黄 会，张恺翔

(四川省地质矿产开发局九一五水文地质工程地质队，四川 眉山 620010 )

昆明呈贡黑、白龙潭地下水系统独立性研究

黄 会，张恺翔

(四川省地质矿产开发局九一五水文地质工程地质队，四川 眉山 620010 )

黑、白龙潭地下水系统位于昆明东南侧吴家营裸露-覆盖型岩溶系统内，其中黑龙潭地下水系统出口-黑龙潭是昆明经济开发中心-呈贡的饮用水源地之一，水资源是制约缺水城市发展的关键因素，两地下水系统独立性对昆明发展极其重要。通过对黑、白龙潭地下水系统的水文地质条件、水均衡、渗流场分析，表明黑龙潭系统和白龙潭地下水系统是相对独立的，是两个地下水系统受北东部岩溶中低山的裸露型岩溶的补给，中间受稳定的隔水条带P1d的阻隔，使两个地下水系统不具有具有水力联系，但构造断裂使得隔水条带P1d在浑水塘一带被错断，两个地下水系统在下部具有水力联系。

黑龙潭地下水系统；白龙潭地下水系统；水均衡；数值模拟；独立性

呈贡黑、白龙潭地下水系统均位于断陷盆地东南侧一吴家营裸露一覆盖型岩溶地下水系统内。两地下水系统出口相距不到3 km，泉流量相差较大，其中黑龙潭泉是呈贡主要集中供水水源地，白龙潭泉主要为农田、耕地、池塘用水。呈贡作为昆明经济开发中心，而昆明水资源严重缺乏，因此水资源是制约城市发展的关键，探明两个系统之间之间是否具有联系至关重要的。王宇[1]在《断陷盆地岩溶水赋存规律》中曾详细介绍了吴家营岩溶地下水系统，主要分析了该系统地下水径流模式以及岩溶水单元划分，对两个系统是否存在联系，并未作出详细论述，本文主要从水文地质条件、水均衡、三维数值模拟方面来探索两个系统的独立性。

1 水文地质条件分析

马料河和宝象河是吴家营岩溶地下水系统北侧界，滇池流域和南盘江流域是其北东侧界，该系统内既有裸露型岩溶又有覆盖型岩溶，岩溶出露面积较大，主要的含水岩组为石炭系+泥盆系(C+D)、二叠系(P1y)，富水性较强-强，含水性差异较大。

图1 吴家营岩溶水系统平面图

2 地下水系统补排条件分析

北东侧裸露型岩溶和地表伏流补是黑龙潭地下水系统主要补给来源，北侧果林水库一带产生的地下径流与白龙潭暗河排泄后剩余的侧向径流流量在黑龙潭暗河出口周围通过上升泉排泄到地表。

图2 白龙潭系统排泄示意图

图3 黑、白龙潭系统出口地貌示意图

从图2及现场调查看，白龙潭地下水系统排泄出口高程1 935 m，主要接受北东侧三家村一带二叠系(P1y)裸露型岩溶下渗补给，分三级排泄，一级排泄出口为白龙潭，剩余部分则进入覆盖型岩溶水同果林水库一带的覆盖型岩溶水一起在小海晏排泄处进行二级排泄，其余直接向滇池排泄。

黑、白龙潭地下水系统的地下径流经黑、白龙潭泉排泄到地表，汇入洛龙河(图3)，最终流向滇池。

3 两大地下水系统独立性分析

3.1 水均衡分析

黑龙潭地下水系统排泄高程1 920 m，白龙潭地下水系统排泄高程1 935 m。假设两个系统为一个整体，当旱季水源不充足时，大部分水将低高程(黑龙潭)排泄，然而事实却并非如此。从两次野外调查情况来看，黑龙潭泉流量雨季292 L/S，枯季仅有79 L/S；在雨季和旱季白龙潭泉流量均稳定在145 L/S左右，这充分说明所两个系统不是一个整体。因此从水均衡分析，两个系统具有不同的补给来源，白龙潭的补给路径更远，水源比较充足。

图4 黑、白龙潭地下水系统A-A＇剖面图

从黑、白龙潭地下水系统A-A＇剖面(图4)来看，黑、白龙潭地下水系统在补给、排泄区内受中间隔水条带P1d(铝土质页岩)的阻隔，成为两个独立的地下水系统。白龙潭地下水系统主要接受北东侧裸露岩溶P1y补给，黑龙潭地下水系统主要接受北东侧三家村一带C+D裸露型岩溶、地表伏流及南东侧黄连山一带的C+D灰岩条带补给，其C+D地层岩溶发育程度、汇水条件及地表入渗系数均小于P1y阳新组地层，因此白龙潭雨季旱季流量稳定。从野外调查及钻孔资料来看，C+D地层的岩溶发育程度也明显不如P1y地层，因此补给范围及补给资源远没有白龙潭充足，泉流量在旱季明显少于雨季。

图5 黑、白龙潭地下水系统B-B＇剖面图

从黑、白龙潭地下水系统B-B＇剖面(图5)来看，C和P1y两个含水层之间有隔水条带P1d(据钻孔资料反应岩性主要为为铝土质页岩、粘土岩等，具有弱透水甚至不透水作用)，所以两个地下水系统在三家村落水洞以上部分为几乎无水力联系。

王宇[1]在《断陷盆地岩溶水赋存规律》一书中写到，两个地下水系统在浑水塘一带位于一朵云-大新册断裂带附近，而该断裂在上部是压性断裂，透水性差(几乎不透水)而下部变为张性，具有透水性；另外还有很多张性小断裂分布在浑水塘一带，使得中间稳定的隔水层P1d变成不稳定的隔水层，两个系统在浑水塘一带又具有水力联系。因此从水均衡角度来看，北东部中低山的裸露型岩溶是两个系统共同的补给来源，中间受稳定的隔水条带P1d阻隔，使两个系统相对独立的，但构造断裂使得隔水条带P1d在浑水塘一带被错段，又具有一定的水力联系。雨季由于地表水入渗使得地下水位上升，部分原本补给白龙潭系统的水通过断层在浑水塘一带补给黑龙潭地下水系统，使得黑龙潭泉在雨季流量明显大于旱季。

3.2 基于三维数值模拟分析

3.2.1 水文地质概化模型

模型区岩溶类型主要为裸露型岩溶，地表岩溶发育，区内发育一条暗河，主要通过地表洼地、落水洞等汇聚大气降水。地下暗河、溶隙、多重介质组成复杂的储排水体系，并呈现出明显的垂向岩溶分带性。因此采用等效连续介质模型和双重介质模型两种方法综合对含水介质进行概化(图6)，不同的含水岩组由不同的颜色表示。

图6 研究区三维结构示意图

3.2.2 边界条件概化

本次模拟参考黄会[7]《隧道工程对昆明呈贡黑龙潭地下水系统的影响》一文，涉及范围主要为黑龙潭地下水系统和白龙潭地下水系统的补给、径流区。除西面外北面和南面、东面均以地表或者地下分水岭为界，其中北面和南东面为地表分水岭，岩性主要为P2β，透水性差，作为隔水边界处理；北东面为地下分水岭，作为隔水边界处理；西面为第四系，岩溶水与地表水之间的联系的受到下部的固结程度较高的粘土层的阻断[1](王宇，2003)，因此为岩溶水的主要排泄方向，作为排泄边界处理。模拟区内，地形地貌复杂，沟谷切割纵深，考虑地下水受地表支沟体系的控制，将河流和水库都作通用边界处理，其余部分均作无效单元处理(图7)。

图7 模拟范围图

3.2.3 相关参数选取

谭继中[5]在《云南断陷盆地浅循环岩溶水赋存规律初步研究》一书中写到岩溶裂隙的宽度、密度(裂隙间距)、充填程度、发育方向以及延伸性、岩溶化岩体内部的空间组合决定了岩石的渗透性、给水度、弹性释水系数、孔隙度等。根据地层及区内岩溶发育规律，模拟区参数取值借鉴钻孔抽压水试验资料并结合经验，对于没有钻孔的依据经验取值，对个别特殊的地方如地下岩溶比较发育的(落水洞等)需要在模型调试中进一步修正并单独赋值。

模拟区内，主要补给以大气降雨补给为主，降雨补给有明显的雨季和旱季之分，含水层性质主要以潜水为主，部分地方具有承压性。含水层主要依靠大气降雨通过地表入渗方式补给，地表入渗系数(R)代表了地表水转化为地下水的能力即补给强度，它是地表岩溶发育程度与地貌条件的综合表现，据参考资料分析模拟区内平均入渗系数为0.48。因此根据实际调查并结合地形地貌、岩溶发育等特征，为了模型更为真实可靠，最终将模型分为4个补给区域，代表实际的补给强度，具体入渗系数取值如图8。

图8 模拟区降雨入渗系数分区图

3.2.4 模型效验

通过数值模拟中水均衡以及钻孔水位验证，模型所反应的数值与原位地质实体条件比较相符，能够较好的反应实际水文地质条件。

3.2.5 模拟结果分析

图9 黑、白龙潭系统渗流场图从数值模拟的渗流场结果来看(图9)，黑龙潭系统和白龙潭系统是两个相对独立的系统。两个地下水系统主要接受北东部岩溶中低山的裸露型岩溶的补给，中间受稳定的隔水条带P1d阻隔，使两个系统不具有水力联系，使得地下水一部分流向黑龙潭，另外一部份流向白龙潭，但构造断裂使得隔水条带P1d在浑水塘一带被错段，又具有水力联系，与水均衡分析相吻合。

4 结语

通过对黑龙潭、白龙潭地下水系统的水文地质条件、水均衡、渗流场分析，表明黑龙潭系统和白龙潭地下水系统是相对独立的，两个地下水系统主要接受北东部岩溶中低山的裸露型岩溶的补给，中间受稳定的隔水条带P1d的阻隔，使两个地下水系统不具有水力联系，但构造断裂使得隔水条带P1d在浑水塘一带被错断，两个地下水系统在下部又具有水力联系。

[1]王宇，等.断陷盆地岩溶水赋存规律[M]. 昆明：云南科技出版社.2003.

[2]王宇. 滇东地区断陷岩溶盆地裸露一覆盖型岩溶水系统特征剖析-以吴家营岩溶水系统为例[J].云南地质.1993.12(3)：302-218.

[3]王宇. 西南岩溶石山区断陷盆地岩溶水系统分类及供水意义[J].2003.30(5):220-224.

[4]魏林宏. 地下水流数值模拟的研究现状和发展趋势[J]. 重庆大学学报 (自然科学版).2000.23(增刊)：50-52.

[5]谭继中. 云南断陷盆地浅循环岩溶水赋存规律初步研究[J].地质与资源.2003.12(2):91-96.

[6]潘国营.地下水数值模拟模型拟合效果的评价.焦作矿业学院报[J].1994.13(2):52-56.

[7]黄会.隧道工程对昆明呈贡黑龙潭地下水系统的影响[M].成都理工大学.2013.05.01.

[8]张明亮. 昆明及周边地区早二叠世梁山组的隔水作用探析[M].成都理工大学.2013.05.01.

Study on the Independence of Groundwater System of Heilongtan and Bailongtan at Chenggong in Kunming

HUANG Hui, ZHANG Kai-xiang

(The Geology and Mineral Development Bureau of Sichuan province, Jiuyiwu Hydrogeological Engineering Team,Sichuan Meishan 620010)

Groundwater system of Heilongtan and Bailongtan are located in the bare-covered karst system of Wujiaying in the south-east of Kunming. Heilongtan is the economic development center of Kunming, also one of the drinking water sources of Chenggong, so that the independence of the two systems is extremely important for the development of Kunming, because water resources is the key elements for the development of cities which is short of water. Based on the analysis of the hydrogeological conditions, water balance and seepage field of Heilongtan and Bailongtan groundwater systems, it shows that the two are relatively independent, both of which accept the supply of bare karst of the low karst in the northeastern part. The stable water strip P1d separates the two in the middle, so that there isn’t hydraulic links, if the structural fracture makes the water strip P1d in the muddy pond area break, there is hydraulic links in the lower part of the two groundwater system.

heilongtan groundwater systems; bailongtan groundwater systems; water balance; numerical simulation; independence

2017-03-21

黄会(1987-)，女，四川乐山人，工程师，主要从事水文地质、工程地质、环境地质等方面的研究工作。

P641.2

A

1004-1184(2017)04-0051-03