龚晓凌 王现国 杨国华 吕小凡 高晓

摘要：在对渑池盆地岩溶含水系统的平面边界和垂向边界进行分析的基础上，采用均衡法对岩溶含水系统的地下水资源量进行了计算，结果表明：①现状条件下为负均衡，地下水位年均降幅为1.79m；丰水年为正均衡，地下水位升幅为0.01m；平水年和枯水年均为负均衡，地下水位降幅分别为4.60、16.89m。②该地区多孔多年水位观测资料表明，水位表现为持续下降，1984-2008年水位下降40～140m，多孔平均水位年降幅为5.68m，均衡计算结果与实测数据基本吻合。③岩溶地下水现状条件下的补给量主要是大气降水入渗，约占74.O%，岩溶地下水的排泄量主要为水源地开采，约占97.5%。

关键词：岩溶含水系统；边界特征；均衡计算；渑池盆地

中图分类号：P641.4

文献标志码：A

doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2018.08.012

渑池盆地岩溶水系统位于渑池县北部南坻坞、北涧河河谷地带，河谷呈U形，走向为南东。河谷以北山坡出露奥陶、寒武系灰岩、白云岩，河谷以南山坡地层岩性为二叠系砂泥岩。该地区地下水可分为松散岩类孔隙水、碎屑岩类裂隙水和碳酸盐岩类裂隙岩溶水，其中岩溶水为铝土矿的主要充水水源。笔者在相关勘查资料综合分析的基础上，对该地区岩溶含水系统边界特征进行总结分析，并采用均衡法对岩溶地下水资源量进行评价。

1 岩溶水系统边界特征

岩溶水系统分为两类：某一岩溶泉的汇水范围称为岩溶水文系统：与某一岩溶泉水力联系的岩溶含水岩系的分布空间称为岩溶含水系统。岩溶水文系统与岩溶含水系统往往不一致，岩溶水文系统的范围一般大于岩溶含水系统。研究区岩溶含水系统与岩溶

1.1 平面边界特征

（1）北部边界。北部边界以蓟县系变质岩地层露头线为界，震旦系变质岩系地层透水性、富水性极差，但由于边界北部存在地表分水岭，地下水接受侧向径流补给，因此该边界视为弱透水补给边界。

（2）西部边界。西部边界以扣门山断裂、坡头断裂为界，扣门山断裂带西盘（下降盘）寒武系地层与东盘（上升盘）震旦系石英岩接触，断距200～500m。从该断裂两盘水位变化对比判断，该断裂構成地下水的分水岭，把此边界视为零流量边界，见图2。

（3）东部边界。东部边界以龙涧断层、新安断层为界，新安断层使寒武系与二叠系地层接触，为阻水边界，龙涧泉因此而成。该岩溶含水系统自西向东由岩溶裸露区无压水变为深埋承压水，见图1。

（4）南部边界。南部边界根据岩溶发育范围确定，边界界定根据以往对岩溶发育深度400m以浅的认识成果，即相当于奥陶一寒武系张夏组的地层厚度471.3m。据已有勘查资料，奥陶系地层最大厚度为87.77m，寒武系上统厚度为109.88m，寒武系中统张夏组地层厚度为273.65m，奥陶至寒武系中统张夏组总厚度为471.3m，根据地层倾角250和倾向2000换算，岩溶水分布区由铝土矿露头向南延伸的平面范围为1653m，即为南部边界，把此边界视为零流量隔水边界。

1.2 垂向边界特征

垂向边界主要考虑岩溶水上覆地层对岩溶含水系统的补给作用。根据文献和文献以及研究区水文地质条件，在铝土矿露头线以北，岩溶含水层直接裸露区或被第四系（Q）、第三系（N）覆盖间接裸露区，岩溶水可接受大气降水补给（图3中I区）。根据岩溶含水层埋藏情况可以将补给区划分为直接补给区和间接补给区，其中北涧河在流经灰岩裸露区时可直接对岩溶水进行补给。铝土矿露头以南，大气降水直接补给第四系、石炭系、二叠系地下水，地下水富水性弱，且由于厚层弱透水层的阻隔，因此对下部岩溶水补给作用微弱，可不考虑其补给作用（图3中Ⅱ区）。

2 岩溶地下水资源量均衡计算

2.1 均衡方程

根据水均衡原理，在一个水文地质单元内，任一时段地下水的总补给量与消耗量之差等于该时段内地下水体积的变化值，根据该区岩溶含水系统水文地质条件建立水均衡方程：式中：Q雨渗为降水人渗补给地下水量，m3/a；Q河渗为河水人渗补给地下水量，m3/a；Q径补为震旦系变质岩径流补给量，m3/a；Q开采为开采排泄地下水量，m3/a；Q径排为地下水径流排泄量，m3/a；△h为均衡时段内地下水位变化量，m；At为均衡时段，a；F为均衡区面积，km2；μ为岩溶含水层弹性释水系数。

2.2 均衡计算结果

根据均衡方程，矿区岩溶水补给总量有降水人渗量、河水渗漏量和地下径流补给量，排泄总量有开采量和径流排泄量。根据文献选择相关参数，根据多年监测资料确定开采量和降水量。现状、多年平均及不同降水频率（20%、50%、75%降水量保证率）下的均衡计算结果见表1。

2.3 均衡计算结果分析

（1）现状（2004-2008年）条件下，岩溶水排泄量大于补给量，水位年均下降1.79m。根据中铝矿业公司水位观测资料及义煤洪阳水源地观测孔资料进行水位统计，水位有升有降，水位上升的观测孔主要分布在义煤水泥厂以西，年升幅1～4m，主要是渑池电厂、仰韶酒厂停采岩溶水造成的：水位下降的观测孔主要分布在义煤水泥厂以东，年降幅为2～13m。多孔平均表现为水位下降，年降幅平均为1.61m，见表2。计算水位变幅与实测水位变幅基本吻合，说明所选参数合理，计算的补给量和排泄量可靠。

（2）多年（1984-2008年）平均条件下，岩溶水排泄量大于补给量，计算出水位年均下降5.52m。根据多孔多年水位统计资料，水位表现为持续下降的特征，1984-2008年水位下降40～140m，多孔观测的平均水位年降幅为5.68m。计算水位年均降幅与实测水位多年平均降幅基本吻合。

（3）现状条件下，平水年排泄量大于补给量，计算水位下降4.60m；丰水年补给量略大于排泄量，水位上升0.01m；枯水年补给量较排泄量小127.30万m3/a，水位下降16.89m。

（4）矿区岩溶地下水现状条件下的补给量包括大气降水人渗量（占比74.0%）、河水人渗量（占比13.5%）和北边界侧向径流补给量（占比12.5%）：矿区岩溶地下水的排泄量包括水源地开采（占比97.5%）和侧向地下径流排泄（占比2.5%）。

3 结语

在以往资料研究的基础上，对渑池盆地岩溶含水系统边界特征进行了总结分析，采用均衡法对岩溶含水系统的地下水资源量进行了计算评价，均衡计算结果表明：岩溶水长期处于超采状态，引起地下水位不断下降，多年均衡计算结果为负均衡，多孔观测的平均水位年降幅为5.68m。研究区下游分布有地下水水源地，开采同一岩溶含水系统，应加强该岩溶水系统水资源管理，促进水资源的综合利用。