貴陽市水文地質條件及環境效應研究

王中美，廖義玲，李明琴，張竹如

（貴州大學 資源與環境工程學院，貴陽550003）

貴陽市是貴州省的省會城市，處于喀斯特地區。隨著貴陽市社會經濟的發展，以及它本身復雜的水文地質條件，對城市環境的保護成了人們關注的重要問題之一。例如在貴陽市的西邊，由于地下水的開采而出現的降落漏斗群產生的城市環境水文地質問題；在主城區修建建筑物產生的基坑涌水、地表開裂、地面塌陷等城市環境工程地質問題；以及由于城市化、工業化的發展，產生的工業廢水和生活污水污染城市地下水環境問題等，都是應該特別關注的問題。然而，由于貴陽市復雜的水文地質條件，使得貴陽市這座高原山城，森林環繞，林木蒼翠，形成了寬1～7km，長逾70km的環城林帶，為貴陽市提供了綠色生態屏障，也為貴陽人提供了良好的居住環境。因此，應該對環城林帶進行保護，為林城貴陽創建生態文明城市提供保障。基于以上原因，本文將討論貴陽市水文地質條件及環境效應，從而認知并進一步保護這一珍貴的森林之城。

1 研究區環境地質背景

貴陽市處于云貴高原向東傾斜的過渡地帶，為一典型的巖溶盆地地貌。其盆地四周1 125～1 438m標高組成的山峰為云貴高原“山盆期”夷平面，也是區內次級河流的分水嶺。中心城區盆地最低處為噴水池，海拔1 000m，與四周山峰最大高差338m。地理位置為北緯26°11′00″—26°54′30″，東經106°27′20″—107°03′00″。氣候溫和，雨量充沛，年均氣溫15℃，相對濕度70%左右，年平均降水量1 174mm，降水多集中在4—10月，屬典型的亞熱帶季風濕潤氣候區。區內出露地層較齊全，除白堊系外，從奧陶系到第四系均有分布，地層分布以三疊系最廣，其次為二疊系。主要有碳酸鹽巖和碎屑巖，出露巖石類型以淺海臺地碳酸鹽巖（白云巖和石灰巖）為主，晚三疊世晚期以后均為陸相碎屑地層，且碳酸鹽巖與碎屑巖在垂向分布上具多層性，平面展布呈條帶狀相間。地下水含水巖系主要為石灰巖和白云巖以及碎屑巖。區內褶皺構造明顯，以南北向及北北東向為主，斷層裂隙十分發育，特別是貴陽市區及北部一帶，斷層裂隙縱橫交錯，地下巖溶裂隙及管道密集，成為地下水富水地帶之一[1]。同時研究區內植被比較豐富，多分布在盆地四周的碎屑巖地層區及碳酸鹽與碎屑巖地層互層區。

2 結果與分析

2.1 水文地質條件

貴陽市中心城區及其四周，碳酸鹽巖廣泛出露，斷層褶皺強烈，裂隙十分發育，地下水豐富。通過工程鉆孔揭露的水文地質資料表明，受貴陽向斜盆地儲水構造的影響，區內淺層地下水埋深較淺，通常不大于10m。碳酸鹽巖地層含水豐富，巖溶泉出露較多，加之與碎屑巖隔水層相間分布，地下水常在隔水層露頭處出露形成接觸泉。通過調查可知，在長坡嶺森林公園、小河藥用植物園、黔靈公園的七星潭、中天花園的月亮湖等都可見到濕地。研究區大量泉水的出露和濕地都表明貴陽盆地地下水豐富，埋藏淺，有利于植物的生長。

根據地表分水嶺，可以把研究區分成兩個完整的儲水構造單元。盆地東、北、西三面為阻水帶所包圍，構成一個完整的儲水構造。淺層地下水的補給方向，在盆地北部為自北而南，南部則自南而北。三橋—阿哈寨一帶，斷裂及大型節理發育，黔靈山、花溪壓性斷層及非巖溶層構成東部地下水匯集帶的阻水邊界，亦形成一個完好的儲水構造，西部廣大地區的地下水均匯集于此。在兩個儲水構造單元內地表水、地下水較發育，主要通過大氣降水補給。大氣降水降到地表一部分經過地表徑流補給各級支流，最后匯入南明河，另一部分通過包氣帶的滲入補給地下含水層，最后以泉水、地下河、濕地的方式排泄。區內發育的地表水、地下水分述如下。

（1）地表水。貴陽市位于長江水系和珠江水系的分水嶺地帶。桐木嶺以北屬長江水系，以南屬珠江水系。區內地表水系發育，主要河流有南明河、市西河、小車河、雅河、貫城河。南明河是區內最大的河流，發源于馬林西北的擺古附近，由城西南角流入城區，近東西向橫貫全城蜿蜒向北東流出。在本市境內長97 km，落差366m。平均比降3‰，平均流量13.8m3／s。

南明河中上游段河谷開闊，支流有小車河、市西河、雅河及貫城河。在流經城區前，水質均良好。如今河流上游已建成6座水庫，其中阿哈水庫、花溪水庫、松柏水庫為區內主要供水源。貴陽市的地表水資源，基本來源于降水形成的徑流量。年徑流深545～570mm，計算年均天然產水量為13.54億 m3[2]。

（2）地下水。貴陽市由于碳酸鹽巖與碎屑巖相間展布，地下水豐富，淺層地下水水位較高，因此城區內有多處泉出露及濕地。區內地下水類型主要為巖溶水，其次為基巖裂隙水，孔隙水少見。根據巖性及含水性的差異劃分為4個含水巖組。由調查數據可知，含水層的富水性評價結果見表1，綜合考慮三項指標，以枯季地下水徑流模數為主。地下水類型富水性評價指標見表2。區內地下水主要為由盆地四周向盆地中心徑流，北部大片山林匯水及沿巖溶漏斗、溶溝、裂隙、斷層滲入地下形成較為豐富的地下水。

貴陽市的地下水以巖溶水為主，占90%以上（C級儲量）。貴州省地質工程勘察院對城區約200km2范圍內的地下水進行初勘，提供可開采地下水資源為159 830.6m3／d（巖溶水占94%）。若按全市335個地下水天然露頭點計算，地下水平均年徑流量為3.5億m3，占水資源總量的26%[2]。2005年4月貴州大學對貴陽市及周邊約2 400km2范圍內的地下水資源普查表明，地下水天然資源量為6.92億 m3／a（189.7萬 m3／d）[3]。

表1 含水層的富水性評價

表2 地下水富水性評價指標

2.2 環境效應

2.2.1 生態環境效應 由于研究區內的降雨量大（年平均降水量1 174mm），降水多集中在4—10月，與植物生長幾乎同期，且淺層地下水埋藏較淺等氣候、水文地質條件等因素，為植物的生長提供有利條件。另外區內地層巖性也是使得貴陽市及周邊植被生長茂密的原因之一[4]，地層巖性與植被覆蓋情況見表3。貴陽市中心城區（云巖區、南明區）被四周的環城林帶包圍，其西北角為有名的黔靈公園，北部為植物園及其外圍林帶，東北部大片分布的是順海林場，東部有森林公園，南部有藥用植物園，西南角為南郊公園，西側七里沖有天然林帶；以上環城林帶總面積大于貴陽市中心城區。林帶以針葉林、闊葉林為主，主要有梓、樟、櫟、檀、松、杉、柚、白楊、油桐、灌叢等，林幽鳥鳴。因此，貴陽市被稱為“國家森林城市”，2007年連續第3次獲得“中國避暑之都”稱號，并在“全球避暑旅游名城2007口碑金榜”評選中，從全世界100多個城市中“脫穎而出”排名第9，超過夏威夷、溫哥華、悉尼等名城[5]。根據2004年數據統計顯示，貴陽市森林覆蓋率已達34.77%；城市綠地率達39.26%，城市綠化覆蓋率達40.47%[6]。市區四周群山環抱、林木蒼翠，寬1～7km，長逾70km的環城林帶，為貴陽市提供了綠色生態屏障。同時環城林帶的植物可以產生美化環境、調節氣溫、改善城市小氣候、凈化空氣、消減城市中的噪音等生態環境效應，為林城貴陽創建生態文明城市提供保障。

表3 貴陽市各地層巖性與植被覆蓋率

2.2.2 環境水文地質效應 研究區由于褶皺斷層發育，巖石破碎，碳酸鹽巖大面積出露，使得地下埋藏著豐富的地下水資源。隨著貴陽城市經濟的發展，供水的需求越來越大，地表水資源已經不能滿足需求，于是，大量開采地下水來滿足發展的需要。在開采地下水的過程中，由于缺乏統一規劃，各單位為了方便都就近打井取水，造成地下水開采井相對集中，開采量大，形成降落漏斗群，破壞水文地質結構，產生環境水文地質效應。如西邊的和尚坡、三橋地段。根據貴州省地質環境監測院的地下水環境監測2007年度報告可知，和尚坡地段年內有正常使用的生產井6眼，多為單位自備井，均為每日不定時抽水井。累計年開采量約為80.3萬m3／a，枯、豐水期降落漏斗的面積分別為2.30，1.76km2，漏斗中心水位位于3048號井。三橋地段年內正常使用的生產開采井6眼，3062號井為較大單位用水，為連續和每日定時抽水，其余生產井均為不定時抽水井。累計年開采量約為34.07萬 m3／a，枯、豐水期降落漏斗面積分別為2.26，2.06 km2，漏斗中心水位位于3062—3072號生產井之間。

2.2.3 環境工程地質效應 區內由于地下水埋深帶較淺，在工程建設中抽排地下水將可能產生地面開裂、地表塌陷等，同時在基坑開挖時將可能產生基坑涌水、垮塌等不良環境工程地質效應。

例如噴水池北邊的某大樓，在修建過程中，由于該場地巖溶地下水發育，使得人工挖孔樁施工比較困難，不得不邊抽水邊施工，就在抽水過程中出現了北邊路面的開裂、地表塌陷，張開的裂縫寬度大約2m。當時造成了交通中斷，幸運的是沒有造成人員傷亡事故。另外貴陽市延安中路某大廈在基坑開挖時產生基坑涌水、垮塌等不良工程地質問題。

圖1 ，Fe3＋，Mn2＋，F－濃度估值等值線

2.2.4 地下水環境污染效應 貴陽市由于褶皺斷層發育，節理裂隙縱橫交錯，地下巖溶裂隙及管道密集，為地下水的儲存和運移提供了良好的空間，同時也為污染物的遷移提供了良好的通路。由于工業廢水和人類生活污水的排放，使貴陽市地下水環境在不同程度上受到了污染和破壞，產生水環境污染效應。

根據近3a的水質檢測數據可知，貴陽市地下水受到了不同程度的污染，其中硫酸鹽、鐵離子（Fe3＋）、錳離子、氟化物（F－）、氨氮亞硝酸鹽、硝酸鹽、氯化物（Cl－）等濃度超標。由污染離子濃度估值等值線圖（圖1）可知，硫酸鹽、鐵離子（Fe3＋）、錳離子 （Mn2＋）、氟化物（F－）等離子高濃度異常區分布在貴陽市西北的粑粑坳、馬王廟、三橋一帶，主要由工業污染和人類生活污染引起；由污染離子濃度估值等值線圖（圖2）可知氨氮、亞硝酸鹽、硝酸鹽、氯化物（Cl－）等離子高濃度異常區分布在貴陽市西北的大山洞、市區、西面的馬王廟一帶，主要由農業污染和人類生活污染引起。

圖2 ，，，Cl－濃度估值等值線

3 結論與建議

（1）貴陽市水文地質條件復雜，地表水、地下水豐富，主要河流有南明河、市西河、小車河、雅河、貫城河。主要湖泊及水庫有小關水庫、黔靈湖、阿哈水庫。地下水以巖溶水為主，其次為基巖裂隙水，地下含水巖組為二疊系棲霞、茅口、龍潭組，三疊系大冶、安順、二橋、三橋組以及侏羅系地層。

（2）貴陽市生態環境條件較好，形成寬1～7km，長逾70km的環城林帶，為貴陽市提供了綠色生態屏障，為林城貴陽創建生態文明城市提供保障。

（3）貴陽市由于大量開采地下水資源，在和尚坡、三橋地段形成降落漏斗群，破壞水文地質結構，產生環境水文地質效應。

（4）貴陽市在工程建設中抽排地下水產生地面開裂、地表塌陷等，同時在基坑開挖時產生基坑涌水、垮塌等環境工程地質效應。

（5）貴陽市由于工業廢水和人類生活污水的排放，使地下水環境在不同程度上受到了污染和破壞，產生水環境污染效應。

總之，貴陽市巖溶地質環境和巖溶水系統由于本身的脆弱性和易變性，一旦遭受破壞難以短期恢復。因此在城市化建設過程中，要對各種環境因素進行保護，防止人為因素的破壞，是一項長期的、重要的任務。

[1]李興中，徐際鑫，李雙岱.貴陽地區巖溶水文地質特征[J].中國巖溶，1985（2）：66－75.

[2]曹衛鋒.貴陽市2000－2030年地下水資源及環境地質問題預測分析[J].貴州地質，1998，15（4）：368－376.

[3]貴州大學.貴陽市地下水資源普查報告[R].2005.

[4]廖義玲，劉祥洋，賀珺，等.巖溶脆弱環境下貴陽盆地土壤和植被的保護[J].地球與環境，2008，36（3）：202－206.

[5]劉建忠等，貴陽市城市水土保持的制約因素與應對策略[J].中國農學通報，2008，24（5）：467－469.

[6]石登紅，陳訓.“林城”貴陽主要綠化植物調查及其生態效益研究[J].貴陽學院學報，2009，4（3）：18－20.