昆明盆地北东侧岩溶水系统探析

摘要

昆明盆地北东侧出露大面积的可溶岩，从盆地边缘至盆地中心可溶岩呈现为裸露-覆盖-埋藏型逐渐过渡的分布模式，以其为含水介质的岩溶水系统特征十分复杂。昆明盆地为第四系所覆盖，地势宽缓平坦，人类工程活动频繁，是地下水的主要活动区，同时该区主要受到盆地北东侧岩溶水系统补给。为此，对昆明盆地北东侧岩溶水系统特征的研究具有重要意义。此外，为了解决昆明在内的滇中地区严重水资源短缺的现状，越来越多的跨区域引、调水工程正在规划和建设。受区内地质条件限制，工程多以隧洞形式通过，将对研究区地下水环境造成较大影响，本文的研究能够为该类工程的选线、施工、地下水环境评价等工作提供一定的科学依据。
　　本文从研究区环境地质背景特征、岩溶发育特征出发，对研究区岩溶水系统进行划分，并对各岩溶水系统特征进行研究。在岩溶水系统分析的基础上，引进Visual Modflow地下水三维数值模拟软件对研究区进行模拟分析。论文主要的研究成果有以下几个方面:
　　(1)研究区主要出露了震旦系灯影组(Zbdn)、寒武系下统龙王庙组((C)1l)及中统双龙潭组((C)2s)、奥陶系下统诺多组(O1n)、泥盆系上统宰格组(D3zg)、石炭系下统大圹阶组上司段(C1d2)及中统威宁组(C2w)和二叠系下统阳新组(P1y)等可溶岩地层。根据可溶岩地层岩性，将研究区可溶岩地层归为三种层组类型:①厚层状均匀纯碳酸盐岩层组;②中厚层状中等纯度碳酸盐岩层组;③间层状碳酸盐岩或碎屑岩夹碳酸盐岩层组，并分析了各可溶岩层组的空间关联关系。
　　(2)研究区北东侧基岩山区，可溶岩裸露地表，岩溶形态丰富，多见岩溶洼地、落水洞、岩溶槽谷、石芽等;盆地内部，可溶岩为第四系地层覆盖，局部可溶岩上覆第三系粘土层，地下水局部承压，发育埋藏型岩溶。研究区表现为从盆地边缘向盆地中心呈裸露型-覆盖型-埋藏型的可溶岩分布模式。另据相关钻孔揭示，研究区可溶岩地下溶蚀现象多集中在高程1849～1955m范围之内，地下浅层溶蚀的发育深度在0～50m范围之间。
　　(3)研究区厚层状均匀纯碳酸盐岩层组二叠系下统阳新组(P1y)灰岩岩溶发育程度强，富水性强，地表出露面积191.33 km2;中厚层状中等纯度碳酸盐岩层组岩溶发育程度中等，富水性中等-较强，地表出露面积235.71 km2，在该层组中岩溶发育强度C+D＞Zbdn;间层状碳酸盐岩或碎屑岩夹碳酸盐岩层组寒武系龙王庙组、双龙潭组由于岩性的差异以及灰岩的纯度不高，岩溶发育程度弱，富水性中等，地表出露面积40.62 km2。
　　(4)根据区内水系、构造、含水岩组富水性等因素将研究区岩溶水系统分为西白沙河岩溶水系统(Ⅰ)、盘龙江岩溶水系统(Ⅱ)、金汁河岩溶水系统(Ⅲ)、东白沙河岩溶水系统(Ⅳ)、宝象河岩溶水系统(Ⅴ)、吴家营岩溶水系统(Ⅵ)共6个二级岩溶水系统。并根据各岩溶水系统内补径排特征的差异二级岩溶水系统进一步细化，共分为14个三级岩溶水子系统，并对各岩溶水子系统进行了详细的分析。
　　(5)在分析研究区岩溶水系统特征的基础上，利用Visual Modflow建立研究区岩溶水系统的地下水三维渗流场模型。模型结果与地下水渗流场真实情形较为匹配。通过计算，模型区可溶岩区地下水水力坡度较小，一般分布于0.002～0.008之间，非可溶岩区地下水水力坡度较可溶岩区明显增大，一般分布于0.008～0.015之间，局部隔水条带如长虫山北侧P1d泥岩隔水效果非常明显，地下水水力坡度高达0.2～0.5，地下水存在一定的承压性。
　　(6)采用Visual Modflow中水均衡模块分别计算各岩溶水系统向昆明盆地地下水侧向补给量，系统(Ⅰ～Ⅵ)分别向盆地补给12957m3/d、101534 m3/d、27451 m3/d、9635 m3/d、213980 m3/d、115136 m3/d，总计480693m3/d。并对各系统可溶岩部分和非可溶岩部分对盆地的补给流量、单宽流量进行了计算。计算结果显示，各系统中可溶岩单宽流量是非可溶中5～7倍。

目录

声明

摘要

第1章 前言

1．1 选题依据与研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 岩溶水系统理论与应用研究

1．2．2 地下水三维数值模拟研究

1．2．3 研究区研究现状

1．3 研究内容及技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

第2章 研究区地质环境条件

2．1 自然地理

2．1．1 交通位置

2．1．2 地形地貌

2．1．3 气象、水文

2．2 区域地质特征

2．2．1 地层岩性

2．2．2 地质构造

2．2．3 新构造运动

2．3 区域水文地质条件

2．3．1 含水岩组及富水性

2．3．2 地下水补径排条件

2．3．3 水资源开发利用现状

第3章 岩溶发育特征与岩溶水文地质条件分析

3．1 岩溶发育的基础条件

3．1．1 可溶岩层组类型

3．1．2 可溶岩组空间关联关系

3．2 岩溶形态特征

3．2．1 地表岩溶形态特征

3．2．2 地下岩溶形态

3．3 岩溶空间展布特征

3．4 岩溶发育程度分区

3．4．1 岩溶发育等级

3．4．2 岩溶发育分区

3．5 岩溶发育规律

3．6 岩溶水文地质条件

3．6．1 岩溶含水岩组

3．6．2 岩溶水补、径、排特征

第4章 岩溶水系统划分与特征分析

4．1 岩溶水系统划分

4．1．1 划分原则

4．1．2 划分方案

4．2 岩溶水系统特征分析

4．2．1 西白沙河岩溶水系统

4．2．2 盘龙江岩溶水系统

4．2．3 金汁河岩溶水系统

4．2．4 东白沙河岩溶水系统

4．2．5 宝象河岩溶水系统

4．2．6 吴家营岩溶水系统

第5章 研究区岩溶水系统三维数值模拟

5．1 岩溶水系统地质原型概化

5．1．1 含水介质及其参数

5．1．2 边界条件

5．2 地下水渗流场三维数值模型

5．2．1 模型的建立

5．2．2 模型的校验

5．3 模拟结果分析

5．3．1 地下水渗流场分析

5．3．2 岩溶水系统对昆明盆地侧向补给量

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间获取的学术成果