华蓥山褶皱山区岩溶水系统循环演化模式分析

摘要

华蓥山褶皱山区次级褶曲、断裂发育，出露最老地层为下古生界寒武系上统，缺失古生界的泥盆系及石炭系下统，出露较完整的为古生界二叠系及中生界三叠系至侏罗系地层。根据区内出露地层岩性的含水特征、富水性及导水性的差异，划分为强含水岩组、中-强含水层组、中-弱含水岩组、相对隔水岩组四种类型，其中，强含水岩组主要分布在五个层位，三叠系雷口坡组（T2l）、嘉陵江组（T1j）和飞仙关组3+4段(T1f3+4)以及二叠系下统茅口组、栖霞组(P1m+q)中。区内共划分出31个岩溶水二级子系统，其中西翼9个，东翼22个。 本文从华蓥山褶皱山区水文地质条件出发，分析各含水岩组富水性特征以及与岩溶水流动系统的空间叠置关系，通过水文水资源计算方法等手段分析岩溶水系统中地下水的集中与分散排泄量，研究岩溶水系统的循环演化模式。论文工作的主要结论如下： 天然状态下煤层富集带“逆置式”岩溶水系统循环模式，主要是以水平运动为主的多含水层地下水系统；天然状态下煤层富集带“顺置式”岩溶水系统的循环模式大致为大气降水→地下水→地表水→地下水。在天然状态下，隧址区地下水系统中各岩溶含水层基本是相对独立的，彼此间不存在水量交换。天然状态下，供水水源地岩溶水系统的循环模式概括起来主要为，岩溶地下水化学分带在空间上具有明显的规律性，从补给区到排泄区地下水的矿化度有逐渐增高的区域性变化趋势。 煤层富集带“逆置式”岩溶水系统的循环演化模式，是由天然状态下层间岩溶水含水系统逐渐演化为以层间岩溶水-矿坑储水并存的新的含水系统。与此同时，由于本区采空塌陷裂缝沟通，与上覆地层碳酸盐岩含水体发生水力联系，从而大量疏干上覆地层含水层并汇入该含水系统，使垂向补给增加。 在煤层富集带，受人工干扰后“顺置式”岩溶水系统的演化模式主要为，由天然状态下的循环模式演化为，大气降水→地下水→小部分地表水→地下水或者大气降水→地下水→切层地下水→地下水的循环模式。 隧址区岩溶水系统内的煤系地层水，当隧道排水后，由于地下水位不断下降，打破了地下水系统内部原有的水力平衡，通过断裂构造使一定范围内的相对隔水层转变为透水层，使疏干漏斗涉及范围内的地下水系统具有一定程度的水力连续性，随后，系统中的煤系地层水将经历两种作用，一是水文地球化学氧化作用；二是水动力的驱动作用。 隧址区岩溶水系统内的岩溶水与天然状态相比，由于人工集水廊道的形成，大大增加了隧址区地下水的排泄量，使其左右侧一定范围内的含水空间趋于疏干，形成一定规模的降位漏斗，并使地下水的运动方向部分发生显著改变，从而产生两种效应，一是打破地下水系统内部原有的水循环平衡；二是使地下水系统与外界的水循环平衡遭到破坏。 供水水源地岩溶水系统的循环演化模式主要为，由天然状态下，从补给区到排泄区地下水矿化度有逐渐增高的区域性变化趋势，演化成岩溶地下水流场发生改变，抽水处HCO3型水的范围变小了，SO4型水的范围扩大了，随着抽水的持续进行，抽出的地下水从原来的HCO3型水逐渐变为SO4型水。