澠池盆地巖溶含水系統地下水資源評價

龔曉凌 王現國 楊國華 呂小凡 高曉

摘要：在對澠池盆地巖溶含水系統的平面邊界和垂向邊界進行分析的基礎上，采用均衡法對巖溶含水系統的地下水資源量進行了計算，結果表明：①現狀條件下為負均衡，地下水位年均降幅為1.79m；豐水年為正均衡，地下水位升幅為0.01m；平水年和枯水年均為負均衡，地下水位降幅分別為4.60、16.89m。②該地區多孔多年水位觀測資料表明，水位表現為持續下降，1984-2008年水位下降40～140m，多孔平均水位年降幅為5.68m，均衡計算結果與實測數據基本吻合。③巖溶地下水現狀條件下的補給量主要是大氣降水入滲，約占74.O%，巖溶地下水的排泄量主要為水源地開采，約占97.5%。

關鍵詞：巖溶含水系統；邊界特征；均衡計算；澠池盆地

中圖分類號：P641.4

文獻標志碼：A

doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2018.08.012

澠池盆地巖溶水系統位于澠池縣北部南坻塢、北澗河河谷地帶，河谷呈U形，走向為南東。河谷以北山坡出露奧陶、寒武系灰巖、白云巖，河谷以南山坡地層巖性為二疊系砂泥巖。該地區地下水可分為松散巖類孔隙水、碎屑巖類裂隙水和碳酸鹽巖類裂隙巖溶水，其中巖溶水為鋁土礦的主要充水水源。筆者在相關勘查資料綜合分析的基礎上，對該地區巖溶含水系統邊界特征進行總結分析，并采用均衡法對巖溶地下水資源量進行評價。

1 巖溶水系統邊界特征

巖溶水系統分為兩類：某一巖溶泉的匯水范圍稱為巖溶水文系統：與某一巖溶泉水力聯系的巖溶含水巖系的分布空間稱為巖溶含水系統。巖溶水文系統與巖溶含水系統往往不一致，巖溶水文系統的范圍一般大于巖溶含水系統。研究區巖溶含水系統與巖溶

1.1 平面邊界特征

（1）北部邊界。北部邊界以薊縣系變質巖地層露頭線為界，震旦系變質巖系地層透水性、富水性極差，但由于邊界北部存在地表分水嶺，地下水接受側向徑流補給，因此該邊界視為弱透水補給邊界。

（2）西部邊界。西部邊界以扣門山斷裂、坡頭斷裂為界，扣門山斷裂帶西盤（下降盤）寒武系地層與東盤（上升盤）震旦系石英巖接觸，斷距200～500m。從該斷裂兩盤水位變化對比判斷，該斷裂構成地下水的分水嶺，把此邊界視為零流量邊界，見圖2。

（3）東部邊界。東部邊界以龍澗斷層、新安斷層為界，新安斷層使寒武系與二疊系地層接觸，為阻水邊界，龍澗泉因此而成。該巖溶含水系統自西向東由巖溶裸露區無壓水變為深埋承壓水，見圖1。

（4）南部邊界。南部邊界根據巖溶發育范圍確定，邊界界定根據以往對巖溶發育深度400m以淺的認識成果，即相當于奧陶一寒武系張夏組的地層厚度471.3m。據已有勘查資料，奧陶系地層最大厚度為87.77m，寒武系上統厚度為109.88m，寒武系中統張夏組地層厚度為273.65m，奧陶至寒武系中統張夏組總厚度為471.3m，根據地層傾角250和傾向2000換算，巖溶水分布區由鋁土礦露頭向南延伸的平面范圍為1653m，即為南部邊界，把此邊界視為零流量隔水邊界。

1.2 垂向邊界特征

垂向邊界主要考慮巖溶水上覆地層對巖溶含水系統的補給作用。根據文獻和文獻以及研究區水文地質條件，在鋁土礦露頭線以北，巖溶含水層直接裸露區或被第四系（Q）、第三系（N）覆蓋間接裸露區，巖溶水可接受大氣降水補給（圖3中I區）。根據巖溶含水層埋藏情況可以將補給區劃分為直接補給區和間接補給區，其中北澗河在流經灰巖裸露區時可直接對巖溶水進行補給。鋁土礦露頭以南，大氣降水直接補給第四系、石炭系、二疊系地下水，地下水富水性弱，且由于厚層弱透水層的阻隔，因此對下部巖溶水補給作用微弱，可不考慮其補給作用（圖3中Ⅱ區）。

2 巖溶地下水資源量均衡計算

2.1 均衡方程

根據水均衡原理，在一個水文地質單元內，任一時段地下水的總補給量與消耗量之差等于該時段內地下水體積的變化值，根據該區巖溶含水系統水文地質條件建立水均衡方程：式中：Q雨滲為降水人滲補給地下水量，m3/a；Q河滲為河水人滲補給地下水量，m3/a；Q徑補為震旦系變質巖徑流補給量，m3/a；Q開采為開采排泄地下水量，m3/a；Q徑排為地下水徑流排泄量，m3/a；△h為均衡時段內地下水位變化量，m；At為均衡時段，a；F為均衡區面積，km2；μ為巖溶含水層彈性釋水系數。

2.2 均衡計算結果

根據均衡方程，礦區巖溶水補給總量有降水人滲量、河水滲漏量和地下徑流補給量，排泄總量有開采量和徑流排泄量。根據文獻選擇相關參數，根據多年監測資料確定開采量和降水量。現狀、多年平均及不同降水頻率（20%、50%、75%降水量保證率）下的均衡計算結果見表1。

2.3 均衡計算結果分析

（1）現狀（2004-2008年）條件下，巖溶水排泄量大于補給量，水位年均下降1.79m。根據中鋁礦業公司水位觀測資料及義煤洪陽水源地觀測孔資料進行水位統計，水位有升有降，水位上升的觀測孔主要分布在義煤水泥廠以西，年升幅1～4m，主要是澠池電廠、仰韶酒廠停采巖溶水造成的：水位下降的觀測孔主要分布在義煤水泥廠以東，年降幅為2～13m。多孔平均表現為水位下降，年降幅平均為1.61m，見表2。計算水位變幅與實測水位變幅基本吻合，說明所選參數合理，計算的補給量和排泄量可靠。

（2）多年（1984-2008年）平均條件下，巖溶水排泄量大于補給量，計算出水位年均下降5.52m。根據多孔多年水位統計資料，水位表現為持續下降的特征，1984-2008年水位下降40～140m，多孔觀測的平均水位年降幅為5.68m。計算水位年均降幅與實測水位多年平均降幅基本吻合。

（3）現狀條件下，平水年排泄量大于補給量，計算水位下降4.60m；豐水年補給量略大于排泄量，水位上升0.01m；枯水年補給量較排泄量小127.30萬m3/a，水位下降16.89m。

（4）礦區巖溶地下水現狀條件下的補給量包括大氣降水人滲量（占比74.0%）、河水人滲量（占比13.5%）和北邊界側向徑流補給量（占比12.5%）：礦區巖溶地下水的排泄量包括水源地開采（占比97.5%）和側向地下徑流排泄（占比2.5%）。

3 結語

在以往資料研究的基礎上，對澠池盆地巖溶含水系統邊界特征進行了總結分析，采用均衡法對巖溶含水系統的地下水資源量進行了計算評價，均衡計算結果表明：巖溶水長期處于超采狀態，引起地下水位不斷下降，多年均衡計算結果為負均衡，多孔觀測的平均水位年降幅為5.68m。研究區下游分布有地下水水源地，開采同一巖溶含水系統，應加強該巖溶水系統水資源管理，促進水資源的綜合利用。