论文部分内容阅读
[摘要]2009年8月份至2010年3月，广西出现了历史罕见的旱灾，降雨量严重偏少，水库、塘坝大量干涸，主要江河来水量严重不工足，特别是桂西大石山区，旱情最重，出现了大量人畜饮水困难，政府不得不送水解决。为了加快广西大石山区水源工程建设，保障人民群众基本生活生产用水，广西国土资源厅根据上级的要求，下达了广西大石山区人畜饮水程建设大会战找水打井任务。广西河池市金城江区是这次找水打井工作中30个县（区）中的一个，本人担任该区项目负责，2010年在该区进行了1:10万水文地质调查,成功打井16个。本人通过在该区的工作,对该区岩溶水文地质特征作出描述并对该岩溶区找水打井难易程度进行分析,以供同行参考。
[关健词]水文地质特征；岩溶区；富水性；径流模数；水位埋深
1金城江区岩溶水文地质特征
1.1 地层岩性
本区出露地层以石炭系—三迭系最发育，泥盆系仅零星出露。以海相沉积为主，海陆交互相次之，第四系分布少。岩性分区较为明显，西部长老一带，中部河池—五圩一带及北部北香沉积了厚度较薄的碳酸盐岩夹硅质岩（或碎屑岩），显示了相对隆起的海脊区特点。而东
部广大地区、西南及北部沉积了厚大的纯碳酸盐岩，显示了相对沉降区的特点。本区岩溶区出露的地层岩性从上至下见岩溶区地层简表。
1.2 地质构造
本区位于广西“山字型”构造西翼弧内侧盾地中。主要的构造形迹为北西-南东向的褶皱和断层，在区境中部尤其集中发育，其次是北北东向断裂，主要分布于中部。西部的构造形迹组合呈平行状，与地层界线的形迹几乎吻合。中部及东部的构造形迹组合则呈交错、分叉状，穿越、限制地层界线。
受多期构造运动的影响，本区褶皱和断裂发育。对本区地貌骨架、岩溶发育和地表水系、地下水系发育有控制作用的主要褶皱有：南丹—河池背斜①、九圩屉状向斜②、保平背斜③、北香穹窿背斜④、东江向斜⑤、白土向斜⑥、三旺向斜⑦及长老背斜⑧；主要断裂有：丹池大断裂⑴、三旺—保平断裂⑵、九圩压性断裂⑶、河池市—东江大断裂⑷、龙友扭性断裂⑸、五圩北东向断裂⑹、拔贡北北东向断裂⑺。
图1构造纲要图
1、背斜；
2；向斜；
3、断层；
4、地层代号
1.3 岩溶地下水富水性
本区碳酸盐类岩溶地下水广泛分布，约占全区面积的86%。其中纯碳酸盐类岩溶水占63.47%。根据富水性等级指标即枯季迳流模数、地下河及大泉枯流量，把本区纯碳酸盐岩含水岩组划分为三个块段：
①水量丰富的块段：分布于六甲镇—河池市龙江河两岸、六圩镇凌宵谷地南部以及九圩镇三旺—梅洞—保平一带，为裂隙溶洞水。地貌为峰丛洼地、峰丛谷地，出露纯碳酸盐岩岩组地层。
六甲镇—河池市龙江河两岸块段出露地层有P1q、P1m、C2 、C3、C3m，岩性为灰岩、白云岩、白云质灰岩。NNE和EW两组断裂相对发育。共发育7条地下河，均向龙江排泄，为地下河径流排泄区，地下河出口除旦洞外全被龙江水淹没。据前人实测资料，地下河最小枯流量100L/s（河池地下河），最大枯流量1086.75L/s（旦洞地下河）。丰期地下河出口流量可增大几倍甚至几十倍，地下河枯期径流模数大于6 L/s.km2的有5条，只有肯足、河池地下河枯期径流模数小于6 L/s.km2。该块段地下河天窗、溶井、溶潭发育，水位埋深5～15m。
六甲镇龙江河段西岸区的伏流进、出口较多，有地表河溪水集中补给地下，出现明、暗流交替现象。河池市龙江北岸地下河天窗、溶潭发育，其中加辽天窗、加祥天窗、肯冲天窗已建成水厂，供河池市工业和生活用水。3个天窗平均每天抽水量分别为8400m3/d、5400 m3/d、10800 m3/d（据2009年河池市水利局资料）。
六圩镇凌宵谷地南面富水块段为峰丛山区地下水排泄区，南部峰丛区地层岩性为C3中厚层状灰岩。谷地中有不纯灰岩D2d出露，C3与D2d在谷地中为断层接触，产出了廷榄上升泉群和都腊岩溶大泉。廷榄上升泉群涌水量365 L/s，丰期水量可增大2～3倍，都腊岩溶大泉100 L/s，两者枯季地下径流模数均大于6 L/s.km2。
九圩镇三旺—梅洞—保平富水块段位于本区西南部。出露地层有C1y、C1d、C2 、C3、P1q、P1m，岩性为中厚、厚层状灰岩、白云岩、白云质灰岩。地貌为峰丛洼地、峰丛谷地，位于NW向构造带，构造线与岩层走向基本一致。该块段发育梅洞地下河，向红水河排泄，出口在境外。枯季地下水位埋深25～40m。九圩镇三旺谷地岩溶大泉发育，出露3个下降泉，流量15.3～40L/s，1个上升泉群，流量59.5L/s。
②水量中等的块段：分布于东江、拔贡镇、六圩、白土一带, 为裂隙溶洞水。地貌为峰丛洼地、峰丛谷地，出露地层有P1q、P1m、C2 、C3、C3m。岩性为中厚、厚层状灰岩、白云质灰岩、白云岩。
东江块段以峰丛谷地地貌为主，NE向断裂发育，溶潭、溶井较发育，地下水位埋深小于10m。白土块段发育1条地下河，为加浪地下河，向龙江排泄，出口被河水淹没。加浪地下河最小枯流量为100L/s，该地下河上游（西南方向）甘洞—景洞—六圩镇灵洞一带天窗、溶潭、溶井发育，枯季水位埋深25～35m，灵洞一带达50m。拔贡镇块段位于本区北部，打狗河两岸。该块段NE向断裂发育，发育有上田、拉汶、下维3条地下河，其中上田、拉汶地下河发育于打狗河西岸，补给区为侧岭一带。下维地下河位于打狗河东岸。3条地下河最小枯流量为110L/s（拉汶地下河），最大枯流量为600L/s （下维地下河）。打狗河东岸溶潭、溶井发育，受下游六甲肯足电站、拔贡电站拦坝地下水位抬升影响，该块段地下水位埋深小于10m。
③水量贫乏的块段
主要分布于侧岭乡、河池镇北部、五圩镇东部及九圩镇西部板告一带。这些地区为高峰丛区，水位埋深大，是地下水的补给区，水量贫乏。如侧岭乡中西部为峰丛谷地，谷地四周为峰丛山区，谷地标高500m左右，较东部打狗河水面高约300m。谷地黏土覆盖，盖层厚度大于45m，下伏石炭系地层，岩性为中厚层状灰岩、白云质灰岩。侧岭乡谷地为地下河的补给区，下伏裂隙溶洞水，水位埋深大于50m，水量贫乏。谷地周边赋存裸露型裂隙溶洞水，水位埋深大于100m，其中谷地东部地下河发育，有少量小泉出露，泉枯流量0.014～0.212L/s。
2岩溶区找水打井难易程度分析
岩溶区找水打井难易程度受地形地貌、地下水埋藏条件及富水性因素的影响。故以地貌类型为主要依据，同时考虑水文地质条件，将影响打井难易程度的因素划分为三个区（见图2）：
1、非岩溶区及不纯碳酸盐岩区；2、纯碳酸盐岩岩溶区；3、峰丛洼（谷）地浅埋（水位埋深＜50m）打井条件较好区；4、峰丛洼（谷）地中埋（水位埋深50～100m）打井条件中等区；5、峰丛洼（谷）地深埋（水位埋深＞100m）打井条件困难区
①峰丛洼（谷）地浅埋（水位埋深＜50m）打井条件较好区
該区主要分布于九圩镇三旺—梅洞—保平一带、拔贡镇、六甲镇、六圩镇北部及南部则洞和灵洞一带、东江镇、白土乡中北部。出露地层岩性以石炭系（C）、二叠系（P）灰岩、白云岩及白云质灰岩为主。岩溶较发育，地貌以峰丛洼地谷地为主；地下河发育，其中龙江流域出露地下河11条，刁江流域出露1条，地下河沿线天窗、溶井较发育；出露岩溶大泉17个，大泉枯流量16～108L/s。含裂隙溶洞水，地下水以管道流为主，枯季水位埋深10～45m，总体该区地下水开发利用条件（打井条件）较好。
②峰丛洼（谷）地中埋（水位埋深50～100m）打井条件中等区
该区主要分布于侧岭—塘甫—拉合一带峰丛谷地（溶盆）、河池镇北部和五圩镇东部、六圩镇京洞、九圩镇有洞。侧岭—塘甫—拉合一带谷地（溶盆）标高500m左右，谷地第四系粘土覆盖，覆盖层厚度大于45m，下伏埋藏型岩溶地下水，谷地位于上田、拉汶两条地下河的补给区，含裂隙溶洞水，水量贫乏，枯季地下水位埋深大于50m，谷地村屯集中，人口众多，缺水程度较重，具备一定的打井条件，但成井难度较大，开采条件中等。六圩镇京洞、九圩镇有洞、河池镇北部和五圩镇东部一带地势较高，地貌为峰丛洼地，为地下水补给、迳流区，水量贫乏，水位埋深及变幅大。
③峰丛洼（谷）地深埋（水位埋深＞100m）打井条件困难区
该区主要分布于侧岭东部、九圩镇三旺—梅洞—保平西南部高峰丛洼地区，该亚区山高水深，地势变化大，为地下水补给迳流区，含裂隙溶洞水，地下水以管道流为主，水位埋深大于100m，无地下水露头，仅有少量表层泉或消水洞，因而这些地区是岩溶水地区最为干旱缺水的地区，人畜饮水缺水天数长达3个月甚至半年以上。这里洼地面积小，人口、耕地分散，社会经济发展水平低，要彻底解决人畜饮用的困难极大。这里分布的表层泉流量变化大，进入平水期后大多断流。地下水开发利用现只能通过大量修建地头、村头水柜的办法，充分拦、蓄表层泉雨季的排泄量及降雨形成坡面、层面汇水。
注：文章中涉及的公式和图表请用PDF格式打开
[关健词]水文地质特征；岩溶区；富水性；径流模数；水位埋深
1金城江区岩溶水文地质特征
1.1 地层岩性
本区出露地层以石炭系—三迭系最发育，泥盆系仅零星出露。以海相沉积为主，海陆交互相次之，第四系分布少。岩性分区较为明显，西部长老一带，中部河池—五圩一带及北部北香沉积了厚度较薄的碳酸盐岩夹硅质岩（或碎屑岩），显示了相对隆起的海脊区特点。而东
部广大地区、西南及北部沉积了厚大的纯碳酸盐岩，显示了相对沉降区的特点。本区岩溶区出露的地层岩性从上至下见岩溶区地层简表。
1.2 地质构造
本区位于广西“山字型”构造西翼弧内侧盾地中。主要的构造形迹为北西-南东向的褶皱和断层，在区境中部尤其集中发育，其次是北北东向断裂，主要分布于中部。西部的构造形迹组合呈平行状，与地层界线的形迹几乎吻合。中部及东部的构造形迹组合则呈交错、分叉状，穿越、限制地层界线。
受多期构造运动的影响，本区褶皱和断裂发育。对本区地貌骨架、岩溶发育和地表水系、地下水系发育有控制作用的主要褶皱有：南丹—河池背斜①、九圩屉状向斜②、保平背斜③、北香穹窿背斜④、东江向斜⑤、白土向斜⑥、三旺向斜⑦及长老背斜⑧；主要断裂有：丹池大断裂⑴、三旺—保平断裂⑵、九圩压性断裂⑶、河池市—东江大断裂⑷、龙友扭性断裂⑸、五圩北东向断裂⑹、拔贡北北东向断裂⑺。
图1构造纲要图
1、背斜；
2；向斜；
3、断层；
4、地层代号
1.3 岩溶地下水富水性
本区碳酸盐类岩溶地下水广泛分布，约占全区面积的86%。其中纯碳酸盐类岩溶水占63.47%。根据富水性等级指标即枯季迳流模数、地下河及大泉枯流量，把本区纯碳酸盐岩含水岩组划分为三个块段：
①水量丰富的块段：分布于六甲镇—河池市龙江河两岸、六圩镇凌宵谷地南部以及九圩镇三旺—梅洞—保平一带，为裂隙溶洞水。地貌为峰丛洼地、峰丛谷地，出露纯碳酸盐岩岩组地层。
六甲镇—河池市龙江河两岸块段出露地层有P1q、P1m、C2 、C3、C3m，岩性为灰岩、白云岩、白云质灰岩。NNE和EW两组断裂相对发育。共发育7条地下河，均向龙江排泄，为地下河径流排泄区，地下河出口除旦洞外全被龙江水淹没。据前人实测资料，地下河最小枯流量100L/s（河池地下河），最大枯流量1086.75L/s（旦洞地下河）。丰期地下河出口流量可增大几倍甚至几十倍，地下河枯期径流模数大于6 L/s.km2的有5条，只有肯足、河池地下河枯期径流模数小于6 L/s.km2。该块段地下河天窗、溶井、溶潭发育，水位埋深5～15m。
六甲镇龙江河段西岸区的伏流进、出口较多，有地表河溪水集中补给地下，出现明、暗流交替现象。河池市龙江北岸地下河天窗、溶潭发育，其中加辽天窗、加祥天窗、肯冲天窗已建成水厂，供河池市工业和生活用水。3个天窗平均每天抽水量分别为8400m3/d、5400 m3/d、10800 m3/d（据2009年河池市水利局资料）。
六圩镇凌宵谷地南面富水块段为峰丛山区地下水排泄区，南部峰丛区地层岩性为C3中厚层状灰岩。谷地中有不纯灰岩D2d出露，C3与D2d在谷地中为断层接触，产出了廷榄上升泉群和都腊岩溶大泉。廷榄上升泉群涌水量365 L/s，丰期水量可增大2～3倍，都腊岩溶大泉100 L/s，两者枯季地下径流模数均大于6 L/s.km2。
九圩镇三旺—梅洞—保平富水块段位于本区西南部。出露地层有C1y、C1d、C2 、C3、P1q、P1m，岩性为中厚、厚层状灰岩、白云岩、白云质灰岩。地貌为峰丛洼地、峰丛谷地，位于NW向构造带，构造线与岩层走向基本一致。该块段发育梅洞地下河，向红水河排泄，出口在境外。枯季地下水位埋深25～40m。九圩镇三旺谷地岩溶大泉发育，出露3个下降泉，流量15.3～40L/s，1个上升泉群，流量59.5L/s。
②水量中等的块段：分布于东江、拔贡镇、六圩、白土一带, 为裂隙溶洞水。地貌为峰丛洼地、峰丛谷地，出露地层有P1q、P1m、C2 、C3、C3m。岩性为中厚、厚层状灰岩、白云质灰岩、白云岩。
东江块段以峰丛谷地地貌为主，NE向断裂发育，溶潭、溶井较发育，地下水位埋深小于10m。白土块段发育1条地下河，为加浪地下河，向龙江排泄，出口被河水淹没。加浪地下河最小枯流量为100L/s，该地下河上游（西南方向）甘洞—景洞—六圩镇灵洞一带天窗、溶潭、溶井发育，枯季水位埋深25～35m，灵洞一带达50m。拔贡镇块段位于本区北部，打狗河两岸。该块段NE向断裂发育，发育有上田、拉汶、下维3条地下河，其中上田、拉汶地下河发育于打狗河西岸，补给区为侧岭一带。下维地下河位于打狗河东岸。3条地下河最小枯流量为110L/s（拉汶地下河），最大枯流量为600L/s （下维地下河）。打狗河东岸溶潭、溶井发育，受下游六甲肯足电站、拔贡电站拦坝地下水位抬升影响，该块段地下水位埋深小于10m。
③水量贫乏的块段
主要分布于侧岭乡、河池镇北部、五圩镇东部及九圩镇西部板告一带。这些地区为高峰丛区，水位埋深大，是地下水的补给区，水量贫乏。如侧岭乡中西部为峰丛谷地，谷地四周为峰丛山区，谷地标高500m左右，较东部打狗河水面高约300m。谷地黏土覆盖，盖层厚度大于45m，下伏石炭系地层，岩性为中厚层状灰岩、白云质灰岩。侧岭乡谷地为地下河的补给区，下伏裂隙溶洞水，水位埋深大于50m，水量贫乏。谷地周边赋存裸露型裂隙溶洞水，水位埋深大于100m，其中谷地东部地下河发育，有少量小泉出露，泉枯流量0.014～0.212L/s。
2岩溶区找水打井难易程度分析
岩溶区找水打井难易程度受地形地貌、地下水埋藏条件及富水性因素的影响。故以地貌类型为主要依据，同时考虑水文地质条件，将影响打井难易程度的因素划分为三个区（见图2）：
1、非岩溶区及不纯碳酸盐岩区；2、纯碳酸盐岩岩溶区；3、峰丛洼（谷）地浅埋（水位埋深＜50m）打井条件较好区；4、峰丛洼（谷）地中埋（水位埋深50～100m）打井条件中等区；5、峰丛洼（谷）地深埋（水位埋深＞100m）打井条件困难区
①峰丛洼（谷）地浅埋（水位埋深＜50m）打井条件较好区
該区主要分布于九圩镇三旺—梅洞—保平一带、拔贡镇、六甲镇、六圩镇北部及南部则洞和灵洞一带、东江镇、白土乡中北部。出露地层岩性以石炭系（C）、二叠系（P）灰岩、白云岩及白云质灰岩为主。岩溶较发育，地貌以峰丛洼地谷地为主；地下河发育，其中龙江流域出露地下河11条，刁江流域出露1条，地下河沿线天窗、溶井较发育；出露岩溶大泉17个，大泉枯流量16～108L/s。含裂隙溶洞水，地下水以管道流为主，枯季水位埋深10～45m，总体该区地下水开发利用条件（打井条件）较好。
②峰丛洼（谷）地中埋（水位埋深50～100m）打井条件中等区
该区主要分布于侧岭—塘甫—拉合一带峰丛谷地（溶盆）、河池镇北部和五圩镇东部、六圩镇京洞、九圩镇有洞。侧岭—塘甫—拉合一带谷地（溶盆）标高500m左右，谷地第四系粘土覆盖，覆盖层厚度大于45m，下伏埋藏型岩溶地下水，谷地位于上田、拉汶两条地下河的补给区，含裂隙溶洞水，水量贫乏，枯季地下水位埋深大于50m，谷地村屯集中，人口众多，缺水程度较重，具备一定的打井条件，但成井难度较大，开采条件中等。六圩镇京洞、九圩镇有洞、河池镇北部和五圩镇东部一带地势较高，地貌为峰丛洼地，为地下水补给、迳流区，水量贫乏，水位埋深及变幅大。
③峰丛洼（谷）地深埋（水位埋深＞100m）打井条件困难区
该区主要分布于侧岭东部、九圩镇三旺—梅洞—保平西南部高峰丛洼地区，该亚区山高水深，地势变化大，为地下水补给迳流区，含裂隙溶洞水，地下水以管道流为主，水位埋深大于100m，无地下水露头，仅有少量表层泉或消水洞，因而这些地区是岩溶水地区最为干旱缺水的地区，人畜饮水缺水天数长达3个月甚至半年以上。这里洼地面积小，人口、耕地分散，社会经济发展水平低，要彻底解决人畜饮用的困难极大。这里分布的表层泉流量变化大，进入平水期后大多断流。地下水开发利用现只能通过大量修建地头、村头水柜的办法，充分拦、蓄表层泉雨季的排泄量及降雨形成坡面、层面汇水。
注：文章中涉及的公式和图表请用PDF格式打开