贵州省水城盆地地下水监测资料分析及应用

[摘要]通过对水城盆地1990-2009年地下水监测数据的整理分析，并结合区域水文地质特征；对水城盆地地下水位的年际变化加以描述，对造成动态变化的可能成因加以分析；依据多年地下水位监测数据，绘制区域地下水水位埋深图；分析水城盆地地下水质量分布情况，并绘制成图；尝试将所得资料用于水城盆地岩溶塌陷的防治。

[关键词]水城盆地 地下水监测 岩溶塌陷

[中图分类号]F407.1 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-7-131-2

0前言

地下水动态监测的主要目的是为了进一步查明和研究区域水文地质条件，特别是地下水的补给、径流、排泄条件，掌握地下水动态规律。但事实上地下水监测数据的用途远远不止如此，许多研究者[1]认为气候变化与人类活动对地下水水质、水量的影响只有从监测网所获取的信息来进行评价；区域监测网络的优化设计主要是基于历史监测数据的分析拟合[2]。

水城盆地工业发达、用水量大，岩溶塌陷发育，且地下水监测工作发展时间长，累积数据量大；本文是通过对水城盆地历史地下水监测数据的整理分析，应用于水城盆地岩溶塌陷的防治和水文地质钻孔定位，探讨地下水监测数据新的应用方向，具有较大的实际应用价值。

1水城盆地概况

水城盆地位于贵州西部六盘水市，东西长22.5km，南北宽5.5--9km，总面积约208km2。研究区属于亚热带高原型温凉季风气候，年平均气温12.3℃，多年平均降雨量为1231.1mm。盆地内主要构造有威水复背斜和法子冲涡轮构造，主构造线方向与盆地长轴方向一致，呈NW--SE带状展布。区内主要含水岩组有石炭下统摆左组（C1b）、石炭下统上司组（C1s）。和石炭中统马平组（C2m）、滑石板组（C2sh）；主要隔水岩组为二叠下统梁山组（P1l）、石炭下统旧司组（C1j）以及上覆的第四系粘土层。P1l、C1j和第四系粘土层分别为盆地的隔水边界和隔水顶底板，使水城盆地成为一个完整的水文地质单元。大气降雨是盆地唯一的补给来源；盆地四周为峰丛地貌，岩溶发育，没有地表水系，大气降水全部人渗补给地下水，并在盆地边缘出露成泉，发育成盆地唯一水系--响水河；因存在隔水边界和隔水底板，盆地地表水、地下水均由盆地东部边缘的缺口（金竹林出口）排泄，多年平均排泄量为8.6×107m3/a。

2水城盆地监测现状

贵州省地质环境监测总站六盘水监测站成立于1988年，成立以来长期承担六盘水市水城盆地地下水环境监测任务；水城盆地监测控制面积为282.1KM2，监测点总数为38个，其中国家级监测点4个，省级监测点34个；按监测项目水位、水质、水温、水量监测点数分别为22、38、30和28个。通过二十多年的监测，六盘水监测站获取了大量水城盆地地下水动态变化及水质变化数据，提交了多份地质环境年度监测报告，为六盘水市科学制定环境保护、地下水开采方案和城市建设规划提供了技术支撑。

3水城盆地地下水水位年际变化

选取了以下三个具有代表意义的典型长观点：六盘水钟山区凤凰办事处马鞍山长观点、六盘水钟山区下钟山市供电局东长观点及六盘水钟山区头塘长观点，并筛选出监测数据充足的年份进行对比分析。其中马鞍山长观点位于水城盆地工业集中区域，抽水量大、水位埋深值大；供电局东长观点距马鞍山长观点不远，但水位埋深仅5米左右，具有较强的对比意义；而头塘长观点已接近盆地边缘，属于地下水排泄区域，水位埋深小，变化幅度小。

三个典型长观点的水位变化数据均具有类似规律（图1）：（1）2001年4月水城盆地水位值均为监测点建成以来最低值；（2）2008、2009年水城盆地各监测点水位均为二十年最高值；（3）2009年上半年水城盆地水位基本与2008年同时期持平，但下半年水位值均低于2008年同期水位。

对比水城盆地历年抽水量（1984年为2784.95×104m3/a；1991年为3409.28×104m3/a；1995年为3910.88×104m3/a；2000年为3980.23× 104m3/a[3]），发现2000年左右抽水量达到最大值，使得该年旱季水位为历史最低点；而经过六盘水市对地下水资源的管理保护，限制开发，现已经取得显著成效，各监测点水位均不断回升，2008年地下水水位已超过90年代初期地下水水位；再次因受到2009-2010年西南大旱影响，水城盆地降雨量骤减，使得水城盆地地下水水位从2009年8月开始水位值低于前年同期水平。

4水城盆地区域水位埋深变化

根据水城盆地地下水监测数据情况，选取了1992年、2001年及2009年数据所有水位监测点数据，根据各监测井井口标高换算成埋深数据，利用Mapgis软件DTM分析功能成图。具体方法如下：将监测点展布到地形图中，提取各监测点不同年份的埋深数据，并结合区域水位地质特征进行克里格插值，再进行离散数据网格化处理，最后将区域埋深划分为小于5m、5-10m、10-20m、大于20m四个区间成图（图2）。

结果显示，水城盆地大部分地区水文埋深都在5-10m之间，盆地边缘水位埋深较浅，德坞、八家寨水位埋深大，为盆地主要降落漏斗发育区，也是盆地地下水水位降深较大区域；二十年间盆地整体水位埋深变化幅度不大，抽水降落漏斗位置没有发生改变，仅漏斗面积有所增减，值得注意的是2001年头塘附近出现有降深大于10m的降落漏斗，且该年整个盆地的水位埋深均较大，这也与2000年左右盆地抽水量达到最高峰相头塘至关；而2009年盆地地下水水位埋深均较浅，大于20埋深的区域仅马鞍山周边极小快，盆地东南部水位埋深都已经在5米以内；此外通过埋深对比图还发现盆地埋深变化最频繁的区域主要为八家寨周边以及头塘至花鱼井一带。

5水城盆地地下水水质现状

水城盆地是以岩溶峰丛、洼地为主的岩溶地貌区，广泛分布着及半型可溶性灰岩，地下水的补给、径流、排泄均在灰岩的岩溶溶隙、管道中进行。地下水的主要化学组分受可溶性灰岩组分的制约较为明显，其水质类型为单一的HCO3---Ca2+型水，PH值在6.9--7.6之间。但由于受到人类活动的影响，部分地下水化学组分已经发生变化并加入了新的化学组分。

利用盆地内2009年度地下水水质监测资料，绘制水城盆地地下水质量分布图（图3）。如图所示盆地地下水质量总体分布情况如下：分水岭两翼及盆地边缘地带的水质好于盆地内人口密集区及工业排污地带；黄土坡以东沿响水河河段至头塘地带污染最为严重。将水质级别划分为优良、良好、较好、较差、极差，各级别涵盖面积分别为120.36 Km2、49.45 Km2、29.05 Km2、14.5 Km2、0.4Km2；其中优良区面积占总面积的67%。

主要超标组分为NH4+、NO2-、Cd2+、COD、Mn2+等，其中NO2-的年超标率最高为22.4%，其次为NH4+和Cd2+。即引起地下水污染主要原因为生活污水，其次为工业污水。

6水城盆地岩溶塌陷特征

水城盆地为岩溶塌陷多发地带，有文献显示[4]自上世纪八十年代至今水城盆地产生塌陷坑约1800余个。岩溶塌陷的主要危害有：毁坏农田、造成房屋倒塌，造成直接经济损失；破坏交通，折断水管和电线杆，严重影响居民生活工作；甚至于塌陷发生后，地表污水沿塌陷点注入地下水系，直接污染了地下水，造成更大程度的经济和生态损失。

水城盆地岩溶塌陷的研究历来是地质灾害方面的热点，尤其是塌陷形成机理的研究，多位学者[5.6]认为岩溶塌陷主要是长期过量开采地下水所引发。另外还有多份文献[6.7]总结了岩溶塌陷的分布规律，即岩溶塌陷多发生在节理发育、岩溶发育强度大的河流阶地两岸；多发生在地下水埋深浅、降深大、地下水位波动频繁地段；钻孔抽水影响半径（600m）以内，为岩溶塌陷高发区；地下水质量较差区域也容易发生岩溶塌陷。

对比本文3-5节水城盆地地下水监测数据分析，可知从德坞至头塘响水河沿线均为岩溶塌陷的重点防治区域。

7水城盆地岩溶塌陷防治建议

鉴于岩溶塌陷主要是长期过量开采地下水所引发，因此水城盆地的岩溶塌陷防治应该着重从从盆地地下水开发利用入手。首先是水文地质钻孔的定为应充分避开岩溶塌陷高发区域，且尽可能直接安排在型岩溶区域；其次应尽量避免开采浅层岩溶水，转入较深部取水能有效的降低岩溶塌陷发生几率；控制抽水强度，控制水位降深，并尽可能保存均匀速度抽取地下水；继续进行地下水动态观测和研究，深入探讨地下水动态变化与塌陷产生的内在联系，以期达到预知预防岩溶塌陷的目的。

参考文献

[1]周仰效，著，冯翠娥，译.地下水监测网的基本概念与设计原理[J]. 2005.

[2]周仰效，李文鹏，等.区域地下水位监测网优化设计方法[J]，水文地质工程地质.2007（1）：1～8.

[3]姚长宏，杨桂芳，蒋忠诚，袁道先.贵州水城盆地人类活动及其地质环境效应[J].城市环境与城市生态.2002.15（5）：1～3.

[4]雷明堂，蒋小珍，李瑜，等.城市岩溶塌陷灾害风险评估方法---以水城为例[J].火山地质与矿产.2000.21（2）：118～127.

[5]雷国良，周济柞，邓自民，杨泊，等.贵州水城工业区覆盖型岩溶塌陷研究[J].中国地质灾害与防治学报.1996.7（4）：39～46.

[6]苏维词.贵州水城盆地的抽水塌陷研究.灾害学[J].1998.13（3）：47～50.

[7]苏维词.贵州主要城市的岩溶塌陷灾害及其防治[J].水文地质工程地质.1998（3）：40～42.