黔西南岩溶山区地下水赋存特征及开发利用

范 伟

(贵州省地质矿产勘查开发局101地质大队，贵州 凯里 556000)

0 引言

洛凡河流域位于黔西南州册亨县境内，处于1∶50 000水文地质编图(洛凡幅)项目工作区内。区内地下水赋存受控于含水介质的组合类型和岩溶发育特征，储存在地下水系统中。因此，研究区内地下水赋存特征和岩溶地下水系统，能使我们提出更合理的地下水开发利用建议。

1 自然地理

洛凡河流域位于黔西南州册亨县境内，属亚热带温暖湿润季风气候。区内地表河流属珠江流域西江水系，主要河流有大田河支流和北盘江。研究区地处贵州高原向广西丘陵过渡的斜坡地带，地势总体北西高南东低。区内地貌组合类型主要为峰丛洼地和峰丛谷地；峰丛洼地，峰丛呈圆锥状，洼地平面呈近圆形，剖面多呈漏斗状，串珠状展布，水点出露少，分布于整个研究区；峰丛谷地，河谷深切，两岸沟谷的展布受南东、北西两组溶蚀裂隙控制，主要分布于大田河两岸。

2 地质概况

研究区出露地层由老到新依次为石炭系威宁组、二叠系猴子关组、合山组、吴家坪组和三叠系许满组。

其中许满组主要为粘土岩，含水介质以基岩裂隙和构造裂隙为主；其余地层除局部夹杂少量粘土岩外，大部分为碳酸盐岩，含水介质以岩溶管道、溶洞为主。

按2015版《贵州省区域地质志》对构造单元的划分，研究区处于江南复合造山带的右江裂谷—前陆盆地区中的册亨东西向紧闭褶皱变形区。研究区内主要构造及特征如表1所示。

3 岩溶发育机制及分布规律

研究区出露地层岩性多为纯碳酸盐岩，岩溶发育强烈。岩溶发育由溶蚀裂隙开始，地表水入渗后，由于水的溶解作用逐渐扩展为溶孔和小型溶洞；随着径流通道的扩展，溶蚀作用受到限制，机械侵蚀作用加强，溶孔和小型溶洞随之发育成岩溶管道。岩溶管道内的水流存在横向环流，使岩溶管道横向延伸，管道局部地段在上覆荷载重力作用下发生坍塌，坍塌到达地表形成落水洞；挽近期构造间歇性交替抬升，岩溶管道被打断，在河谷和山腰处形成溶洞和天窗；未被打断的岩溶管道则可发育成地下河流。

表1 研究区主要构造简述表

区内落水洞平面上主要沿断裂构造带和岩溶管道流向呈串珠状展布，或顺岩层走向和地层分界线分布；垂向上受新构造运动的制约，反映间歇性抬升的特征，洞口高程为400 m～1 100 m，分布较均匀。

区内溶洞和天窗平面上多顺层或斜交层面发育，多见于河谷及干谷两侧，常悬于山腰；溶洞垂向上分布具成层性，区内主要分布于400 m～800 m,1 000 m～1 100 m标高，溶洞较密集的地带与断裂构造或挽近构造活动较复杂的地带大致吻合。

区内地下河出露标高受当地溶蚀基准面、岩性和构造控制，源头多接受季节性地表水流的补给；区内洛凡地下河，由5条管道组成，主要发育在P3h,P3w,P2h,CP1w地层中，地下水整体由西向东径流，坡降约2.8%，最终在老洛凡公社附近汇流，排泄至洛凡河。

综上调查研究，区内岩溶发育机制：溶蚀—机械侵蚀—重力崩塌—构造抬升。岩溶分布规律：平面上主要受断裂构造带、岩层走向和地层分界线的影响，成规律性带状展布；垂向上受挽近期构造间歇性交替抬升的控制，表现出多层性及水平带与垂直带交替共存的现象。区内岩溶平面分布特征见图1。

4 地下水赋存特征

研究区内地下水赋存条件受控于含水岩组含水介质的组合类型和岩溶发育特征，浅层岩溶水赋存以溶蚀裂隙为主；中层岩溶水赋存以溶孔和小型溶洞为主；深层岩溶水赋存以岩溶管道为主，是区内地下水的主要富集区。按照地下水的赋存特征、补径排条件及开发利用条件将区内地下水系统划分为表层岩溶泉系统和洛凡地下河系统。

4.1 表层岩溶泉系统

表层岩溶泉系统在区内无固定的系统边界，主要发育在碳酸盐岩分布区表层，峰丛洼地区发育较强，从峰顶到洼地，逐渐变厚；峰丛谷地区发育中等，厚度相对于峰丛洼地较小。含水岩组主要为P3h,P3w,P2h,CP1w地层，含水介质为表层溶蚀裂隙，该裂隙具备垂直和水平发育的空间结构特征，垂直溶蚀裂隙是表层岩溶泉接受补给的通道，受下部弱溶解性块状碳酸盐岩或局部碎屑岩阻隔，深度较小；水平溶蚀裂隙是地下水赋存和径流的场所，由于深度有限，路径一般较短。

本次共调查表层岩溶泉27处，多出露于山腰及坡顶，泉点高程800 m～1 040 m，枯季流量0.006 9 L/s～0.179 L/s，平均流量0.086 L/s，整体流量较小，两处已断流。表层岩溶带深度一般在1 m～5 m不等，局部10 m～15 m。该系统主要接受大气降水补给，补给面多为峰丛山体的单侧斜坡，由于坡度大、路径短，所以径流速度快，就近以下降泉的形式排泄出露地表。该类岩溶水储存调节能力差，地下水动态随季节变化大。

4.2 洛凡地下河系统

洛凡地下河系统覆盖整个研究区，北面以T2x底面为界；东面和南面以大田河流域与北盘江中下游流域的四级流域界线为界；西面同样以T2x底面为界。系统内地势西高东低，地貌为峰丛洼地和峰丛谷地，地形起伏较大，谷峰相对高差100 m～500 m。出露地层从石炭系威宁组至三叠系许满组，岩性以灰岩、礁灰岩为主，少量粘土岩；含水介质组合类型主要为岩溶管道及溶蚀裂隙，少量基岩裂隙，含水不均匀，富水性弱～中等。

系统内只发育着1条树枝状地下河，由5条管道组成。地下水主要接受来自于大田河和地表岩溶汇集的大气降水集中补给；地下水主要沿岩溶管道和溶蚀裂隙向区域排泄基准面径流，整体方向自西向东；地下水排泄方式为相对集中式，该地下河的多条管道在老洛凡公社附近交汇排泄至洛凡河内。地下河出口名为燕子洞，洞口呈三角形，底宽约15 m，高约23 m，丰水期水位上涨，洞口可见高度仅为5 m；该出口高程360 m，枯季流量780.223 L/s。洛凡地下河系统平面特征见图2。

5 地下水开发利用

5.1 表层岩溶泉开发利用

研究区表层岩溶泉系统参考陈萍，王明章等《基于地下水开发的岩溶地下水系统类型划分方案探讨》论文，可划分为高位开放型分散排泄系统。该系统地下水埋藏浅，位置高，距离村寨和稻田近，但水量小，动态变化大。建议采用引水、蓄水和开挖浅井的方式开发利用。调查期间，当地村民普遍采用引水方式，直接将引水管与高处的泉口对接，使泉水自流，从而缓解村寨饮用和灌溉用水；此外，少量泉点采用蓄水方式，在泉口或下部有利地带修建水池蓄水后，再通过池底接入的引水管使其自流，以供开采点附近村寨使用。

5.2 地下河开发利用

研究区地下河系统可划分为高位开放型地下河系统。该系统地下水埋藏深，多集中径流、集中排泄，岩层富水性极不均匀。建议采用引水、蓄水、提水和机井等方式开发利用。调查期间，洛凡地下河开发利用方式为直接在天然露头处修建人工隧洞截引地下河发电；该地下河为“明暗交替”型，在高程540 m入口处开挖长约1 km的人工隧洞，之后接修4 km的明渠，最后再开挖约1.5 km隧洞渠；该渠段水平长度约7 km，高差近190 m，利用该段落差发电，此外还附带灌溉农田200余亩。

6 结语

本文在收集资料和实地调查的基础上，分析了区内地下水赋存特征，划分出表层岩溶泉系统和洛凡地下河系统，并结合区内开发现状对各系统提出合理的地下水开发利用建议，以期为类似地区岩溶水的勘查开发提供有效的参考依据。