张林
（贵州省地质调查院，贵阳 5500040）
基金项目：中国地质调查局项目“贵州重点地区岩溶地下水与环境地质调查”（编号：水［2004］013-03）资助。
作者简介：张林（1974—），男，地质工程师，主要从事水文地质、工程地质和环境地质工作。
摘要：黔南地区碳酸盐岩广布，地表岩溶干旱缺水十分严重。因此，如何合理、有效地利用区内表层带岩溶水资源就显得尤为重要。本文着重分析了区内表层带岩溶水出露的条件，并总结了几种表层带岩溶水与“三小工程”相结合来开发利用表层岩溶水资源的模式，这对解决黔南地区干旱缺水具有一定的实际意义。
关键词：表层带岩溶水；模式；条件；黔南
贵州省黔南地区碳酸盐岩广布，为典型的岩溶峰丛山区，地表水系不发育，岩溶地下水深埋，可直接有效利用的水资源少，岩溶干旱缺水十分严重。目前尚有60余万人、40万头牲畜、8万公顷耕地的水源尚未完全解决，年需水量约1.35亿m3。因此，如何合理、有效地开发利用区内宝贵的表层带岩溶水资源就显得尤为重要。笔者等人目前正在区内开展“贵州省重点区地下水与地质环境调查”项目，对表层带岩溶水出露的条件及其开发利用模式进行了一定的研究，总结了一些规律，旨在对岩溶峰丛山区如何开发利用表层岩溶水提供一些参考。
1 表层岩溶水出露的条件
贵州省黔南峰丛山区的表层岩溶水主要接受大气降水入渗补给，其表层岩溶带中的溶蚀裂隙、溶孔及强风化带的节理裂隙为表层岩溶水的储存、运移空间，由于受表层岩溶带底部相对弱透水层的阻挡改变其径流方向，在地表适宜地点以表层岩溶泉的形式排泄。通过对调查区内表层岩溶泉出露的条件分析，其出露的条件与地形地貌、地层岩性及岩层的产状组合等息息相关。
图1 表层岩溶泉在地貌上出露的比例（%）示意图
1.1 地形地貌
黔南地区地处贵州高原向广西丘陵过渡的斜坡地带，地势上总体北高南低。由于碳酸盐岩广布，为典型的岩溶石山区，其地貌以溶蚀地貌为主，岩溶地貌的组合类型主要为峰丛洼地、峰丛谷地及溶丘洼地。通过对区内调查的表层岩溶泉在地貌分布上的统计分析（图1），表层岩溶泉出露有如下规律：从溶丘洼地→峰丛谷地→峰丛洼地，呈递增规律，其中在峰丛洼地地貌区出露表层岩溶泉的比例为在峰丛洼地谷及溶丘洼地地区的2倍左右。表层岩溶水在各类地貌上出露的位置见下表。
表层岩溶泉在地貌上出露的位置
1.2 地层岩性
测区地层从泥盆系至三叠系均有出露，受各类地层在岩性上的差异，表层岩溶泉出露的数量亦不尽相同。由于表层岩溶水出露条件是在表层岩溶带下部必须要有非可溶层或弱可溶层的存在。区内石炭系中上统黄龙组、马平组（C2-3hn⁃mp）及二叠系下统栖霞组、茅口组（P1q⁃m），是一套纯的厚层块状石灰岩。虽然其表层岩溶带发育，但由于地层的岩性差异不大，岩层中没有非可溶层或弱可溶层的存在，出露的表层岩溶泉较少。三叠系下统大冶组（T1dy）、二叠系上统吴家坪至大隆组（P2w⁃d）、石炭系下统大塘至摆佐组（C1d⁃b）及泥盆系中统（D2-3），这几个层位都有共同的特点是：岩性以石灰岩为主，在发育的表层岩溶带下部均有一层非可溶层或弱可溶层的存在，出露的表层岩溶泉较多。如三叠系大治组中的表层岩溶水主要是沿一薄层泥质灰岩相对隔水层与表层岩溶含水层的接触带出露，石炭系下统大塘组的表层岩溶泉主要是在中厚层灰岩与泥灰岩或泥页岩的接触带出露。
1.3 岩层的产状组合
图2 表层岩溶泉在不同岩层倾角上的出露比例（%）示意图
黔南峰丛山区表层岩溶水的出露不仅与地形地貌、地层岩性有关，而且与岩层的产状组合关系极大。通过对区内表层岩溶水的出露在岩层产状组合上的统计分析（图2），发现有如下规律：岩层倾角越陡，表层岩溶水出露就越少，反之则出露越多；表层岩溶水出露的最佳岩层倾角为0°～15°，岩层倾角大于45°地方，表层岩溶水则很少出露。
另外，区内表层岩溶水出露还与岩层的倾向有一定关系。据调查，大多数表层岩溶泉都是顺岩层的倾向方向出露，反倾向方向出露的表层岩溶泉则相对较少。
1.4 植被及土层
植被及土层对表层岩溶带的发育主要体现在两个方面，它们既是表层岩溶带发育的驱动力，又是强化表层岩溶带中的表层岩溶水调蓄能力的重要影响因素之一。在植被茂密区，生物活动强烈，可增强岩溶作用中的碳循环，使溶蚀作用加强，促进表层岩溶带的发育；另一方面由于植被覆盖，在大气降雨时，可截流部分降水和径流，加强下渗作用，促进表层岩溶带的发育。另外在有土层覆盖的地区，同样可以截流部分降水和径流，可增强表层岩溶带中岩溶水的调蓄能力并促进表层岩溶带的发育。
通过对区内的表层岩溶泉的调查分析表明：在有植树被及土层覆盖条件下的表层岩溶带，对表层岩溶水的调蓄能力远远高于在石漠化条件下的能力，出露的表层岩溶泉较多。
2 表层岩溶水的开发利用模式
区内对表层岩溶水比较常见的开发利用方式主要是结合“三小工程”进行开发利用，但其中的大部分水池、水柜没有从表层岩溶水出露的条件上去修建及布局，使这些水池只能靠天降雨蓄水、枯水季干涸且水质较差。据调查，区内目前60%以上的水池均是如此。因此，如何合理地从表层岩溶水出露的条件上去布局和修建“三小工程”，充分发挥“三小工程”的调蓄功能，使表层岩溶水资源得到充分利用，从而达到解决峰丛山区人、畜饮水的目的。根据控制表层岩溶水出露的条件及一些地区“三小工程”与表层岩溶水有机结合的开发利用模式的研究，总结出了适宜峰丛山区表层岩溶水开发的几种模式。
2.1 峰丛垭口布局模式
由于峰丛山区的峰丛垭口地带是表层岩溶水是最易出露的地方，而这些地方出露的表层岩溶水具有位置高、流量动态较稳定的特点。因此，选择在垭口地带修建水池是比较合理的一种模式，水池的大小及数量则要根据出露表层岩溶泉水流量的大小及其供水对象的需水量来确定。如罗甸县深井村翁不六表层岩溶水的开发利用就是一个成功的典范，该表层岩溶泉在地貌上位于一峰丛垭口，出露地层岩性为三叠系下统大治组（T1dy）石灰岩夹薄层泥灰岩，其表层岩溶泉就在灰岩与泥灰岩的接触部位出露（图3）。当地居民就在泉口下修建了一个40m3水池，然后利用该水池作为水源点，在其下面根据居民的需求，一家一户修建一个20～30m3的水池，从而解决了翁不六150人、200头牲畜的用水问题。
2.2 峰丛斜坡顺岩层倾向布局模式
通过上述对表层岩溶水出露条件的分析，测区表层岩溶水的出露与岩层的倾向、倾角关系极大。一般在岩层反倾向方向，表层岩溶水出露较少。因此，在峰丛洼地的斜坡地带，水池、水柜宜顺岩层倾向有表层岩溶水出露的地方布局及修建。利用此种模式可以使表层岩溶水与“三小工程”有机地结合进行水资源开发利用。如紫云县宗地乡回龙村羊寨洼地中水池的布局（图4），在洼地的东面斜坡中顺岩层倾向方向修建的水池中有水且水质较好，而在西面斜坡中沿岩层反倾方向所修建的水池中，则没有水。
2.3 洼地底部浅井模式
由于表层岩溶带中岩溶水的储集及运移，与表层岩带下部的弱可溶层或非可溶层关系非常密切。因此，在一些洼地底部受地层岩性的控制，发育的表层岩溶带下部有非可溶层或弱可溶层的存在，从而在洼地底部形成了表层岩溶水的富集带。如罗甸县栗木乡摆贡村窝氹表层岩溶潭，它由三个岩溶潭组成（图5），所处地层为三叠系下统大冶组（T1dy），岩性为厚层状石灰岩。这三个岩溶潭水位较稳定，潭中常年有水，其水量完全能够解决窝氹20余人、30余头牲畜饮用水及洼地中0.67hm2稻田的灌溉问题。表层带岩溶水的这种出露形式表明，在同样的水文地质条件下，可在洼地底部采取人工浅井的模式开发利用表层带岩溶水，从而解决当地群众的生活饮用水及部分旱地的灌溉用水。
图3 贵州罗甸县翁不六表层带岩溶水开发平剖面示意图
1—三叠系下统大冶组；2—灰岩；3—泥质灰岩；4—表层岩溶泉；5—水池；6—居民点；7—A—A′剖面；8—岩层产状
图4 贵州省紫云县宗地乡羊寨
表层泉开发利用剖面示意图
1—石炭系中下统；2—石灰岩；3—表层岩溶泉；4—无水水池；5—有水水池；6—岩层产状，上为倾向、下为倾角
图5 贵州省罗甸县栗木乡窝氹表层岩溶潭剖面图
1—第四系；2—三叠系下统大冶组；3—松散土层；4—石灰岩；5—岩层产状；6—表层岩溶带发育深度界线
3 表层岩溶水开发中值得注意的问题
（1）注意对森林植被层及松散土层的保护。由于森林植被层及土层既是表层岩溶带发育的驱动力，又是强化表层岩溶带中的表层岩溶水调蓄能力的重要影响因素之一。因此，对森林植被的保护与建设，恢复或提高表层岩溶带对表层岩溶水的调蓄功能至关重要，同时也是提高生态地质质量的有力措施。
（2）在表层岩溶水开发利用中应从地质学的角度对“三小工程”进行统一合理的规划和布局。长期以来，区内对表层岩溶水的开发比较随意，没有从表层岩溶水出露的条件上去布局和规划，同时地方相关部门对其也是一个盲点，从而使区内的表层岩溶水没有得到有效的开发利用，造成了水资源的浪费。
（3）表层岩溶水开发过程应加大经费的投入力度。由于区内人居环境恶劣、经济作物甚少，农民人均年收入不足500元，对表层岩溶水开发中的必备材料主要靠政府的补贴支持，制约了对表层岩溶水的开发利用。
4 结论与建议
贵州省黔南岩溶峰丛山区，地表水系不发育，岩溶地下水埋深大，可直接利用的水资源少，岩溶干旱缺水严重。由于受地形地貌、地层岩性等因素控制，表层岩溶水含水相对丰富，且具有较好的开发利用条件。本文从地形地貌、地层岩性、岩层的产状组合、植被和土层几个方面，分析了表层带岩溶水出露的条件，总结了适宜于该区对表层带岩溶水开发的峰丛垭口布局模式、峰丛斜坡顺岩层倾向布局模式、峰丛洼地底部浅井模式，这将对区内表层带岩溶水与“三小工程”结合开发利用岩溶水资源具有实际的指导意义。
但在对表层带岩溶水的开发利用过程中，应注重对控制表层岩溶带发育的森林植被层和松散土层的保护与建设，同时还应从地质学的角度对表层带岩溶水资源进行合理的开发利用规划，并希望相关部门加大对区内表层带岩溶水开发利用中的经费投入力度。
参考文献
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