（一）岩溶水系统结构特征
岩溶含水层由泥盆系下统郁江组上段至石炭系上统（D1y2—C3）的碳酸盐岩组成，非岩溶区主要分布寒武系至泥盆系下统郁江组下段（∈b—D1y1）的碎屑岩，部分地段近地表浅部分布有白垩系碎屑岩，局部分布厚1～10余米的第四系。本区地下水主要赋存空间为碳酸盐岩含水层。
岩溶地下水是本区的主要地下水类型。碳酸盐岩含水岩组分布范围占总面积的66.9%，岩性主要为灰岩、燧石结核灰岩及白云岩。北东和北东东向断裂发育，岩溶发育强烈且分布相对均匀，各含水层之间水力联系较好，构成统一的含水体，有较多的地下水天然露头点。地势较平坦，河流切割浅（一般小于5 m），有利于岩溶地下水的储存和富集。根据其含水岩组的出露条件，可将其划分为裸露型岩溶水、覆盖型岩溶水和埋藏型岩溶水三个亚类。
1）裸露型岩溶水：主要分布于大塘—常安—德胜（黎塘）—朱山—东塘一线以北至流域北部地下水分水岭以南的绝大部分地带，面积193.55km2。地貌为孤峰平原。调查的22个地下水天然露头点中，地下水位埋深一般在0～5 m，部分地段6～10m，其中发育有2条地下河。枯季径流模数为2.4～6.1 L/（s·km2），钻孔单孔涌水量大多为10～65 L/s。除东部分水岭附近局部地段因补给条件相对较差而富水性中等外，其余地段水量丰富。
2）覆盖型岩溶水：主要分布于大塘—常安—德胜（黎塘）—朱山—东塘一线以南至镇龙山北山前一带，面积56.55km2。地貌为孤峰平原，工作区有3处地下水天然露头点，涌水量1.9～66.7 L/s。地下水位埋深一般小于10m，枯季径流模数为5.05 L/（s·km2）。地下水除接受大气降水的入渗补给外，还接受南部碎屑岩山区外源水和农田灌溉水的渗漏补给，水量丰富。
3）埋藏型岩溶水：主要分布于工作区内西、北部，黎塘、和吉镇附近的红层（白垩系碎屑岩）分布区，面积24.25km2。地下水主要接受红层覆盖区周边岩溶地下水的侧向补给，水量中等。
（二）地下水的水流循环条件
1.补给条件
就工作区地下水系统整体而言，地下水的补给来源主要是大气降水。但是，在系统内“三水”（大气水、地表水、地下水）的转换频繁，局部地段地表水（主要是外源水）、非岩溶区侧向地下水径流以及农田灌溉水的渗漏对岩溶地下水的补给也是重要的途径。
该流域系统年降雨量变化较大，枯水年（1989年）为957.7 mm，丰水年（2001年）为2 033.4 mm，多年平均降水量为1 584 mm，总体上降雨补给较为充沛，为区内的地下水提供了丰富的补给来源。
从地形地貌条件看，南、东、北三面较高的岩溶峰林谷地和中低山区（图5-1）为该岩溶水系统的主要补给区，补给来水向新埠江河谷地带汇集。
在南部碎屑岩山区年平均降水量约为1 600mm，降雨有效入渗系数为0.20；而在黎塘上游、和吉、贵港的樟木一带的岩溶峰林谷地区年平均降水量约为1 450mm，降雨有效入渗系数在裸露岩溶区为0.36；在新埠、司马一带覆盖型岩溶区平均年降水量约为1 400mm，降雨有效入渗系数为0.31；在白垩系红层分布区降雨有效入渗系数为0.15。农田灌溉用水回归系数为0.25。总之区内地下水的补给条件较好。
2.径流条件
在补给区，地下水主要以构造、风化裂隙为径流通道，虽然水力梯度较大，但由于径流通道小，径流不畅，以分散的裂隙流为主。随着地势和水力梯度的变化，在局部汇集成泉，可常年不断，但流量很小。
在岩溶平原区，NNE和NE向的断裂构造及层间岩溶裂隙为地下水的径流提供了良好通道，在长期的水岩作用下，形成了以主构造方向为岩溶管道的主体、溶蚀裂隙为介质特征的岩溶水网络系统，地下水总体上由东北、东南向西南新埠江河谷地带径流运移。但是由于水力梯度太小，径流缓慢，局部地段在洪水季节经常被淹。
3.排泄条件
示范区所处地下水系统的排泄基准面是新埠江河谷，主排泄带河床标高86～90m，与河岸的高差为5～8 m，与岩溶平原面的相对高差一般小于15 m。地下水的径流排泄明显受地形地势条件和排泄基准面的制约。排泄地下水的新埠江，其主干流分布于横黎—方村—定子—青草—新埠—龙公一带，全长约20km，平均水力坡度3‰。其中：上游河段（横黎—定子）平均水力坡度为5.5‰，下游河段（定子—龙公）发育于岩溶平原区，长约11km，平均水力坡度仅0.9‰；其支流老李江为岩溶水排泄汇流通道，发源于石灰村—石龙—陈村一带的岩溶泉，经桥美、细江村一带，在局塘附近汇入新埠江，全长约15km，平均水力梯度为1.3‰。
图5-1 黎塘地区地貌类型分布图
Fig.5-1 Distribution map of geomorphologic types in Litang
1—岩溶峰林、峰丛山区；2—岩溶平原区；3—非碳酸盐岩低山丘陵区；4—红层丘陵区；5—碎屑岩中低山区；
6—水库；7—高程点；8—岩溶塌陷；9—岩溶泉；10—钻孔；11—溶潭；12—城镇；13—地下河出口
受水动力条件和地质构造、岩溶发育格局的控制，本区岩溶水在石龙—苦练和姚村—志广一带，形成岩溶地下水的内排带，地下水以泉群或溶潭泉（凌塘）形式出露于地表，两处内排带的泉口高程分别在97～102.5 m和99～104.5 m，比下游新埠江河谷排泄带基准面高5～10m。新埠江主干流河谷韦垌至新埠、龙公一带则为岩溶地下水的主排泄带，上游段高程90～95 m，下游段高程86～90m。由于地势平坦，水力梯度小，水流不畅，岩溶地下水主要呈分散形式自河谷地带排泄。本区地下水的排泄，除部分为人工开采排泄外，大部分向新埠江河谷排泄并沿河道以地表径流的形式在工作区西南部的中坝一带排出区外。
（三）岩溶水的蓄积条件与水资源状况
1.岩溶水的蓄水建造
黎塘地区处于广西山字形构造前弧，主控构造为新华夏构造体系。随着中—新生代的区域构造演变，形成以NNE或NE向与NWW或NW向的两组构造控制下的碳酸盐岩单斜储水建造。岩溶含水层中溶洞和溶蚀缝隙的发育与两组构造密切相关，溶蚀洞缝的发育方向与构造裂隙展布方向相近（图5-2）。本区岩溶管道或地下河多沿NNE或NE向断裂带或地层接触带发育，形成地下水自北东向南西运移的主径流带，而NWW或NW向溶蚀裂隙往往成为区域地下水向主径流带汇集的主要途径，由此形成岩溶地下水的蓄集和运移网络体系。
图5-2 黎塘地区构造玫瑰图
Fig.5-2 Rose diagram of the orientation of structural fissures in Litang
图5-3 黎塘地区地下岩溶发育特征图
Fig.5-3 Characteristics of subsoil karst in Litang
在垂向上，地下水储存空间的分布取决于不同深度的岩溶发育程度，受区域侵蚀基准面的影响，据钻探资料分析（图5-3），地下岩溶发育强度可分为：强发育带，发育深度小于20m；较强发育带，发育深度为20～60m；中等发育带，深度为60～90m；弱发育带，在90m之下。可见，本区岩溶水主要赋存于地下60m以内的岩溶含水介质空间内。
2.岩溶水动态
观测结果表明，岩溶水系统中自补给区到径流区至汇水排泄区，地下水的埋藏深度变浅，地下水位的变化幅度变小（表5-1、图5-4）。岩溶平原区地形起伏平缓，一般为3～5 m，即使与水位变幅叠加，该区域的枯季地下水埋深一般也小于10m，多在3～6 m，而低洼地段丰水期地下水出露地表，形成溶潭、凌或岩溶湖、季节性泉水，为推广浅井灌溉技术奠定了物质基础。
表5-1 黎塘新埠江流域岩溶地下水动态观测结果 Tab.5-1 Karst water regime in Xinpujiang basin，Litang
注：为2004年丰水期至2005年枯水期观测结果。
图5-4 黎塘3 号孔地下水位动态与降水量关系图
（引自贵县幅《区域水文地质普查报告》，广西壮族自治区地质局，1979）
Fig.5-4 Correlation between ground water regime and precipitation in Litang
3.岩溶含水层的调蓄功能
如前所述，岩溶平原区表生带岩溶发育强烈且相对均匀，岩溶管道多呈网络状；中层岩溶带未充填洞穴和管道十分发育，侧向水流通畅。经过长期发育演化，岩溶平原岩溶系统内部结构有序度已达到最佳状态。在本区主要表现为：岩溶水系统的径流排泄区具有孤峰平原特征，岩溶平原面起伏高差小，一般为2～6 m，接近水平平面；地表和地下水文网的流域面积和水流方向已趋向一致；平原区的夷平化程度，与其含水性能和形成地下暗河的性能好坏相对应，强岩溶含水层在地表已基本被夷平，仅遗留极个别孤峰，岩溶储水建造由岩溶化强的溶洞管道 裂隙介质构成，具有较均一的地下水导储网络，宏观上起着汇聚和储存地下水的作用。
根据钻孔揭露情况发现，岩溶发育具明显垂直分带性，分为浅层（表生）岩溶带、中层溶洞带和深层溶洞带，其深度界线分别在地面之下20m以内、20～60m和60～90m，在90m以下岩溶发育微弱。其中浅层岩溶带（0～20m段）以溶沟、石芽、漏斗为主，溶隙宽大，多与浅部风化裂隙重叠，溶洞管道发育，总岩溶率高，但充填强烈。中层溶洞带（20～60m段）平均总岩溶率下降，但空洞率增大至4.5%，以充水的溶洞、溶缝为主。洞穴形态的特点之一是串珠状发育，即由较宽阔的洞穴和相对狭窄的喉道相间组成，喉道的瓶颈效应限制着表生带碎屑物质下移，从而形成充填程度较低的中层溶洞带。由于岩溶发育程度相当高，洞穴管道连通性好，侧向水流通畅。深层溶洞带（60～90m段）岩溶发育程度低。洞穴管道主要沿大型近直立的结构面（岩性或构造）发育，管道的孤立性表现渐趋明显，岩溶发育不均一性较强。
从钻孔抽水试验可知，含水层释放的水量实际上表示岩溶含水空间充填物质（水、气）的交换，对于浅埋藏、开放型的含水层岩溶介质空间，当所含水分析出并充气时，就具有再充水的功能。由上述可知，本区岩溶含水层厚度可达90m，较强岩溶带发育深度达50～60m，而自然条件下的年际水位变幅一般小于10m，可见自然条件下，岩溶含水层以充水为主，含水介质空间的水气交换只占用了约20%的岩溶空间，仍具有很大的调节潜力。
根据本区钻孔抽水试验结果分析，浅层岩溶带和中层岩溶带平均给水度分别为0.022、0.015。对浅层岩溶带而言，相当于每米厚度有25 mm水柱的调蓄能力；30m厚的浅层岩溶带整体调蓄能力相应为690mm（相当于75×104m3/km2），相当于当地年平均降水量（1 584 mm）的43.6%，表明具有较强的地下水调蓄的能力，水位下降1 m，每平方千米形成的调蓄空间达2.5×104m3。
4.岩溶水资源开发潜力与水质安全
黎塘新埠江流域地下水系统的降水资源总量多年平均达6.50×108m3/a，平均年径流量为3.18×108m3/a；其中地下水天然资源量为（1.65～1.68）×108m3/a，探明的地下水可采资源量为0.44×108m3/a。目前已开采的地表、地下水量为0.908×108m3/a，占平均年径流量的28.55%；已探明地下水资源中还有2/3未利用，可见该区的地表、地下水资源仍具有较大的开发利用潜力。
据主要水源地的水质检测结果（表5-2），本区的地下水资源的质量总体上符合国家地下水质量标准（GB/T 14848—93）中的Ⅲ类水质量要求，可作为生活饮用和工农业生产供水水源。但是，由于表层岩溶发育强烈，地表、地下水联系密切，局部人为活动影响较大时，污染物随水流循环进入岩溶含水层，引起水质恶化。出现地下水污染的地段，主要在黎塘镇生活污水渠两侧、糖厂排污沟渗漏段等地，主要超标组分是反映生活污染或有机污染的化学耗氧量、氨氮等，在人为活动强烈的城镇、工业区其他化学组分的浓度也明显高于上游补给区的背景状况（图5-5、图5-6）。
在农业区，雨季时耕地水肥流失造成浅部地下水中氨氮浓度增高，出现短时性的亚硝酸盐浓度超标。评价结果表明，机井抽取的地下水多为Ⅰ、Ⅱ类水，反映人为影响微弱，基本保持天然地下水化学组成的状态，适合各类用途；而浅井开采的地下水，主要是近地表环境的潜水，在耕作区受农业活动的影响，表现为氨氮、亚硝酸浓度较高，不适合饮用，但符合农业灌溉用水水质标准。
表5-2 黎塘新埠江流域主要岩溶水点地下水质量状况与评价 Tab.5-2 Quality assessment of karst ground water quality in main water spots in Xinpujiang basin，Litang
注：水化学类型代号：H-HCO3，C-Ca，M-Mg；pH值为无量纲，其余单位为 mg/L。
（四）岩溶水开发的潜在地质环境问题
20世纪70年代前，黎塘地下水开采主要用于生活饮用及农田灌溉，开采方式以分散式人工开挖民井或直接提引岩溶泉及地下河出口的岩溶水为主，开采方式简单，开采量小。目前，地下水开采主要用于生活饮用、工业生产及农田灌溉，地下水开采已形成了一定规模，开采方式以机井为主，少数挖大口井或直接提取天然岩溶水点的地下水。由于本区无大的地表河系，地下水埋藏浅，水量丰富，大规模抽取地下水产生的主要环境地质问题是岩溶塌陷灾害，城镇生活区和工业区的局部地段造成的水质污染。对于农田供水的潜在环境问题则主要是岩溶塌陷的危险性。
图5-5 黎塘示范区地下水Cl－浓度等值线图（2001年）
Fig.5-5 Contour map of Cl－concentration in ground water in Litang demonstration plot
本次调查塌陷点20处、塌坑128个，主要分布在开采量大且集中的水井附近（图5-7），由于开采强度较大，地下水位降深较大，地表土层较薄，表层岩溶发育强烈，抽水过程水位频繁变化，致使岩溶塌陷产生。其中危害严重的大型塌陷点有三处：帽子村、平农村、得胜村。塌陷最早发生在20世纪70年代，主要是抽水引起的。
据帽子村塌陷成因分析，当时正值旱季农灌期，黎塘镇的农灌井与工业、生活用水开采井共36口同时开采，日抽水量达7×104m3，而这些抽水井主要集中在帽子村附近的白水塘一带及东部工业区，其中距塌陷点400m 的三口开采井，合计日开采量最大可达13 000m3，致使水位大幅度下降，在岩溶空腔中形成负压，地下水流对土体产生强烈的潜蚀破坏作用，导致大规模塌陷发生。可见岩溶平原区集中大规模开采地下水是造成塌陷的主要原因。通过统计分析，流量大于80m3/h，或动水位降深大于2 m的井，其半径400m范围内发生塌陷的几率高；井半径400～900m范围内发生塌陷的几率为中等；流量小于80m3/h，或动水位降深小于2 m的井，半径400m范围内发生塌陷的几率为中等。
研究表明，地下水开发过程中，3日水位变幅最大值≥2m或水位瞬时下降速率≥1m/h的井区具有塌陷高危险性；3日水位变幅最大值为2～1m或水位瞬时下降速率为1～0.1m/h的井区具有塌陷中等危险性，其余状况为低危险性。由此可见，在该地区采取分散、低强度方式抽取地下水，可以降低塌陷发生的危险。
图5-6 黎塘示范区地下水COD 浓度等值线图（2001年）
Fig.5-6 Contour map of COD in ground water in Litang demonstration plot
图5-7 黎塘地区岩溶塌陷密度分区图（斜线区域为高密集区）
Fig.5-7 Distribution of karst collapses in Litang（zones filling with slash mean high density of karst collapses）
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