王文娟，鄭明英

(1.國土資源部廣西巖溶動力學重點實驗室/中國地質(zhì)科學院巖溶地質(zhì)研究所，廣西 桂林 541004；2.貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局111地質(zhì)大隊，貴州 貴陽 550081)

貴州省畢節(jié)地區(qū)典型高原深切河谷斜坡地帶，屬典型的峰叢低中山區(qū)、缺水干旱區(qū)和生態(tài)脆弱區(qū)，區(qū)內(nèi)寒武系白云巖大面積裸露，是重要的供水巖層。王宇等[1]以地下水循環(huán)特征為綱、遵循從上到下、由一般到具體的層序劃分了淺循環(huán)巖溶水系統(tǒng)和深循環(huán)巖溶水系統(tǒng)，依據(jù)碳酸鹽巖裸露特征劃分出裸露型巖溶地下水系統(tǒng)、裸露-覆蓋型巖溶水系統(tǒng)和裸露-埋藏型巖溶水系統(tǒng)；垂向上，劃分6個徑流分帶：即表層徑流帶、垂向徑流帶、季節(jié)波動帶、潛水-承壓水徑流帶及層狀承壓徑流帶、帶狀承壓徑流帶；裴建國、王宇等[2][3]根據(jù)巖溶水的出露條件劃分出地下河系統(tǒng)、巖溶天然水系統(tǒng)、集中排泄帶巖溶地下水系統(tǒng)和分散排泄巖溶地下水系統(tǒng)；王明章、陳萍、王偉等[4][5][6]基于地下水的賦存條件、富集條件和開發(fā)條件，劃分了“高位”和“低位”、以及“開發(fā)”和“封閉”亞類地下水系統(tǒng)。作者以赤水河深切河谷斜坡白云巖裸露區(qū)的地下水系統(tǒng)這一儲水構(gòu)造單元作為研究對象，利用泉流量、泉口高程、鉆孔水位、鉆孔涌水量、地球物理勘探及測井等數(shù)據(jù)，綜合分析儲水構(gòu)造單元內(nèi)垂向上巖溶發(fā)育、地下水分布的分層性，以及含水層富水性的分層性和分區(qū)性。

1 地下水系統(tǒng)概況

研究區(qū)地處赤水河右岸的斜坡地帶，是貴州高原向四川盆地過渡的弧形褶皺變形區(qū)。區(qū)內(nèi)北東向、升降構(gòu)造運動和溶蝕作用強烈，行成深切縱橫的溝壑和高低起伏的山地(圖1)。

圖1 研究區(qū)水文地質(zhì)控制點分布圖

該地下水系統(tǒng)的北面和南東面，以斷層和湄潭組碎屑巖為隔水邊界；其余以地表分水嶺為界，形成完整、獨立、封閉的儲水構(gòu)造系統(tǒng)，系統(tǒng)面積143 km2。含水巖組為上寒武系的薄-塊狀白云巖，厚度700～1 650 m。地下水主要接受大氣降水補給，沿巖層走向、傾向和構(gòu)造線方向徑流，在溪溝兩側(cè)或斜坡中下游以分散的下降泉形式排泄。在播扎斷層、菱角塘斷層、普宜斷層和阿市斷層的升降運動，以及溪溝切割含水層的共同作用下，將系統(tǒng)進一步分割成6個次級地下水系統(tǒng)(圖1)。

2 數(shù)據(jù)采集及研究分析

研究數(shù)據(jù)主要通過地面調(diào)查、水文地質(zhì)鉆探、抽水試驗、長期動態(tài)監(jiān)測、地球物理勘探和測井等手段，共獲取天然水點128個、鉆孔7個、地球物理勘探線14條、測井2處、流量動態(tài)監(jiān)測站7處資料。

本文通過對泉流量、泉口高程、鉆孔水位、鉆孔涌水量、地球物理勘探及測井等數(shù)據(jù)進行整理分析，研究地下水系統(tǒng)在垂向上的巖溶發(fā)育、巖溶含水介質(zhì)空間和富水性等特征。垂向上，巖溶山區(qū)的地下水、巖溶發(fā)育及含水介質(zhì)空間等均具有分層特征。

2.1 巖溶發(fā)育的分層性

經(jīng)統(tǒng)計分析，區(qū)內(nèi)7口水文地質(zhì)鉆孔揭露的巖溶發(fā)育具有以下特征：靠近侵蝕基準面巖溶發(fā)育深度淺，多在65 m以內(nèi)；遠離侵蝕基準面地區(qū)的巖溶發(fā)育深度較大，包氣帶內(nèi)的巖溶較發(fā)育，潛水面以下的巖溶亦以多在50 m以內(nèi)(圖2)。

圖2 鉆孔垂向巖溶分布圖

2.2 地下水分布的分層性

2.2.1 宏觀上地下水垂向分層特征

在宏觀上，地下水系統(tǒng)的天然出露點高程，在垂向上具有4個顯著的分層特征。

區(qū)內(nèi)地下水出露的128個水點分布規(guī)律：1 000～1 200 m高程段，出露點數(shù)82個、流量178.08 L/s；1 200～1 300 m高程段，出露點數(shù)23個、流量43.20 L/s；<1 000 m和>1 300 m高程段，分別出露點數(shù)9個和14個、流量57.79 L/s和11.75 L/s；高程分布區(qū)出露的泉點少(圖3和圖4)。

圖3 泉點高程分布圖

圖4 泉點高程統(tǒng)計圖

2.2.2 鉆孔揭露地下水賦存的分層特征

研究區(qū)南西部的D55號鉆孔揭露：34～43 m段和53～64 m段，巖體破碎，溶蝕裂隙發(fā)育，涌水量呈急劇上升趨勢，增加量分別為2.1 L/s和3.5 L/s，為主要含水段；64 m以下，鉆孔涌水量未發(fā)生變化，巖石較完整(圖5)。垂向上，該區(qū)域內(nèi)的地下水賦存具有分層特征。

圖5 D55號鉆孔涌水量與孔深曲線圖

2.3 含水層富水性的分層性與分區(qū)性

2.3.1 垂向上，含水巖組富水性分層特征

區(qū)內(nèi)表層巖溶發(fā)育，出露多處表層巖溶泉。受河谷切割含水，地下水在岸邊排泄為巖溶山區(qū)的重要特征，而斜坡地帶的地下水位埋藏深度大，地下水位多與當?shù)氐那治g基準面略高。C159號鉆孔揭露初見水位90 m(高程1 240 m)，靜止水位125 m(高程1 205 m)，孔深115～145 m段的鉆孔涌水量急劇增大、孔深145～180 m段的鉆孔巖性完整、涌水量未有增大，與D55具有類似特征。

由此，含水巖組富水性分層特征顯著。自上而下，地下水賦存可劃分為：表層巖溶帶、季節(jié)性含水帶、含水帶；巖溶發(fā)育程度依次為：中等、強、弱；相應(yīng)的富水性則為：弱、中等、強、弱。

圖6 含水巖組富水性分帶圖

2.3.2 平面上，含水巖組富水性分區(qū)特征

地貌上，峰叢槽谷、溶丘谷地區(qū)的地下水富水性強于斜坡及斜坡溝谷地區(qū)(表1)。水系上，當?shù)孛矖l件相同時，靠近水系區(qū)的地下水富水性強；與河床高差越大、地下水富水性越小。

表1 鉆孔涌水量與各要素關(guān)系一覽表

含水巖組的富水性與斷層的關(guān)系偏弱，分析原因主要為：破碎的地形和發(fā)育的溪溝控制著區(qū)內(nèi)地下水多呈分散式徑流和排泄。

3 結(jié)語

貴州高原斜坡白云巖裸露區(qū)，斷層的升降運動，形成一個相對封閉的儲水構(gòu)造系統(tǒng)。垂向上，系統(tǒng)內(nèi)的巖溶發(fā)育、地下水分布和含水巖組富水性具有分層性；在地貌、水系的控制下，含水巖組富水性還具有分區(qū)性。鑒于該類區(qū)域的水文地質(zhì)特征，建議在斜坡地帶的峰叢槽谷或溶丘谷地、與地表水系高程小的區(qū)域作為地下水機井開采靶區(qū)，以解決農(nóng)村飲水安全問題。