西南地区典型岩溶地下水系统污染模式

摘要：岩溶地下水资源是西南地区社会和经济发展的重要保障，随着城市化进程的不断加快，西南地区岩溶地下水污染问题也日益凸显，直接威胁当地群众的健康安全，已成为社会热点。以西南地区典型岩溶地下水系统污染实例为研究对象，通过分析每个岩溶地下水系统污染实例的水文地质条件、污染源特征、污染物迁移规律及污染危害等方面，归纳总结西南地区典型岩溶地下水系统污染模式，分为四种：间歇型入渗污染、持续型入渗污染、灌入型污染和越流型入渗污染。该项研究便于识别污染物的运移特征及规律、掌握污染范围和污染程度，为西南岩溶地区地下水污染物的防治工作提供重要的借鉴意义。

关键词

西南地区；岩溶地下水系统；污染模式

Study on pollution model of typical karst groundwater system in area of southwest China

Karst groundwater resource is an important guarantee for the social and economic development in southwest China. With the continuous acceleration of urbanization process, the problem of karst groundwater pollution in southwest China is becoming increasingly prominent. Posing direct threats to the health and safety of the local people, it has become a hot social issue. In this paper, we studied the typical karst groundwater system pollution cases in southwest China. Through the analysis of the hydrogeological conditions, acteristics of pollution sources, law of pollutant migration, and pollution harm of each karst groundwater system, we summarized the typical karst groundwater system pollution models in southwest China, including intermittent infiltration pollution, continuous infiltration pollution, pouring pollution and leakage infiltration pollution. This study can help researchers to better identify the acteristics and laws ofpollutants transport, and more accurately grasp the scope and extent of pollution. It can provide important reference for the prevention and control of groundwater pollutants in karst areas in southwest China.

Key words

southwest China; karst groundwater system; pollution models

西南地区岩溶地下水资源是当地社会和经济发 展的基石，更是生态明文建设和可持续发展的重要保障。随着西南岩溶地区城市化进程的加快，人口及经济规模得到快速发展，人类活动对岩溶地下水水质影响也日趋增强［１－２］。西南地区岩溶发育强烈，含水介质 包 括 了 孔、隙、缝、管、洞 等 多 种 类 型，非均质性强，三水转化迅速，且 地 表 缺 少 足 够厚度的土壤防护层，这 使 得 污 染 物 在 缺 少 过 滤 作 用 下 直接渗入或灌入含水层中，极易产生地下水污染［３］。近年 来，西南岩溶地区水质有逐渐恶化趋势，水安全事件频发，如何保护好岩溶地下水，使其避免成为“地下排污管道”，已成为当地政府和相关学者高度关注的热点。

目前有关岩溶地下水污染研究多集中在污染物的分布特征、成因解析、污染途径、评价方法（包括质量评价、污染评价和风险评价等）等方面的研究。其中在污染物分布特征研究方面，王喆等［４］利用广西城市近郊型地下河水中多环芳烃的质量浓度、组成和分布，并对其进行生态风险评价；樊连杰等［５－６］分析了广西红水河中下游地区的地球化学特征及地下水重金属分布规律；杨秀丽等［７］和李营刚等［８］则根据不同时期的水质监测数据，开展了贵阳市和重庆金佛山的岩溶地下水的水质变化特征分析。在成因解析研究方面，卢丽等［９］、林永生等［１０］、曹敏等［１１］、王喆等［１２］同时 利 用 因 子 分 析 法 分别 总 结 了红水河流域地下水、重庆金佛山表层岩溶水以及广西桂林寨底地下河的水质影响因素；卢 丽 等［１３］和 陈 立 华等［１４］则根据污染物的成分组成数据，结合各自研究区污染源特征，开展污染物的成因分析。在污染途径研究方面，何愿等［１５］虽然总结出了桂江流域地下水污染途径的五种类型，但这五种类型仅以岩溶地貌进行划分，缺少污染物迁移规律、污染源特征等机理方面的研究，划分体系较为笼统；张江华等［１６］和张军以等［１７］则 从 污 染 源 方 面 分 析了 岩 溶 地下水污染途径，但分析不够全面。对于岩溶地下水评价方法的研究，大多数学者采用已有的规范标准或数学模型进行评价，如曾红晓等［１８］和李录娟等［１９］分别根据《生活饮用水卫生标准》和《地下水质量标准》在贵州省内进行了地下水质量评价；鄢贵权等［２０］利用集中参数模 型 和 分 布 参 数 模 型，对 贵 州 典 型 岩 溶区地下水污染进行了评价，评价效果较好；李燕妮等［２１］、郭永丽等［２２］和崔亚丰等［２３］则 采 用 层 次 分 析法、评价模型等多种方法，开 展 了 不 同 岩 溶地区的水污染风险评价，为当地岩溶地下水的保护和管理提供了依据。

综上所述，目前大部分学者虽然试图从污染物的分布特征、成因解析、污染途径等方面去总结岩溶地区地下水迁移规律，但由于各自研究方向较为单一，无法形成系统的污染模式体系。偶有少数学者涉及岩溶地下水污染模式体系研究，也只对某一特定岩溶地区 或 某 一 特 定 污 染 模 式 开 展 研 究，如 莫 美 仙等［２４］提出了滇东断陷盆地地下水污染的水文地质模式，该模式虽有一定代表性，但仅在滇东地区适用，无法在整个西南岩溶地区进行推广；袁伟等［２５］虽也提出了污染模式，但仅通过不同水体（地表水体、包气带和地下水）进行模式划分，未考虑污染物迁移、含水介质结构等方面，分析不够全面，划分较为笼统；丁坚平等［２６］仅侧重研究了岩溶地区渗漏污染模式，虽研究较为深入，但其他类型模式未提及，无法形成较为完整的西南岩溶地区地下水污染模式体系。

因此，建立合理的岩溶地下水污染模式，既可以从宏观层面上反映岩溶地区污染物的运动规律，又可以为岩溶地区开展地下水污染防治提供依据，做到有的放矢。本文通过对典型岩溶地下水系统的污染情况进行解析，总结该地区具有代表性的水文地质污染模式，形成较为完整的西南岩溶地区地下水污染模式体系，可以更好识别污染物的运移特征及规律，对西南地区岩溶地下水污染物的防治工作具有重要的借鉴意义。

1 研究区概况

西南地区范围为东经 １００°４０′－１１４°２０′，北纬２１°０９′－３１°０１′，包括云南、贵州、广西、湖南、湖北、重庆、四川和广东８个省（区、市），该地区总人口超过４亿人，人口与资源矛盾突出，岩溶分布面积７８万ｋｍ2。西南地区属于湿热多雨亚热带气候，年平均气温 １４～２６ ℃、多年平均 降 水 量１１００～２３００ｍｍ，每年 ４月－９月为汛期。区内珠江和长江两大流域为重要补给和径流区，总的地势西高东低，从西到东从岩溶高山峡谷到低山丘陵，从岩溶高原到峰林平原，各种岩溶地貌均有分布。

岩溶地层 以 碳 酸 盐 岩 为 主，总 厚 可 达３０００～１００００ｍ，以寒武系、泥盆系、石炭系、二叠系及中、下三叠系为主。受地形地貌和岩溶条件的控制，西南地区地表水和地下水在空间上分布极不均匀，地下岩溶含水介质以管道和溶蚀孔隙为主，具有高度不均匀一性，含水岩组分为岩溶水、基岩裂隙水和松散岩类孔隙水三种类型。根据岩溶地下水的出露条件，岩溶地下水系统可划分为四大类，即地下河系统、岩溶泉系统、集中排泄带岩溶地下水系统、分散排泄岩溶地下水系统。

本文所选研究区共四个，分别为广东连州湟白水地下河系统、云南个旧地下河系统、贵州息烽交椅山地下河系统和广东广花盆地岩溶地下水系统，其位置分布见图１。

1.1 广东连州湟白水地下河系统概况

广东湟白水地下河系统为连州盆地西部岩溶水系统的一个子系统。地下河出口位于清远市连州市湟白水村，距连州市区约为７ｋｍ，地下河 主 干 管 道长约３．０ｋｍ，汇水面积约为１６．４１ｋｍ2。系统内部以碳 酸 盐 地 层 为 主，岩 性 主 要 为 Ｄ₂ｄ、Ｄ₃ｒ、Ｃ₁ｌ和Ｃ₁ｓ厚层灰岩，岩 溶 发 育 强 烈，形 成 了 大 量 的 漏 斗、落水洞以及岩溶洼地等岩溶形态。除西侧碎屑岩山区外，其它地带无常年性地表水体，地表干旱缺水。系统主要受大气降雨补给，并可能存在少量的侧向补给，地下河流量对降雨的响应较为迅速，地下水自北西往南东径流，在湟白水村地下河出口处集中排泄进入三江河，后 汇 入 连 江（图２）。系 统 内 地 下 水