貴州高原斜坡白云巖裸露區儲水構造單元垂向分帶特征
——以赤水河流域斜坡地帶儲水構造單元為例

王文娟，鄭明英

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

貴州省畢節地區典型高原深切河谷斜坡地帶，屬典型的峰叢低中山區、缺水干旱區和生態脆弱區，區內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巖溶水系統和深循環巖溶水系統，依據碳酸鹽巖裸露特征劃分出裸露型巖溶地下水系統、裸露-覆蓋型巖溶水系統和裸露-埋藏型巖溶水系統；垂向上，劃分6個徑流分帶：即表層徑流帶、垂向徑流帶、季節波動帶、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]根據巖溶水的出露條件劃分出地下河系統、巖溶天然水系統、集中排泄帶巖溶地下水系統和分散排泄巖溶地下水系統；王明章、陳萍、王偉等[4][5][6]基于地下水的賦存條件、富集條件和開發條件，劃分了“高位”和“低位”、以及“開發”和“封閉”亞類地下水系統。作者以赤水河深切河谷斜坡白云巖裸露區的地下水系統這一儲水構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據，綜合分析儲水構造單元內垂向上巖溶發育、地下水分布的分層性，以及含水層富水性的分層性和分區性。

1 地下水系統概況

研究區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。區內北東向、升降構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 研究區水文地質控制點分布圖

該地下水系統的北面和南東面，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、封閉的儲水構造系統，系統面積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、傾向和構造線方向徑流，在溪溝兩側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，將系統進一步分割成6個次級地下水系統(圖1)。

2 數據采集及研究分析

研究數據主要通過地面調查、水文地質鉆探、抽水試驗、長期動態監測、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、流量動態監測站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據進行整理分析，研究地下水系統在垂向上的巖溶發育、巖溶含水介質空間和富水性等特征。垂向上，巖溶山區的地下水、巖溶發育及含水介質空間等均具有分層特征。

2.1 巖溶發育的分層性

經統計分析，區內7口水文地質鉆孔揭露的巖溶發育具有以下特征：靠近侵蝕基準面巖溶發育深度淺，多在65 m以內；遠離侵蝕基準面地區的巖溶發育深度較大，包氣帶內的巖溶較發育，潛水面以下的巖溶亦以多在50 m以內(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，地下水系統的天然出露點高程，在垂向上具有4個顯著的分層特征。

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

圖3 泉點高程分布圖

圖4 泉點高程統計圖

2.2.2 鉆孔揭露地下水賦存的分層特征

研究區南西部的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，鉆孔涌水量未發生變化，巖石較完整(圖5)。垂向上，該區域內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性

2.3.1 垂向上，含水巖組富水性分層特征

區內表層巖溶發育，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，地下水位多與當地的侵蝕基準面略高。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、季節性含水帶、含水帶；巖溶發育程度依次為：中等、強、弱；相應的富水性則為：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特征

地貌上，峰叢槽谷、溶丘谷地區的地下水富水性強于斜坡及斜坡溝谷地區(表1)。水系上，當地貌條件相同時，靠近水系區的地下水富水性強；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系一覽表

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

3 結語

貴州高原斜坡白云巖裸露區，斷層的升降運動，形成一個相對封閉的儲水構造系統。垂向上，系統內的巖溶發育、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性。鑒于該類區域的水文地質特征，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域作為地下水機井開采靶區，以解決農村飲水安全問題。