張 果,許 模

(成都理工大學(xué)環(huán)境與工程學(xué)院,四川 成都 610000)

南盤(pán)江上游草海斷陷盆地巖溶水系統(tǒng)研究

張 果,許 模

(成都理工大學(xué)環(huán)境與工程學(xué)院,四川 成都 610000)

在西南巖溶山區(qū),分布著許多斷陷盆地,是主要的人口聚居區(qū)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展區(qū)。由特殊的地質(zhì)環(huán)境條件所決定,水資源時(shí)空分布不均,每當(dāng)旱季或遇上干旱年,工農(nóng)業(yè)和生活用水緊缺,制約著當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展。以南盤(pán)江上游草海斷陷盆地為例,揭示斷陷盆地巖溶水賦存規(guī)律,為斷陷盆地巖溶水開(kāi)發(fā)利用提供依據(jù)。

草海斷陷盆地;巖溶水;子系統(tǒng)

在西南巖溶山區(qū)連綿不絕的群山之間,鑲嵌著許多周?chē)江h(huán)繞、中間為新生界沉積的盆狀地形,這就是通常所說(shuō)的斷陷盆地[1]。

斷陷盆地由于自然資源和環(huán)境條件優(yōu)越,多為當(dāng)?shù)卣?、?jīng)濟(jì)、科技和文化中心、人口集中,是實(shí)施西部發(fā)開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略的重要地區(qū)。但巖溶石山地區(qū),氣候類(lèi)型主要為亞熱帶季風(fēng)氣候,斷陷盆地多分布于各級(jí)高原面或溶蝕臺(tái)面上,其高程大大高于個(gè)大江河水面,由其特殊的地質(zhì)環(huán)境條件所決定,水資源時(shí)空分布不均,每當(dāng)旱季或遇到干旱年,農(nóng)業(yè)用水緊缺,工業(yè)和生活用水嚴(yán)重不足,制約著當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展[1]。斷陷盆地內(nèi)賦存于巖溶化碳酸鹽巖體中的地下水 -巖溶水,分布廣泛、資源量大、水質(zhì)優(yōu)良、富水性強(qiáng)、水質(zhì)水量較穩(wěn)定,在很大程度上彌補(bǔ)了地表水資源的缺陷,歷來(lái)是地下水資源勘查和開(kāi)發(fā)利用的主要對(duì)象。因此,研究斷陷盆地巖溶水賦存規(guī)律,指導(dǎo)科學(xué)地尋找和合理地開(kāi)發(fā)利用巖溶水資源,有著重要的社會(huì)經(jīng)濟(jì)意義。本文以南盤(pán)江上游草海巖溶斷陷盆地為例,分析研究斷陷盆地的巖溶水系統(tǒng),揭示巖溶水的賦存規(guī)律,為斷陷盆地區(qū)巖溶水資源的勘查和開(kāi)發(fā)利用提供依據(jù)。

1 草海盆地地質(zhì)環(huán)境條件

草海盆地,位于中國(guó)昆明市宜良縣西南部,距離宜良縣城 10 km,E103°1′-103°6′,N 24°50′-24°56′,長(zhǎng)條形 ,沿南北向斷裂延伸,寬 2.0～7.0 km,長(zhǎng) 14.5 km,全部面積61 km2(圖 1)

圖1 草海斷陷盆地水文地質(zhì)圖

草海盆地屬于滇東南高原低中山地貌,地勢(shì)起伏較大,四面環(huán)山;屬北亞熱帶季風(fēng)氣候,夏無(wú)酷暑,冬無(wú)嚴(yán)寒,年平均氣溫 16.3℃,夏季平均氣溫 28℃,冬季平均氣溫 12℃,年平均日照 2 177.3小時(shí),年平均降雨量 1 040 mm,年平均相對(duì)濕度 75%,全年無(wú)霜期 260天左右。

南北向斷裂為盆地形成的控制性斷裂,北西向小斷裂限制了盆地的規(guī)模。盆地內(nèi)地層涉及震旦系燈影組(Zbdn),寒武系下統(tǒng)的漁戶(hù)村組 (∈1y)、筇竹寺組 (∈1q)、滄浪鋪組(∈1c)、龍王廟組 (∈1l),中統(tǒng)的陡坡 寺組 (∈2d)、雙龍 潭組(∈2s),志留系的馬龍群組(S2m)以及二疊系的棲霞茅口組(P1q+m)和峨眉山組(P2β)。區(qū)內(nèi)上覆第四系松散堆積的基底,厚度可達(dá) 19m,含少量孔隙潛水。區(qū)內(nèi)基巖含水介質(zhì)依次為可溶性較好的棲霞茅口組厚層灰?guī)r和燈影組白云巖夾灰?guī)r,可溶性較差的龍王廟組、馬龍群組白云巖含頁(yè)巖、砂巖,隔水性極強(qiáng)的峨眉山組玄武巖和筇竹寺組、滄浪鋪組頁(yè)巖、粉砂巖夾石英砂巖(2)。

圖2 草海系統(tǒng)水循環(huán)系統(tǒng)構(gòu)成圖

2 水循環(huán)系統(tǒng)構(gòu)成及特征

草海盆地巖溶水系統(tǒng)是南盤(pán)江流域的一個(gè)獨(dú)立小分支,西為陽(yáng)宗海流域和南盤(pán)江流域的分水嶺,東臨南盤(pán)江,南北為南盤(pán)江流域的局部分水嶺。盆地四面環(huán)山,中間低洼,在周?chē)鷰r溶山區(qū)接受降雨補(bǔ)給后,順著斷裂、可溶巖層向盆地中央運(yùn)移,匯集到草海(1 861m)中。根據(jù)區(qū)內(nèi)流域溪溝的匯集特征,結(jié)合區(qū)內(nèi)地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、水文特征等將區(qū)內(nèi)水循環(huán)系統(tǒng)劃分為三個(gè)子系統(tǒng):即大老包子系統(tǒng)(Ⅰ)、大凹子子系統(tǒng)(Ⅱ)及小武家莊子系統(tǒng)(Ⅲ)(見(jiàn)圖 2)。

2.1.1 大老包子系統(tǒng)(Ⅰ)

該子系統(tǒng)為草海盆地的東部匯水單元,北起梨花莊 -李子箐,南到大老包 -茨塘,東側(cè)以煙墩山 -大老包一線(xiàn)為界,面積 13 km2。該子系統(tǒng)北邊梨花莊 -李子箐一帶山區(qū)大面積裸露寒武系滄浪鋪組(∈1c)和筇竹寺組(∈1q)的非可溶巖,接受降雨補(bǔ)給后,下滲量較少,絕大部分以地表徑流的形式匯集到山間溝谷中,流向草海;大箐 -煙墩山 -大老包 -茨塘一帶山區(qū)的巖性組合是可溶巖中夾雜非可溶巖條帶,標(biāo)高在 1 950m以上。地表巖溶洼地較發(fā)育,有落水洞出露,負(fù)地形出露面積約 0.4 km2。在山區(qū)接受補(bǔ)給后,主要以地下徑流的方式匯入草海。根據(jù)資料調(diào)查,在大箐東北方向 500 m處,由于山間溝谷切割含水層,有泉點(diǎn)出露,流量為 12 L/s,出露高程為 1 890m。

2.1.2 大凹子子系統(tǒng)(Ⅱ)

該子系統(tǒng)為草海系統(tǒng)的西北部匯水單元,南部以倒石頭組(P1d)和玄武巖組(P2β)的交接帶為隔水邊界,西至南盤(pán)江和陽(yáng)宗海的地表分水嶺黑龍山-大凹子一線(xiàn),面積 7 km2。該系統(tǒng)的巖溶山區(qū)大面積出露棲霞茅口組(P1q+m)灰?guī)r,標(biāo)高在 1 900m以上,地表巖溶較發(fā)育,洼地密度一般 1～3個(gè)/km2,地勢(shì)平坦,能大量吸收降雨補(bǔ)給,地表泉水溪河少見(jiàn),是草海盆地地下水系統(tǒng)的重要補(bǔ)給區(qū)。該子系統(tǒng)中北西向小斷裂發(fā)育,地下水徑流在受到東面寒武系滄浪鋪組砂頁(yè)巖的隔水作用時(shí),順著小斷裂流向草海。

2.1.3 小武家莊子系統(tǒng)(Ⅲ)

小武家莊子系統(tǒng)(Ⅲ)是草海系統(tǒng)的西南部匯水單元,西起黑阱梁子 -塘老爺墳 -老寶山,東南至小武家莊 -文子洞-茨塘一帶的寒武系砂頁(yè)巖為界,呈南北條狀發(fā)育,面積41 km2。該子系統(tǒng)處在梁家莊向斜上,穿越白石巖 1#逆斷層和白石巖 2#逆斷層。梁家莊向斜核部是 P2β玄武巖蓋層,隔水性很好,翼部是 P1q+m灰?guī)r和白云巖。根據(jù)鉆探資料顯示,由于 P2β玄武巖的阻滯作用,其下伏 P1q+m灰?guī)r、白云巖中巖溶水具承壓性,地下水頭高近 200m,在可溶巖與非可溶巖接觸帶巖溶水極為發(fā)育,儲(chǔ)量較大。系統(tǒng)南部 P2β蓋層被北西向小斷裂切割的位置有泉點(diǎn)出露,流量為 4L/s,出露高程為 2 280m。由于受東南邊寒武系砂頁(yè)巖的阻隔作用,該段地勢(shì)上南高北低,該子系統(tǒng)中的巖溶水沿著白石巖 1#逆斷層、白石巖 2#逆斷層和 P1q+m和 Zbdn可溶巖層向北流動(dòng),補(bǔ)給草海。

3 草海盆地水資源估算及開(kāi)發(fā)前景分析

以裸露型巖溶山區(qū)為主,草海盆地巖溶水補(bǔ)給來(lái)源主要是大氣降雨,接受降雨補(bǔ)給量決定了草海盆地中的水資源量。系統(tǒng)的巖性、構(gòu)造、地貌等決定了接受補(bǔ)給形式主要為垂直巖溶形態(tài)直接滲入。

現(xiàn)利用降雨入滲法,對(duì)大老包子系統(tǒng)(Ⅰ)、大凹子子系統(tǒng)(Ⅱ)、小武家莊子系統(tǒng)(Ⅲ)的降雨補(bǔ)給量進(jìn)行估算(見(jiàn)表 1)。

利用年均降雨量計(jì)算出降水滲入補(bǔ)給量為Q:

式中:Q為降水滲入補(bǔ)給量(m3/d);α為降雨入滲系數(shù);A為多年平均降雨量(mm);F為計(jì)算塊段面積(km2)。宜良的年均降雨量為 1 040mm。

表1 各子系統(tǒng)降雨入滲補(bǔ)給量

由上表可知草海盆地的水資源量估算值為 13 392 m3/d,在三個(gè)子系統(tǒng)中小武家莊子系統(tǒng)的水資源估算量最大。由于受到斷塊和隔水層夾持,P1q+m和 Zbdn含水層組呈條帶狀分布,有較大的儲(chǔ)存資源量;同時(shí) 在盆地周?chē)絽^(qū)水位埋深較大,水量相對(duì)較小;在盆地中央儲(chǔ)存的水量較大。在這些地方,可布井開(kāi)采,充分利用地下水資源調(diào)節(jié)枯季水資源短缺狀況作用。

4 結(jié)論

綜上所述對(duì)草海盆地巖溶水的認(rèn)識(shí):盆地主要在周?chē)鷰r溶山區(qū)接受降雨補(bǔ)給,順著可溶巖層或者斷裂流向盆地中央,匯入草海;周?chē)絽^(qū)水位高、埋深大,水量相對(duì)較少,盆地中央水位低、埋深淺,儲(chǔ)存水量較大,可布井開(kāi)采,充分利用地下水資源起枯季調(diào)節(jié)作用。

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Study on Karst Water System of Caohai Fault Basin in the Upper Nanpan River

ZHANG Guo,XU M o
(Environment and engineering school,chengdu Technidogy and science University chengdu 610000,Sichuan)

In the southwestmountain,there are many fault basins.They are the important population section and econom ic development zone.Becauseof the specia l geological environment,the water resources is inhomogeneous in tempora l and spatial distribution.Encountering d rought season and arid year,water shortage for industry agricu lture and domestic is severe.This is a restrictive factor to the local economic development.This paper,taking Caohai fault basin in the upper nan pan river for examp le,dissects the occurrence regularity of Karstwater system in the fault basin,p rovides evidence for the Karst water exploitation in the fau lt basin.

Caohai fau ltbasin,Karstwater and subsystem

P641.134

A

1004-1184(2011)01-0025-02

2010-08-26

張果(1985-),女,河南南陽(yáng)人,在讀研究生,主要從事環(huán)境地質(zhì)、工程地質(zhì)研究工作。