黔西林泉片区表层岩溶带发育特征及供水

王若帆

（贵州省地质矿产勘查开发局114地质大队，贵州 遵义 563000）

通过参与《贵州省乌蒙山区林泉幅1∶50 000水文地质与环境地质调查》项目中经过五个月的地表调查工作，对调查区表层岩溶带分布规律、表层岩溶带特征、表层岩溶水开发利用条件有了一定的认识。

1 区内概况

在贵州省毕节市黔西县林泉镇片区，调查面积458.01km2。该区地形地貌以中低山河谷斜坡、峰丛谷地、峰丛斜坡洼地为主；出露地层以三叠系下统，中统为主；岩性以碳酸盐岩为主。区内纯碳酸盐岩分布面积305.76 km2，占调查区总面积的66.76%。构造上东侧为近南北轴向金坡背斜，西侧为近南北轴向西溪河向斜。区内断裂构造主要以北东向为主。地层产状较为平缓，岩层倾角为0～35°。

表1 林泉幅（调查区）各地层表层岩溶泉发育情况统计表

2 表层岩溶带特征

2.1 表层岩溶带影响因素

2.1.1地层岩性

区内调查表层岩溶泉共136个，主要出露于碳酸盐岩夹碎屑岩层中，在三叠系中统关岭组一段（T2g1）及三叠系下至中统嘉陵江组四段（T1-2j4）地层中极为发育，占区内表层岩溶泉出露总数的48.53%；发育于纯碳酸盐岩与碎屑岩（相对隔水层）接触带占总数的29.41%；纯碳酸盐岩中表层岩溶泉发育较低，占总数的27.21%。（表1）

由上表可知，表层岩溶泉在碳酸盐岩夹碎屑岩中发育强于在纯碳酸盐岩中发育，由此可见该区表层岩溶泉主要受局部隔水层控制而出露。

2.1.2 地形地貌

区内地貌组合类型分为 6大类：①丘峰洼地；②峰丛斜坡洼地；③峰丛峡谷；④峰丛沟谷；⑤脊状山沟谷；⑥侵蚀低中山。表层岩溶泉在各地貌类型中分布情况如下：①在丘峰洼地中发育表层岩溶泉27个；②在峰丛斜坡洼地中发育表层岩溶泉96个；③在峰丛峡谷中发育表层岩溶泉6个；④在峰丛沟谷中发育表层岩溶泉7个，共计136个。由此可见，在地形地貌上表层岩溶泉多发育于峰丛斜坡洼地中。

2.1.3岩石结构及组合

岩石结构及组合主要体现在岩石颗粒的大小，通常结晶颗粒愈粗，颗粒间的间隙越大越利于地表水的溶蚀、渗透，从而越利于表层岩溶的发育。本区碳酸盐岩性较纯的层位，常常具有这种粗颗粒结构特点。通过表1可知表层岩溶泉多发育于纯碳酸盐岩与碎屑岩接触带的组合结构上，占总数的85.3%。

2.1.4 地质构造

区内地层受西溪河宽缓向斜控制，地层倾角小于20°，大气降水沿岩石层面流动较缓，利于溶沟、溶槽在层面上的发育，加之受局部隔水层阻隔作用控制，一个完整的表层岩溶水系统就这样形成。在构造应力集中区域，碳酸盐岩受构造应力作用，沿垂直于应力作用方向形成一系列解理、裂隙，一方面利于地表水冲刷形成溶隙、溶孔，另一方面局部隔水层受构造应力的作用而破碎，表层岩溶水沿裂隙向深层径流，而后赋存于构造应力作用二形成的储水空间。因此，在构造应力集中地带，表层岩溶带极为发育，受构造应力作用相对隔水层被破坏，表层带岩溶水向深层地下水径流，因此表层岩溶水循环系统遭到破坏，故，区域内在构造应力集中区，基本未见表层岩溶泉发育。

2.1.5 植被及土层

植被及土层的覆盖程度，对表层岩溶发育影响较大。区内除西溪河深切河谷两岸石漠化较严重外，其他区域土层覆盖程度较好，植被覆盖率平均为 50%左右。河谷两侧基岩裸露，地形切割大，大气降水在岩层层面上短时间内输干，不利于表层岩溶的发育。在植被、土层覆盖区域，植被土壤具有较强的保水性，部分雨水富集于土壤颗粒间的空隙中，加上土壤中各种微生物作用，能持续且加快表层岩溶带的发育。据统计区内植被、土壤覆盖区发育117个表层岩溶泉；基岩裸露区发育19个表层岩溶泉。因此，植被及土壤是影响表层岩溶泉形成及分布的重要因素。

3 区内表层岩溶泉的分布规律

区内总面积458.01km2，调查表层岩溶泉共计136个，表层岩溶泉分布规律如下：

1）由表1可知，在地层岩性上，表层岩溶泉主要分布于三叠系下至中统嘉陵江组三段、四段以及三叠系中统关岭组一段地层中，共计96个，占区内出露表层岩溶泉总数的70.59%。这三套地层具有一共同特征——局部泥质成分特别重，作为相对隔水层，是该区域表层岩溶泉出露密集的重要因素。纯碳酸盐岩地层（T1-2j1、T1y2）中仅有20个表层岩溶泉发育。因此，区内局部隔水层对表层岩溶泉出露起到关键性的作用。

2）区内表层岩溶泉在各地貌类型中分布情况如下：①在丘峰洼地中发育表层岩溶泉 27个；②在峰丛斜坡洼地中发育表层岩溶泉96个；③在峰丛峡谷中发育表层岩溶泉6个；④在峰丛沟谷中发育表层岩溶泉7个。由以上数据可见，表层岩溶泉多分布于地形起伏较小，坡度小于30°的峰丛洼地的斜坡地带。且受局部隔水层及水力坡度小控制，多出露于洼地的半山腰上。河谷斜坡地带地形切割深，水力坡度大，表层岩溶泉未发育。

3）在构造上区内地层受近南北向西溪河宽缓向斜控制，以南北向金坡背斜为界以西地层倾角大部分地区小于20°，地表水在层面上流速较缓慢，驻留时间较长，有利于水下微生物的滋生，延长了微生物呼吸作用所产生的HCO3-对岩层持续溶蚀作用，利于表层岩溶带的发育。表层岩溶泉在此区域内发育个数为113个，占总数的83.09%。

综上所述，表层岩溶泉的出露与分布，并非仅是单方面因素造成的，而是受多个不同因素共同作用而形成。

4 表层岩溶水的循环特征

4.1 表层岩溶水的补、径、排

区内表层岩溶水主要接受大气降水沿溶蚀裂隙、溶孔、风化节理等呈垂向补给，补给量受表层岩溶带发育厚度（储水空间大小）及大气降水量控制。入渗后的雨水沿溶蚀裂隙、溶孔、风化节理等近垂向径流。受局部隔水层阻隔，沿隔水层呈水平方向运移，最后以表层岩溶泉的形式出露。区内表层岩溶泉受隔水层控制，沿隔水层呈线状分布。如小龙槽子一带表层岩溶泉呈线状分布（图1）。图中，三叠系下至中统嘉陵江组二段（T1-2j2），岩性为灰白色薄层状泥质白云岩夹暗紫红色薄层状粘土岩。粘土岩及泥质白云岩作为隔水层阻隔表层岩溶水的垂向运动且受地形切割作用，表层岩溶水以泉的形式排泄，形成一个完整的表层岩溶水循环系统。

4.2 表层带岩溶水的循环方式

1）在深切河谷斜坡岩石裸露区由于水力坡度大，表层岩溶泉微发育。表层带岩溶水以近垂直渗透方式径流，穿过局部隔水层向深层岩溶径流，最后补给深层地下水，形成快补快排的循环方式。

2）区内受西溪河宽缓向斜控制，地层倾角缓，小于20°，地形坡度小于30°表层岩溶带基本沿岩层倾向顺层发育，表层带岩溶水沿层面径流、排泄，形成相对缓慢的循环方式。

3）在有土层、植被覆盖的岩溶区，表层带岩溶水首先进入土层储存于孔隙中，然后作垂直运动，补给下部的表层岩溶带，并赋集在溶隙、溶孔中。表层带岩溶水受局部隔水层阻隔，以水平运动为主进行排泄。植被、土壤具一定持水性，形成较缓慢的循环方式。

图1 表层岩溶泉平面分布图

5 表层岩溶水的开发利用

区内受西溪河深切作用，地下水埋深大，一般为100～250m左右。西溪河沿岸发育岩溶大泉，为区内地下水集中排泄点。河谷斜坡地带洼地、落水洞极为发育，植被覆盖程度较差且水力坡度大，为地下水集中排泄点的补给区，地表水沿落水洞快速输干造成岩溶干旱现象。河谷斜坡地带缺水人口分散分布且距集中供水点距离远，较集中供水点高程大。故无法采用集中供水方式解决缺水问题。因此，对于分散出露的表层岩溶泉的利用是解决村民缺水问题的关键。

5.1 表层岩溶水的开发利用方式

图2 BS468号表层岩溶泉剖面图

区内地貌组合类型以丘峰洼地，峰丛斜坡洼地为主，三叠系嘉陵江二段（T1-2j2）隔水层位于山腰靠近山脚一带，地层产状平缓，倾角小于20°。表层岩溶泉多在含水层与隔水层接触带上出露。这些表层岩溶泉出露高于村寨5～15m。村民多在泉口修建小型蓄水池而后以管引的方式直接引水入户以解决缺水问题。此外，各家各户都修建有1～2个水窖储存泉水，以丰补枯来解决缺水问题。如：贵州省黔西县金坡乡附源村槽子头BS468号表层岩溶泉（图2）。该表层岩溶泉采用24m3蓄水池蓄水，而后以管引的方式解决槽子头30余人及10余头牲畜用水。该表层岩溶泉偶测流量为：0.22L/s，丰季流量为：1.0L/s，枯季流量为：0.2L/s，动态变化较稳定，一年四季不断流，水量有保证。该表层岩溶泉位于向南展布峰丛槽谷东侧山腰，含水层位为三叠系下至中统嘉陵江组三段石灰岩，含水介质以溶隙、节理裂隙为主。该表层岩溶带为三元结构：植被层覆盖率为60%，土层厚 0.2～0.5m，基岩为三叠系下至中统嘉陵江三段石灰岩。三元结构保证了该泉流量动态的稳定性。对于出露低于村民的表层岩溶泉，多以，挑、担、泵提等方式利用。

5.2 表层岩溶水的可持续利用

根据表层岩溶带的结构特征及其出露位置，以三个类别分别阐述表层岩溶水的可持续性，如（表2）：

表层岩溶泉的可持续性受其结构特征，裂隙发育深度控制。位于低中山河谷斜坡处石漠化严重，大面积基岩处于裸露状态，该区域的表层岩溶带结构遭到严重破坏，表层岩溶水长时间干涸；位于溶丘洼地斜坡处的表层岩溶带也受到人为活动的影响由三元结构变成二元结构甚至变成一元结构，且受地形地貌的局限，大气降水入渗量有限，局限了表层岩溶水的赋存量，表层岩溶水持续时间缩短。给村民生活生产造成困难。故，对该区域表层岩溶带保护极为重要。包括以下两个方面：

表2 表层岩溶水的可持续性

1）对第四系松散土层的保护，防止水土流失。

2）植被同样具有调节表层岩溶水的作用，同时可防止水土流失，起到保护表层岩溶带三元结构作用。建议植树造林、封山育林、育草，以达到表层岩溶水的可持续利用目的。

另外，由于村民认为在自家土地上的泉井归自家所有，不许他人利用，或开发利用方式不正确，造成地下水资源的大量浪费。由于区内表层岩溶泉为分散排泄，建议修建蓄水池对泉口周边村民实施统一供水，各家各户修建水窖储水，在表层岩溶泉枯季无法满足村民用水需求时以丰补枯来解决缺水问题，达到表层岩溶水可持续性利用的目的。

6 结论与建议

林泉片区受乌江期抬升作用，河谷斜坡地带地下水埋深大于150m，区内地下水于西溪河沿岸集中排泄，形成岩溶大泉。斜坡地带村寨与这些大泉高差为250～400m，由于开发利用成本极大，村民无法负担，且河谷斜坡地带表层岩溶泉分布广泛。故，对表层岩溶带的发育特征的研究、保护及对这些表层岩溶泉的合理利用成为解决村民用水困难的重点。

[1] 张林. 贵州大小井地下河流域表层岩溶带结构及岩溶水开发[M]. 贵州：地质出版社，2004年

[2] 王明章, 等. 贵州省岩溶区地下水及地质环境[Z].