乌蒙山以礼河流域岩溶地下水富集特征及供水意义研究.pdf

乌蒙山以礼河流域岩溶地下水富集特征及供水意义研究邓国仕，岑鑫雨，唐业旗，钟金先（中国地质调查局成都地质调查中心,四川成都610218）摘要：岩溶地下水是乌蒙山集中连片贫困区内居民生产生活的主要水源，归纳区内地下水富集特征并探讨岩溶地下水的供水意义对于当地地下水资源勘察和开发利用具有重要的现实意义。文章针对乌蒙山以礼河中上游区域，基于现场水文地质调查，对水样进行采样和测试，并结合地下水天然资源量的计算方法，归纳总结了研究区内岩溶地下水的富集特征，并结合富水程度、供水条件和水质特征三个方面探讨了岩溶水的供水意义。研究得到以下结论：（1）研究区内岩溶地下水的富集特征可归纳为五种类型：断裂导水带、断裂溶蚀谷、条带溶蚀谷、褶皱溶蚀谷、阻水接触带；（2）富水块段内地下水化学类型以 Na-HCO3型和 CaMg-HCO3型为主，水质整体较好，IIII 类水占比为 79%，超标指标主要为硝酸盐和耗氧量；（3）各富水块段地下水的天然补给量和排泄量分别为 329.714512.4万 m3a1和 4.61308.4 万 m3a1，排泄量占补给量比值为 0.3%15.5%，区内地下水资源剩余开发潜力较大；（4）断裂溶蚀谷、条带溶蚀谷和阻水接触带供水意义显著，其余富水块段在不同程度上受限于水资源时空分配不均、不具备供水条件、水质较差等情况，其供水受到影响。关键词：岩溶地下水；富集特征；供水意义；乌蒙山地区中图分类号：P641.134文献标识码：A文章编号:10014810（2023）04068514开放科学（资源服务）标识码（OSID）：0引言乌蒙山地区是我国西南的典型集中连片贫困区，该区域缺水问题严峻，解决吃水用水难题被纳入了脱贫的硬性指标12。碳酸盐岩在该区域广泛分布，岩溶地下水是当地居民生产生活的最主要水源之一34。由于岩溶发育的不均匀性和新生代地壳大幅度抬升造成的岩溶发育深度增加，导致岩溶水时空分布极不均匀，开采、利用地下水非常困难，因此摸清岩溶水的富集规律，对于地下水资源勘查和开发利用具有重要的现实意义56。岩溶地下水富集特征的归纳总结工作受早期的蓄水构造理论启发，其工作思路主要基于对地质构造特征和水文地质特征的综合概括79。在我国北方地区，岩溶水以相对独立的单元进行循环，相关研究将其初步划分出 119 个子系统，并概括为 5 个大类的系统结构模式10。此外，针对天山北麓和鲁中南地区，相关研究深入探讨了构造模式特征和新构造运动对水循环特征和地下水流场的控制作用1112。针对蓄水构造和岩溶地下水赋存特征的研究为勘察定井工作提供了坚实的理论依据，随着技术方法的更新，上述理论与物探方法的结合，大大提高了定井资助项目：中国地质调查局地质调查项目（DD20211381）第一作者简介：邓国仕（1981），男，教授级高级工程师，主要从事水文地质环境地质调查研究工作。E-mail：。通信作者：岑鑫雨（1994），女，博士，工程师，主要从事岩溶水文地质与水资源调查研究工作。E-mail：。收稿日期：20230120第42卷第4期中国岩溶Vol.42No.42023年8月CARSOLOGICASINICAAug.2023邓国仕，岑鑫雨，唐业旗，等.乌蒙山以礼河流域岩溶地下水富集特征及供水意义研究J.中国岩溶，2023，42（4）：685-698.DOI：10.11932/karst20230405准确率1316。我国西南岩溶区降雨量虽然整体大于北方地区，但蒸发量较大、水资源时空分配极不均匀等特征仍然对水资源保障工作造成巨大风险1718。相关研究细致归纳了广西峰丛平原区、贵州高原斜坡和深切河谷区以及云南石山地区的岩溶水赋存规律，并初步进行了岩溶水系统的资源量评价工作1922。在滇东乌蒙山地区，由于岩溶地下水空间分布不均且开发利用条件不足，深部地下水的利用受到明显限制，仅能通过合理开发表层岩溶带地下水来解决当地用水需求2324。岩溶地下水富集特征的研究可以有效助力圈定水资源开发靶区，但在地下水由储量概念真正转化为可有效利用的资源过程中，水质水量特征和供水条件则深刻影响着岩溶地下水的供水意义。据此，本文以乌蒙山以礼河流域中上游区域为研究对象，归纳总结岩溶地下水的富集特征并分别计算各类模式的水资源量，结合水样的采集与测试评价地下水的水化学和水质特征，最后综合富水程度、供水条件和水质特征三个方面探讨岩溶泉的供水意义，该研究成果为保障贫困缺水区的用水安全提供理论基础。1研究区概况1.1气象水文研究区地处乌蒙山滇东北地区以礼河流域中上游，主要位于云南省曲靖市会泽县。以礼河流域地处低纬度高原区，属中亚热带、温带及寒带共存的立体气候类型区。年平均气温 13.2；最高达 30.5；最低为5.3。研究区年均降水量为 817.7mm，全年干雨季分明，降水量主要集中在 510 月，10 月翌年 4 月降雨日数及降雨量均较少。以礼河为金沙江右岸的一级支流，全长 122km，流域面积 2622.77km2，发源于会泽县待补镇野马川车鲁箐，源头海拔 3080m，于会泽县与巧家县交界注入金沙江。以礼河共有支流 59 条，年径流量 12.2 亿 m3。1.2地形地貌以礼河流域南北高，南部最高海拨 3857m，北部最高海拨 3905m，最低处为以礼河和金沙江汇合口，海拨 636m。境内山高坡陡，沟谷纵横，多呈“V”型峡谷，沟谷平均坡度约 35。研究区地貌类型以山地地貌为主，其次为盆地地貌。根据表面形态和成因，以礼河流域可划分为中高山构造侵蚀溶蚀地貌区（碳酸岩、碎碎屑岩及玄武岩分布区）、中高山侵蚀地貌区（玄武岩及碎屑岩分布区）及构造山间盆地（会泽盆地）。1.3地质构造研究区位于川滇经向构造体系之绿汁江小江南北构造带东缘与其东侧滇东多字型构造交界处，构造线方向主要为近 SN 向和 NE 向，褶皱和断裂均较发育，变形程度不均。研究区特有的构造应力场和所处的大地构造部位决定了全区的构造格局，主要表现为断裂以压性、压扭性为主，褶皱向斜宽缓，背斜紧凑。研究区中北部会泽盆地为一典型的断陷盆地，其北部和南部分别为北东向桃园断层和近东西向会泽断层，断层性质均为压扭性，主要出露地层为二叠系玄武岩和灰岩，上覆全新世松散岩类25。在研究区南部待补镇近平行分布北东向构造雨碌断层、待补断层、舍居河背斜和二道平向斜，主要出露地层为震旦系白云岩、二叠系玄武岩和灰岩以及三叠系灰岩和砂岩。在研究区西南部菁坪村分布近南北向菁坪背斜，主要出露地层为二叠系玄武岩和灰岩以及三叠系灰岩和砂岩。1.4水文地质本文研究区为以礼河流域中上游，主要位于会泽县境内，研究区边界除北部边界为会泽县与巧家县县界外，其余边界均以地表分水岭为界，研究区水文地质简图如图 1。根据区内地层岩性、地质构造及水动力条件，将地下水划分为松散岩类孔隙水、碎屑岩类孔隙裂隙水、碳酸盐岩类裂隙溶洞水、岩浆岩变质岩类裂隙水等四个类型。在此基础上，将碎屑岩类孔隙裂隙水和碳酸盐岩类裂隙溶洞水分别进一步划分为四个和三个亚类（图 1）。松散岩类孔隙水主要分布于会泽盆地以及岩溶槽谷和缓丘洼地中间的河谷地带；碎屑岩类孔隙裂隙水主要分布于老厂乡、会泽盆地南北部和新街乡；碳酸盐岩裂隙溶洞水主要广泛分布于会泽盆地及其南部；岩浆岩变质岩类基岩裂隙水以玄武岩裂隙孔洞水为主，在区内以面状特征广泛分布。区内地下水的补给来源主要为大气降雨，少部分来自于地表水入渗，受地形地貌影响，研究区北部及南部的地下水分别向南、向北形686中国岩溶2023年成地下径流，随后以泉或泉群的形式排泄于会泽盆地、或就近排泄于溪沟与河流。2研究方法2.1水文地质调查对乌蒙山地区以礼河流域中上游及重点区曲靖市会泽县分别开展了 110 万和 15 万的水文地质调查工作，调查面积分别为 1400km2和 450km2，查明了研究区水文地质条件、地下水资源分布及其开发利用状况，以及与地下水相关的环境地质问题。现场水文地质调查及分析工作是岩溶地下水富集特征归纳总结的基础，通过对岩溶含水岩组的空间展布及其组合形态、构造控水机制、地形地貌的综合分析，在研究区划分出五类地下水富集特征形式，分别为断裂导水带、断裂溶蚀谷、条带溶蚀谷、褶皱溶蚀谷和阻水接触带。随后基于上述分类，在每一类富集特征中圈定富水块段，并分别对其水质和水资同位素监测点简分析监测点全分析监测点县域边界分水岭边界、松散岩类孔隙含水岩组二、碎屑岩类孔隙裂隙含水岩组砂(砾)岩孔隙裂隙含水亚组砂(砾)岩夹页(泥)岩孔隙裂隙含水亚组页(泥)岩夹砂(砾)岩孔隙裂隙含水亚组碳酸盐岩夹碎屑岩裂隙溶洞含水亚组碎屑岩夹碳酸盐岩裂隙溶洞含水亚组玄武岩裂隙孔洞含水亚组5010 km三、岩浆岩变质岩类裂隙含水岩组页(泥)岩隔水亚组三、碳酸盐岩类裂隙溶洞含水岩组碳酸盐岩裂隙溶洞含水亚组图1研究区位置及水文地质简图Fig.1Locationandthehydrogeologicalsketchofthestudyarea第42卷第4期邓国仕等：乌蒙山以礼河流域岩溶地下水富集特征及供水意义研究687源量进行评价。2.2水样采集与测试为研究乌蒙山以礼河流域中上游各富水块段的地下水水质特征，于 2020 年 5 月至 8 月采集水样133 件，其中全分析样 40 件，简分析样 93 件，采样点分布如图 1 所示。采样过程严格按照规范标准进行，并现场测定了水温、pH、TDS 等指标，所有测试水样阴阳离子电荷平衡误差均在 5%以内。2.3地下水资源量计算在归纳总结地下水富集特征的基础上，综合考虑分水岭展布、含水岩组的空间分布及组合关系、断层及褶皱的空间形态、泉点汇水面积等因素，圈定各泉点或泉群对应的富水块段。采用降雨入渗系数法计算地下水的天然补给量26：Q补=FHQ补FH式中：为降雨入渗补给地下水量（万 m3a1）；为降雨入渗系数（）；为泉域面积（km2）；为研究区多年平均降水量（mma1）。采用总排泄量法计算地下水的天然排泄量27：Q排=ni=1QiQ排Qiin式中：为地下水总排泄量（万 m3a1）；为第 个地下水排泄点的流量（万 m3a1）；为地下水排泄点总数。3结果与讨论3.1岩溶地下水富集特征3.1.1断裂导水带（I）断裂导水带地下水富集区主要分布于研究区南部待补镇咩则村的干龙洞暗河（I-1，图 2（a）(b)）以及会泽盆地西北部的龙泉寺暗河（I-2，图 2（c）(d)），该类型富集特征的形成机制主要包括二叠系阳新组（P2y）中厚层较纯灰岩常作为良好的地层条件，与地下水流向小角度相交的断裂破碎带为管道型岩溶水流通道提供了较好的初始发育条件，岩溶洼地与漏2 7002 5002 4002 3002 2002 1002 000c.0a.500 m01 000 m高程/m高程/mABQQABP2yP2y0500 mP3eP3eYL131HZ0022 6002 5002 4002 3002 2002 1002 000b.d.0200 m可溶岩岩浆岩岩溶管道与管道水流碎屑岩松散岩类地下径流地表径流断层泉点集中入渗图2断裂导水带富集特征平剖面示意图Fig.2Profileofenrichmentcharacteristicsinthefault-conductingzone688中国岩溶2023年斗以及斜坡地貌有利于降雨的集中入渗和地表径流汇流补给。断裂导水带富集区中的地下水多为近源补给，地下水流在岩溶管道中径流迅速，暗河排泄流量与降雨量相关性较高，动态变化大，旱季流量较小甚至断流。3.1.2断裂溶蚀谷（II）断裂溶蚀谷地下水富集区主要分布于研究区南部的哨排村（II-1，图 3（a）（b）和待补镇（II-2，图 3（c）（d），该类型富集特征的形成机制主要为震旦系至二叠系的地层提供了可观的岩溶储水空间，断裂错动可溶岩地层后，沿断裂走向发育的溶蚀沟谷为岩溶水提供了良好的排泄条件。断裂溶蚀谷富集区中的地下水主要受坡地降雨入渗面状补给，地下水流在裂隙溶隙介质中运移，于断裂溶蚀谷低洼处排泄，岩溶泉流量动态相对稳定，雨季流量约为旱季的 2至 3 倍，无断流现象。3.1.3条带溶蚀谷（III）条带溶蚀谷地下水富集区主要分布于研究区东部的新街回族乡（III，图 4），该类型富集特征是由分布于侏罗系和三叠系碎屑岩之间的三叠系关岭组上段（T2g2）可溶岩条带的溶蚀形成。条带溶蚀谷富集区中的地下水主要受降雨在碎屑岩地区的面状入渗补给，地下水在表层风化带的孔隙和裂隙中渗流，于地势较低的可溶岩条带处排泄，岩溶泉流量动态相对稳定，雨季流量约为旱季的 2 至 4 倍，常年不断流。3.1.4褶皱溶蚀谷（IV）褶皱溶蚀谷地下水富集区主要分布于研究区南部待补镇菁门村和大菜园村，可进一步细分为背斜溶蚀谷（IV-1，图 5（a）（b）和向斜溶蚀谷（IV-2，图 5（c）（d），该类型富集区的核部均为可溶岩地层。背斜溶蚀谷核部地层为震旦系灯影组（Z2d）白云岩，由核部至翼部依次分布寒武系至二叠系地层，其中泥盆系和石炭系多分布可溶岩地层，降雨入渗后主要沿表层风化溶隙和裂隙径流，于核部低洼排泄。向斜溶蚀谷核部地层为三叠系嘉陵江组（T1j）泥灰岩，其两翼分布飞仙关组（T1f）砂岩，地下水主要沿孔隙和裂隙径流，汇入可溶岩地层后排泄于沟谷。a.C高程/m2 8002 7002 6002 5002 4002 3002 200CYL158b.P2yP2yP3eZ2dD-C0200 m01 000 m2 000 m0DD高程/mYL166YL3032 7002 6002 5002 4002 3002 200P2yZ2dZ2dD-CD-C0 500 md.可溶岩地下径流断层泉点裂隙岩浆岩碎屑岩松散岩类Nc.图3断裂溶蚀谷富集特征平剖面示意图Fig.3Profileofenrichmentcharacteristicsinthefaultdissolutionvalley第42卷第4期邓国仕等：乌蒙山以礼河流域岩溶地下水富集特征及供水意义研究6893.1.5阻水接触带（V）阻水接触带地下水富集区主要分布于会泽盆地西缘及北缘，该类型富集特征主要是由大面积的灰岩补给径流区与阻水接触界面排泄带组成，界面类型在会泽盆地边缘主要表现为断层及可溶岩与第四系沉积物接触面的组合（V-1，泉 YL413、泉 HZ009、HZ016），以及可溶岩与非可溶岩接触面（V-2，泉HZ243）。大面积分布且具有良好入渗条件的灰岩裸露区是该类型地下水富集区中最主要的补给区，地下水经溶蚀裂隙径流，随接触界面在地表呈线状排泄。由于补给面积与含水层体积均较大，地下水资源量相对丰富，泉流量最大可达 215L/s（图 6（b），泉E2 700高程/m2 6002 5002 4002 3002 2002 1002 000YL411T1T2gJ2-T30b.500 mYL412E可溶岩地下径流断层泉点裂隙岩浆岩碎屑岩松散岩类01 000 ma.图4条带溶蚀谷富集特征平剖面示意图Fig.4ProfileofenrichmentcharacteristicsinthestripdissolutionvalleyF高程/m3 8003 6003 4003 2003 0002 8002 6002 400P3eCDDYL309Z2dCF0b.500 m可溶岩地下径流断层泉点裂隙岩浆岩碎屑岩松散岩类01 000 ma.c.01 000mG高程/m3 6003 5003 4003 3003 2003 1000 200 mGTi jT1 fT1 fd.YL176图5褶皱溶蚀谷富集特征平剖面示意图Fig.5Profileofenrichmentcharacteristicsinthefolddissolutionvalley690中国岩溶2023年YL413）；此外，由于径流与排泄条件均较好，泉点流量动态变幅相对其它类型富集特征略大，雨季流量可达旱季流量的 4 至 20 倍，无断流现象。3.2富水块段水质特征研究区内采集水样的检测结果汇总如表 1，对于各类地下水富集特征，分别计算各项检测参数的样本均值及变异系数，以展现参数的整体特征及分布情况。此外，基于参数获取各富集特征中的地下水类型及质量分级情况，并将各水样的水化学数据投绘与 Piper 三线图中（图 7）。综合分析可知，各富水块段中地下水均呈弱碱性，地下水中阴离子为重碳酸根为主，阳离子以钾离子、钠离子、钙离子和镁离子为主。研究区内地下水水化学类型主要为 Na-HCO3型、K-HCO3型、CaMg-HCO3型和 Ca-HCO3型，少量水样为 CaNa-HCO3型和 NaMg-HCO3SO4型。断裂导水带富水块段（I）中，干龙洞暗河子区（I-1）均为 K-HCO3型，K+含量为 373618mg/L,推测来源于上游及附近菜地的化肥施用；而龙泉寺暗河子区（I-2）为 Na-HCO3型，其中 K+和 Na+含量均较高，推测主要受附近居民区的人类活动影响。断裂溶蚀谷富水块段（II）中的地下水化学类型包含 Na-HCO3型和 CaMg-HCO3型，其中哨排村子区（II-1）主要为 Na-HCO3型，而待补镇子区（II-2）均为 CaMg-HCO3型，结合图 3 分析可知，II-1 子区径流路径和汇水面积的规模均小于 II-2，地下水以就近补给、就近排泄为主；II-2 子区除两条近平行断裂外，还分布一核部为较纯白云岩的宽缓背斜，地下水径流条件好，径流路径较长。条带溶蚀谷富水块段（III）中地下水均为 CaMg-HCO3型，主要是由于该富水块段的补给区和径流区分布大面积的HH2 400高程/m2 3002 2002 1002 000b.c.0200 mYL413QP2y2 600HZ008HZ009Id.0500 mQI2 5002 4002 3002 2002 1002 0001 900高程/mP2lP2yCP2lCe.P2lP2yJJCHZ243HZ016Q2 6002 5002 4002 3002 2002 1002 0001 9000500 m高程/ma.可溶岩地下径流断层泉点裂隙岩浆岩碎屑岩松散岩类0500 m02 000 m图6阻水接触带富集特征平剖面示意图Fig.6Profileofenrichmentcharacteristicsinthewater-blockingcontactzone第42卷第4期邓国仕等：乌蒙山以礼河流域岩溶地下水富集特征及供水意义研究691表 1研究区地下水水质特征汇总表Table1SummaryofgroundwaterqualityinthestudyareaI(N1=3)II(N=8)III(N=4)IV(N=3)V(N=15)I-1(N=2)I-2(N=1)II-1(N=5)II-2(N=3)IV-1(N=1)IV-2(N=2)V-1检测参数2,3pH7.9/0.47.9/08.0/1.97.9/0.97.9/2.18.2/07.9/0.47.9/1.7K+495.5/24.780/013.1/122.61.0/12.80.9/330/022/10020.6/312.8Na+0/063.6/07.4/106.91.6/13.41.7/58.787/00.6/10020.7/145.6Ca2+0.3/6.50.6/09.6/196.449.8/14.739.1/8.70.2/00.4/53.252.4/96.7Mg2+0.5/100.4/05.4/193.125.0/11.59.5/17.70.3/00.1/9.19.2/152.5Cl2.3/2.63.4/03.2/106.53.1/15.31.9/811.2/02.5/22.97.2/76.7SO245.1/13.211.5/030.2/827.7/35.618.5/38.615/01.7/9.520.4/158.9HCO3155.7/0217.9/0196.1/13.8259.4/11.3148.7/8.2217.9/085.6/34.6246.1/33.1NO34/10.65.8/05.4/158.310.0/21.62.5/91.21.7/00/013.3/77.2TDS 139.8/1.3 199.3/0205.4/18.8221.1/11.6148.1/11.9190.8/074.4/32.4245.2/39.1地下水类型Na-HCO3Na-HCO3Na-HCO3(N=4)CaMg-HCO3(N=1)CaMg-HCO3CaMg-HCO3Na-HCO3Na-HCO3(N=1)CaNa-HCO3(N=1)Ca-HCO3(N=9)Na-HCO3(N=5)NaMg-HCO3SO4(N=1)地下水质量分级IIIIIIIII(N=4),IV(N=1)III(N=2),IV(N=1)I(N=1)II(N=1)III(N=1)IV(N=1)IVIIIII(N=11),III(N=1)IV(N=2),V(N=1)注：1N为样本数；2物化参数一栏中,pH无量纲，其余参数单位均为mgL1；3物化参数数据格式为：样本均值/变异系数（%）。Note:1Nrepresentssamplesize.Inthecolumnof2physicochemicalparameter,pHisdimensionless;theunitofotherparametersismgL1.Thedataformatof3physicochemicalparameterissampleaverage/coefficientofvariation(%)80%60%40%20%80%60%40%20%80%60%40%20%80%60%40%20%80%60%40%20%80%60%40%20%80%60%40%20%80%60%40%20%ClCaMgHCO3Na+KSO4+ClCa+MgSO4花纹-1-2-1-2-1-2-1富集模式代号图7富水块段水样水化学 Piper 图Fig.7Piperdiagramofthehydrogeochemicalcharacteristicsinwaterenrichmentblocks692中国岩溶2023年侏罗系和三叠系下统碎屑岩，地下水在孔隙和裂隙中的渗流伴随着一定程度的水岩作用。在褶皱溶蚀谷富水块段（IV）中，背斜溶蚀谷（IV-1）的 TDS 明显高于向斜溶蚀谷（IV-2），推测该现象主要受地下水流经地层数量的影响。阻水接触带富水块段（V）地下水类型主要为 Ca-HCO3型和 Na-HCO3型，碳酸岩盐的溶解提供了主要的离子来源。由表 1 可知，研究区内地下水质整体较好，I、II、III 类水占比约为 79%，IV 类水和 V 类水的超标指标主要为硝酸盐和耗氧量，位于富水块段 II-2 内的泉点 YL111 则表现为铅超标。从水质分布的空间特征来看，IV 类水和 V 类水主要分布于人口较密集的山间平原和断陷盆地，推测上述区域农业活动所使用的农药和化肥以及居民生活废水的排放是造成指标超标的主要原因。3.3富水块段水资源量评价3.3.1天然补给量在采用降雨入渗系数法计算富水块段的天然补给量时，首先基于区域地表分水岭、阻水断裂和流域边界在平面上的分布特征划分各岩溶水系统的平面边界28，划分结果见图 2 至图 6 的蓝色虚线，基于此计算得到的岩溶水系统面积统计如表 2。此外，考虑各富水块段的地层岩性及组合情况、岩溶发育程度、水文地质补径排条件、地形地貌和植被覆盖情况，参考类似及临近区域取值情况2930，得到的各块段降雨入渗系数取值统计如表 2。研究区多年平均降雨量数据来源于云南省气象局与会泽县气象局提供的19902019 年长序列大气降水资料，由于研究区均位于会泽县境内，故取统一值进行计算。由表 2 可知，位于研究区南部的待补镇断裂溶蚀谷富水块段（II-1）天然补给量最大，其次是会泽盆地阻水接触带（V）富水块段，上述两块段均具有较好的降雨入渗补给条件和较大的泉域补给面积。位于研究区东部的新街回族乡条带溶蚀谷虽然泉域面积较为可观，但受限于大面积出露的碎屑岩以及坡度较大的斜坡地貌，入渗系数整体较低，故天然补给量有限。此外，由于玄武岩和碎屑岩在补给区出露面积较大导致的低降雨入渗系数，以及有限的泉域面积，使得干龙洞暗河断裂导水带（I-1）和大菜园村向斜溶蚀谷（IV-2）富水块段天然补给量较少。3.3.2天然排泄量研究区内岩溶泉均属表层岩溶泉，其流量动态与降雨较为同步。此外，由于现场调查的泉流量为单次测量结果，故根据访问得到的泉流量年动态变幅对其它期的地下水流量赋值动态系数，然后全年流量求和得到富水块段的地下水天然排泄量，相关参数选取和计算结果如表 3。由于断裂导水带富水块段（I）泉点常年在旱季断流，无法根据当期测量流量赋值合理的系数，故无法计算其天然排泄量。由表 3 可知，会泽盆地阻水接触带（V）富水块段天然排泄量最大，主要是由于在盆地边缘沿会泽断层 一 线 出露 15 个 岩 溶 泉 点，且 整 体 流 量 较 大（0.190Ls1）；菁门村背斜溶蚀谷（IV-1）富水块段天然排泄量最小，是由于其泉域内仅调查到 1 个泉点，且其丰水期流量为 2.1Ls1。在得到富水块段天然排泄量和补给量的基础上，进一步计算排泄量占补给量的比值，可以分析得出各富水块段的地下水资源天然补排状态及开发利用潜力。由表 3 可知，研究区内泉点天然排泄量在降雨入渗补给量中的占比表 2研究区富水块段天然补给量计算参数取值及结果统计一览表Table2Valuesandresultsofcalculationparametersofthenaturalrechargeinwaterenrichmentblocks富水块段子区入渗系数泉域面积F/km2多年平均降雨量H/mmQ补/万m3a1II-10.332.22817.7599I-20.563.811744.6IIII-10.415.261763.5II-20.4936.2214512.4III0.1221.342094.0IVIV-10.374.611394.8IV-20.211.92329.7V0.5223.139835.0第42卷第4期邓国仕等：乌蒙山以礼河流域岩溶地下水富集特征及供水意义研究693整体较低，最高比例为 15.5%，最低仅为 0.3%，说明就地下水资源量而言，其剩余的开发潜力较大。3.4岩溶泉供水意义探讨岩溶地下水是我国具有重要意义的供水水源，在北方地区，岩溶地下水作为近三十个大、中型城市的主要供水水源31；在西南岩溶石山地区，岩溶含水层具有可观的储水和导水空间，赋存着丰富的地下水，同样因此具有较大的开发利用价值和供水意义32。在研究区所处的乌蒙山片区，岩溶地下水资源分布不均，受开采利用的条件限制，深部地下水的供水意义有限，只有通过合理开发利用浅部的表层岩溶水才能有效解决人畜饮水困难的问题。在综合前文的研究内容的基础上，本节对于研究区表层岩溶泉供水意义的探讨，主要从富水程度、供水条件和水质特征三个方面进行分析，分析结果汇总见表 4。断裂导水带富水块段（I）的水资源量对降雨量的变化非常敏感，年内分布不均，岩溶泉在旱季常常断流，因此就富水程度而言，其整体供水意义一般。在干龙洞暗河富水块段（I-1）区域，仅分布一户农户，暗河出口高程低于农户高程，且暗河出口位于河流右岸，地下水直接排泄进入河流，因此基本不具备天然的供水条件；在龙泉寺暗河富水块段（I-2）下游，分布人口较密集的村镇，地下水由暗河出口流出，经由水渠排泄最终汇入以礼河水系，具备良好的取水条件，对降雨具有一定的调蓄作用，此外，该块段地下水水质较好，因此具有一定的供水意义，较适合采用引、提、堵、蓄的方式进行开发利用33。断裂溶蚀谷富水块段（II）和条带溶蚀谷富水块表 3研究区富水块段天然排泄量计算参数取值及结果统计一览表Table3Valuesandresultsofcalculationparametersofthenaturaldischargeamountinwaterenrichmentblocks富水块段子区丰水期1平水期2枯水期3Q排/万m3a1Q排/Q补系数流量Ls1系数流量L/s系数流量Ls1IIII-13121.4*1.560.7140.47230.813.1%II-2357.68*1.528.84119.23109.60.7%III2.543.84*1.322.8117.5487.34.2%IVIV-122.1*1.21.2611.054.60.3%IV-23.527.4*1.814.0917.8351.115.5%VV-14721.12360.55*1180.281308.413.3%1丰水期为每年6月、7月、8月、9月；2平水期为每年3月、4月、5月、10月；3枯水期为每年1月、2月、11月、12月；*流量为调查实测流量1Wetseason:fromJunetoSeptember;2Normalseason:fromMarchtoMayandOctober;3Dryseason:fromJanuarytoFebruaryandfromNovembertoDecember.*Theflowistheactualmeasurementinthesurvey表 4各富水块段供水意义评价要素与评价结果一览表Table4Evaluationelementsandresultsofwatersupplysignificanceinwaterenrichmentblocks富水块段子区评价要素供水意义评价结果富水程度供水条件水质特征II-1水资源时空分配极不均，仅雨季富水不具备天然供水条件III类水，水质较好较差I-2水资源时空分配较不均，旱季易断流泉水经水渠流经居民区，具备天然供水条件III类水，水质较好较好IIII-1良好的补给条件和富水空间泉点位于用水户上方，自然引流条件较好绝大部分优于III类水，个别泉点为IV类水显著II-2IIIIVIV-1良好的补给条件和富水空间泉点自然引流用于居民生活和灌溉用水IV类水，耗氧量超标农业用水：较好居民用水：较差IV-2泉点高程较高，附近无用水户III类水，水质较好较差VV-1良好的补给条件和富水空间，地下水资源量丰富泉点自然引流用于居民生活和灌溉，且已修建蓄水设施大部分优于III类水，个别泉点为IV类水和V类水显著V-2694中国岩溶2023年段（III）具有良好的补给条件和储水空间，岩溶泉流量动态相对稳定，雨季流量约为旱季的 2 至 4 倍，无断流现象，富水程度较为理想。在哨排村、待补镇和新街回族乡，块段中泉点天然出露点基本位于用水户上方，自然引流条件较好。此外，上述块段地下水多优于 III 类水，仅个别为 IV 类水，水质整体较好，因此具有显著的供水意义，除引、提、堵、蓄以外，还可采用钻井开采利用岩溶水。褶皱溶蚀谷富水块段（IV）具有较好的补给条件和储水空间，岩溶泉流量动态相对稳定，无断流现象，富水程度较为理想。据现场调查，在背斜溶蚀谷（IV-1）出露的泉点被自然引流，部分作为生活用水，部分被用作农业灌溉；而向斜溶蚀谷（IV-2）的泉点出露高程较高（均大于 3250m），附近无居民和农田，泉点以自然排泄为主。此外，背斜溶蚀谷（IV-1）泉点水质为 IV 类水，主要表现为耗氧量超标；向斜溶蚀谷（IV-2）泉点均为 III 类水，水质相对较好。综上所述，受水质影响，背斜溶蚀谷（IV-1）富水块段的地下水可主要作为农业灌溉的供水水源，作为居民生活用水意义有限；而由于出露高程较高，附近无用水户，向斜溶蚀谷（IV-2）富水块段的供水意义较差。阻水接触带富水块段（V）分布大面积入渗条件较好的灰岩裸露区，储水空间大，地下水资源量丰富，岩溶泉流量动态较其它富水块段大，但基本无断流现象，因此富水程度非常理想。该块段泉点下游多为居民生活区和农田，可自然引流，且在一些流量较大的泉点处已修建一定规模的蓄水设施。此外，该块段泉点水质大部分优于 III 类水，个别为 IV 类和V 类水，整体水质较好，因此具有显著的供水意义，可同时考虑引、提、堵、蓄和钻井开采方式。4结论本文基于在乌蒙山以礼河流域中上游开展的水文地质调查、水样采集与测试以及地下水资源量计算等研究手段，归纳总结了该区域岩溶地下水的富集特征、评价了各富水块段的水质特征、计算了地下水资源的天然补给量和排泄量，并综合富水程度、供水条件和水质特征对岩溶泉的供水意义进行了探讨，主要得到以下结论：（1）受岩性组合、构造条件和地形地貌等因素的综合影响，研究区内岩溶地下水的富集特征可归纳为五种类型：断裂导水带、断裂溶蚀谷、条带溶蚀谷、褶皱溶蚀谷、阻水接触带；（2）研究区内各富水块段地下水均呈弱碱性，水化学类型主要为 Na-HCO3型、CaMg-HCO3型和 Ca-HCO3型。研究区内地下水质整体较好，I、II、III 类水占比约为 79%，IV 类水和 V 类水的超标指标主要为硝酸盐和耗氧量，农药化肥施用和生活污水排放是造成上述超标现象的主要原因；（3）研究区内各富水块段地下水的天然补给量和排泄量分别为 329.714512.4 万 m3a1和 4.61308.4万 m3a1，排泄量占补给量比值为 0.315.5%，区内地下水资源剩余开发潜力较大；（4）断裂溶蚀谷、条带溶蚀谷和阻水接触带富水块段地下水供水意义显著；其余富水块段在不同程度上受限于水资源时空分配不均、不具备供水条件、水质较差等情况，其供水受到影响。参考文献郭蕾蕾,魏良帅,黄安邦,舒勤峰.乌蒙山地区岩溶地下水流系统结构及其找水应用J.地质科技通报,2022,41（1）：146-156.GUOLeilei,WEILiangshuai,HUANGAnbang,SHUQinfeng.StructureofkarstgroundwatersystemanditswaterexplorationinWumengMountainareaJ.BulletinofGeologicalScienceandTechnology,2022,41（1）：146-156.1魏良帅,黄安邦,罗雲丰,贾逸,舒勤峰,和铭.乌蒙山昭通地区玄武岩地下水赋存规律及开发利用J.地质通报,2020,39（12）：1891-1898.WEILiangshuai,HUANGAnbang,LUOYunfeng,JIAYi,SHUQinfeng,HEMing.OccurrenceregularityandexplorationandutilizationofgroundwaterinZhaotongareaofWumengMoun-tainJ.GeologicalBulletinofChina,2020,39（12）：1891-1898.2洪涛,谢运球,喻崎雯,赵一,赵光帅,杨丽超.乌蒙山重点地区地下水水化学特征及成因分析J.地球与环境,2016,44（1）：11-18.HONGTao,XIEYunqiu,YUQiwen,ZHAOYi,ZHAOGuang-shuai,YANGLichao.HydrochemicalcharacteristicsstudyandgeneticanalysisofgroundwaterinakeyregionoftheWumengMountain,Southwestern ChinaJ.Earth and Environment,2016,44（1）：11-18.3钱康,张继,陈鹏,蒲文斌,陈贝贝,魏良帅.云南乌蒙山盘河地区地下水水化学及同位素特征J.地质通报,2022,41（7）：1291-1299.QIAN Kang,ZHANG Ji,CHEN Peng,PU Wenbin,CHENBeibei,WEILiangshuai.Hydrochemicalandisotopiccharacter-isticsofgroundwaterinPanheareaofWumengMountain,Yun-nanJ.GeologicalBulletinofChina,2022,41（7）：1291-1299.4第42卷第4期邓国仕等：乌蒙山以礼河流域岩溶地下水富集特征及供水意义研究695曹建华,袁道先,章程,蒋忠诚.受地质条件制约的中国西南岩溶生态系统J.地球与环境,2004,32（1）：1-8.CAO Jianhua,