：368－376.

[3]贵州大学.贵阳市地下水资源普查报告[R].2005.

[4]廖义玲，刘祥洋，贺珺，等.岩溶脆弱环境下贵阳盆地土壤和植被的保护[J].地球与环境，2008，36（3）：202－206.

[5]刘建忠等，贵阳市城市水土保持的制约因素与应对策略[J].中国农学通报，2008，24（5）：467－469.

[6]石登红，陈训.“林城”贵阳主要绿化植物调查及其生态效益研究[J].贵阳学院学报，2009，4（3）：18－20.