广西隆林—乐业地区岩溶水系统结构及概念模型分析

赵琰+潘勇邦

摘要：广西百色市隆林—乐业地区属于右江水系及红水河水系，可划分为三个岩溶区：隆或岩溶区、平塘岩溶区和蛇场岩溶区，岩溶水系统可分为：地下河子系统、岩溶大泉子系统和基岩分散流子系统。本文首先分析各岩溶水系统的结构特征，再根据岩溶区构造特征和地下水的补给、迳流、排泄条件，最终提出隆林—乐业地区水系统循环概念模型。

关键词：隆林—乐业；岩溶水系统；水系统循环

前言

岩溶地下水系统是西南岩溶石山地区最基本的水系统，从岩溶动力学角度考虑，岩溶地下水系统是岩溶动力系统的一个子系统，是以水循环为主要形式的物质能量传输系统。因受碳酸盐岩岩性特征和岩溶发育程度的影响，岩溶地下水系统结构和功能千差万别。因此，岩溶地下水系统划分是其演化规律研究的基础，是正确评价和合理开发利用岩溶地区地下水资源的一个重要途径。

百色市隆林—乐业地区由于地表河流不发育，并且在大多数地区没有地下河天窗或地下河出口、泉水等稳定的供水水源，而地下水埋深又较大没有开发利用，形成地表水缺乏，枯季人畜饮水困难、农田灌溉缺水的问题很突出。通过对该地区水系统结构及概念模型进行分析，为该地区进一步开展地下水资源调查评价提供服务，对合理开发利用该地区地下水资源，解决当地用水问题，具有积极意义。

1.岩溶水系统结构

1.1岩溶水系统的划分

隆林—乐业地区属于右江水系及红水河水系，按水利部门对水系统的划分，右江及红水河为三级水系统，即：珠江为一级水系统，西江为二级水系统，右江、红水河为三级水系统，隆林—乐业地区在三级水系统划分的基础上，按区域分水岭或局部分水岭进一步划分地下水子系统（四级水系统）。据地下水含水介质、地下水赋存条件，并结合地下水补迳排条件等，把地下水系统划分为地下河子系统、岩溶大泉子系统、表层岩溶泉子系统、基岩分散流子系统。

隆林—乐业地区可划分为三个岩溶区：隆或岩溶区、平塘岩溶区和蛇场岩溶区。发育有7条地下河，因龙沙地下河与半腊地下河在上游的者隆村一带有共同的补给区，沒有明显的地下水系统边界，可划为1个地下河系统，其它5条地下河均具有明显的地下水系统边界，划为5个地下河系统，共划分为6个地下河子系统，分别为：陇弄地下河系统（I1）、半腊地下河系统（I2）、龙潭地下河系统（I3）、小屯地下河系统（I4）、周洞地下河系统（I5）、水头地下河系统（I6）。工作区内有一个枯流量大于50 L/S的岩溶泉，因此划分了1个岩溶大泉子系统。其余主要以基岩分散流形式排泄的区块划分为基岩分散流子系统，共划分出17个基岩分散流子系统。因此，地下水系统可划分为6个地下河子系统、1个岩溶大泉子系统、17个基岩分散流子系统（图1）。

1.2地下河水系统的结构特征

地下河是由一条主流和数条支流或是无数裂隙脉流汇流组成的具有统一补给、迳流、排泄条件的岩溶地下水系统，隆林—乐业地区地下河较发育，共有7条地下河，划分出了6个地下河子系统。其具有明显的以区域分水岭或局部分水岭为边界，地表分水岭与地下分水岭基本一致。在不同区段，由于地质条件不同，地下河的结构特征存在差异，在平面上，地下河呈单管型或树枝型，在剖面上，呈阶梯型或呈缓坡型，在谷地区地下水流较平缓，水力坡度较小，在斜坡地带，地下水流较急，水力坡度较大。

1.3岩溶大泉系统的结构特征

岩溶大泉的结构以岩溶裂隙、溶洞为主，面状补给，无明显的岩溶管道，地下水沿岩石裂隙迳流、汇集，最后以大泉的形式集中排泄。隆林—乐业地区只发育了1个岩溶大泉，即隆桂下降泉，其枯流量达88L/S。岩溶泉有明显的泉域界线，即以局部地表分水岭为泉域界线。

岩溶大泉的结构主要受构造及水动力条件的影响。出露的隆桂岩溶泉属下降泉，其出露在峰林谷地中，补给区为碳酸盐岩及碎屑岩夹碳酸盐岩区，汇水面积较大，植被较发育，南面一带为阻水断层，形成了良好的隔水边界，有利地下水的汇集。该岩溶大泉流量较稳定，动态变化较小。

1.4分散流系统的结构特征

分散流系统的结构以风化裂隙、构造裂隙、岩溶裂隙及小溶洞为主，面状补给，无明显的岩溶管道，大部分无集中排泄口，多以下降泉或散流的形式直接或间接排出地表。地下水系统的划分结果为17个基岩分散流子系统。

1.5地下水之间以及地下水与地表水的水力联系

1.5.1地下水之间的水力联系

由于受岩溶含水介质各向异性的影响，在横向上，各地下水系统之间具有明显的隔水边界，所以地下水水力联系差。在纵向上，由于各岩溶水系统地下水排出地表后均排出于工作区外，不存在上游地下水系统地下水补给下游的岩溶水系统的情况。

表层岩溶水与下部地下河的水力联系主要有两种方式，一种是表层岩溶水通过深部裂隙或深部溶隙垂直下渗补给下部的岩溶水系统，另一种是表层岩溶水沿表层岩溶带底部的相对隔水层汇集、迳流，以表层岩溶泉的形式排出地表后，再通过落水洞及溶蚀裂隙等补给下部岩溶水系统。

1.5.2地下水与地表水的水力联系

隆林—乐业地区地表河流少，且多为一些季节性溪沟，因此岩溶地下水与地表水的水力联系不密切，多数地区只有在丰水期时才有地表水补给岩溶地下水，局部地区在枯水期时有地表水补给岩溶地下水，但水量很小。在岩溶峰丛洼地地区，由于地面形成封闭洼地，缺乏完整的地表水文网，尤其是在丰水期，地表水通过裂隙、溶隙、落水洞、天窗等补给岩溶地下水，常造成管道式地下河流量的暴涨暴落，造成内涝。据调查，工作区枯水期时地表水（碎屑岩区溪沟水）补给岩溶地下水的总流量约112.4L/S。

2.岩溶水系统概念模型

岩溶地下水的循环途径总体上是，岩溶地下水在接受大气降雨入渗补给、基岩裂隙水侧向补给后，在岩溶区沿断层破碎带、节理裂隙、或岩层层面等迳流，最后主要通过地下河管道、岩溶泉集中排泄出岩溶区，局部呈分散流形式排出岩溶区，少部分地下水则向下入渗参与岩溶地下水深循环。整个过程中地下水、地表水都会有部分通过蒸发又进入大气层，再通过大气降雨重回到岩溶水系统，进入新一轮的岩溶水循环过程。

其中，隆或岩溶区和平塘岩溶区均为穹窿构造，岩溶地下水的补给、迳流、排泄条件类似，岩溶水系统的概念模型相同。蛇场岩溶区为背斜构造，岩溶地下水的补给、迳流、排泄条件也基本与穹窿构造岩溶地下水的补给、迳流、排泄条件类似，其岩溶水概念模型与穹窿构造岩溶水系统的概念模型类似，因此，三个岩溶区的岩溶水概念模型可以概括为同一类岩溶水概念模型。

隆林—乐业地区岩溶水系统的水循环过程，总体是：接受大气降雨补给以及基岩裂隙水侧向补给后，通过岩溶系统内部的调蓄作用，大部份地下水沿岩溶裂隙、岩层层面、地下河管道等迳流，最后主要以地下河出口的形式集中排泄出岩溶水系统，进入地表河流转成为地表水。少部分地下水则向下入渗参与岩溶地下水深循环。部分地表水通过蒸发又进入大气层，再通过大气降雨重回到岩溶水系统，进入新一轮的岩溶水循环过程。

工作区为包容型岩溶区，为穹窿、背斜构造，周围均为地势较高的碎屑岩山区，岩溶水系统水循环过程可概化为以下的概念模型，见图2。

补给源：主要为大气降雨补给以及外围基岩裂隙水侧向补给。

迳流途径：主要以穹窿核部、背斜轴部为地下水分水岭，地下水分别向背斜两翼及穹窿外侧通过岩溶裂隙、岩层层面、地下河管道等迳流。

排泄方式：主要沿灰岩与碎屑岩接触带以地下河出口形式集中排泄流出岩溶区。少部分地下水则向下入渗参与岩溶地下水深循环。

3.结语

广西百色市隆林～乐业地区位于云贵高原向广西盆地过渡的斜坡地带，为典型的峰丛洼地谷地、峰林谷地区，地下河较发育，岩溶区大面积分布，主要岩溶地貌类型为峰丛洼地谷地、溶岭谷地。岩溶较发育，地下河较发育，共有地下河7条，流程较短，枯流量为5L/S～170L/S，枯总流量626.36 L/s。根据地域分布可划分出6个地下河子系统、1个岩溶大泉子系统、17个基岩分散流子系统。在谷地区地下河、天窗发育，地下枯水位埋深一般小于30m，岩溶地下水开发利用条件较好，但在峰丛洼地区，地下水埋深较大、富水性较差，地下水开发利用的条件较差。

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