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滇西腾冲火山群典型地下水系统特征及地下水脆弱性评价

王泱泱 黄胜东 潘东 黄贵任 王宇 常河 蒲悦

王泱泱,黄胜东,潘 东,等. 滇西腾冲火山群典型地下水系统特征及地下水脆弱性评价[J]. 中国岩溶,2024,43(6):1327-1340 doi: 10.11932/karst20240610
引用本文: 王泱泱,黄胜东,潘 东,等. 滇西腾冲火山群典型地下水系统特征及地下水脆弱性评价[J]. 中国岩溶,2024,43(6):1327-1340 doi: 10.11932/karst20240610
WANG Yangyang, HUANG Shengdong, PAN Dong, HUANG Guiren, WANG Yu, CHANG He, PU Yue. Characteristics of groundwater system and assessment of groundwater vulnerability of the Tengchong volcano group in western Yunnan[J]. CARSOLOGICA SINICA, 2024, 43(6): 1327-1340. doi: 10.11932/karst20240610
Citation: WANG Yangyang, HUANG Shengdong, PAN Dong, HUANG Guiren, WANG Yu, CHANG He, PU Yue. Characteristics of groundwater system and assessment of groundwater vulnerability of the Tengchong volcano group in western Yunnan[J]. CARSOLOGICA SINICA, 2024, 43(6): 1327-1340. doi: 10.11932/karst20240610

滇西腾冲火山群典型地下水系统特征及地下水脆弱性评价

doi: 10.11932/karst20240610
基金项目: 国家自然科学基金“磷石膏渣场对单斜构造岩溶—裂隙含水层地下水污染影响机理研究”(42267063)
详细信息
    作者简介:

    王泱泱(1998-),女,硕士研究生,主要研究方向:矿山开采技术条件分析。E-mail:1033941274@qq.com

    通讯作者:

    黄胜东(1978-),男,高级工程师,主要从事水工环地质勘查研究。E-mail:470605182@qq.com

  • 中图分类号: P641.8

Characteristics of groundwater system and assessment of groundwater vulnerability of the Tengchong volcano group in western Yunnan

  • 摘要: 腾冲火山群面积广、喷发类型齐全,是中国最年轻的火山区之一,研究其地下水系统特征是进行污染机制分析与评价的基础。文章从地质结构、水文地质特征入手,归纳总结研究区地下水系统、含水层流动特征,采用单因子分析法对所采集的39组水样进行分析,采用DRASTIC模型,对研究区进行地下水脆弱性评价。结果表明:研究区为石头山北东侧山间谷地、南底河沟谷、明朗河河谷形成的河间地块,主要接受花岗岩裂隙水、风化裂隙水以及断裂构造带裂隙水的入渗补给,最终排泄于坝派大泉;系统结构为成因及性质差异明显的含、隔水层(带)交互多层结构与断裂、断块和裂隙储水构造叠加形成的空间组合结构,复杂性突出。研究区内低脆弱性地区、中等脆弱性地区、高脆弱性地区的占比分别为3.6%、42.1%、54.3%,表明研究区地下水脆弱性整体偏高,水质相对较差的为Ⅲ、Ⅳ的水样点多分布在脆弱性中等与较高区域,表明地下水脆弱性评价结果基本可靠。

     

  • 图  1  马鞍山地区水文地质图

    Figure  1.  Hydrogeology of the Ma'anshan area

    图  2  研究区地下水系统含水介质结构示意图

    1.火山角砾集水腔室 ⒉不充水火山角砾 3.充水熔岩裂隙 4.地下水水位 5.推测岩性分界线 6.安山岩、安山玄武岩 7.冲洪积层砂、砾石夹亚黏土 8.花岗岩

    Figure  2.  Schematic diagram of aquifer medium structures of the groundwater system in the study area

    1. water-collecting chamber of volcanic breccia 2. volcanic breccia not filled with water 3. water-filled lava fissure 4. groundwater level 5. estimated lithological boundary line 6. andesite and andesite basalt 7. alluvial and pluvial gravel 8. granite

    图  3  研究区北侧火山角砾与安山岩调查基本现状

    Figure  3.  Basic status of investigation of volcanic breccia and andesite in the north of the study area

    图  4  研究区地下水系统结构剖面图

    Figure  4.  Profile of groundwater system structure in the study area

    图  5  坝派大泉泉口

    Figure  5.  Mouth of the Bapai spring

    图  6  马鞍山地下水径流系统垂向分带图

    Figure  6.  Vertical zoning map of groundwater runoff system in Ma'anshan

    图  7  研究区地下水流场示意图

    1.推测等水位线及水位标高 2.地下水流线 3.地名 4.研究区范围 5.泉点及流量 6.泉群及流量 7.钻孔编号

    Figure  7.  Schematic diagram of groundwater flow field in the study area

    1. estimated water level line and water level elevation 2. groundwater flow line 3. place name 4. scope of the study area 5. spring point and flow 6. spring group and flow 7. borehole numbering

    图  8  马鞍山地下水系统污染机制示意图

    Figure  8.  Schematic diagram of pollution mechanism of groundwater system in Ma'anshan

    图  9  马鞍山地下水系统脆弱性分区图

    Figure  9.  Zoning map of the vulnerability of Ma'anshan groundwater system

    表  1  研究区不同类型裂隙水径流特征

    Table  1.   Runoff characteristics of different types of fissure water in the study area

    序号 裂隙水类型 径流特征
    1 基岩裂隙水 分布于明朗河谷地西侧、石头山东侧的带状花岗岩山体内,分别以网状风化裂隙和带状构造裂隙形式富集地下水、沿坡脚或河流切割部位呈散流状或带状出露
    2 松散岩类孔隙水 以潜水形式向山体四周径流,进入熔岩堆积层转换为熔岩孔洞裂隙水,或短径流排入山谷
    3 火山岩类孔洞裂隙水 多在河流切穿含水层部位集中溢出形成下降泉,或深循环的地下水沿断裂带露头、上覆盖层薄弱部位上升溢出,形成温泉及热泉
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    表  2  单因子评价法评价结果(表长而单调,结果相同的水样归纳一下,如SY1-SY6,Ⅰ)

    Table  2.   Results of single factor evaluation (summary of water samples with the same results)

    样品编号 pH 六价铬(Cr6+) 砷(As) 汞(Hg) 铜(Cu) 锌(Zn) 镉(Cd) 铅(Pb) 镍(Ni) 水质评价 备注
    SY1—SY6 地下水
    SY7—SY9 地表水
    SY10
    SY11—SY12
    SY18
    SY20
    SY13 地下水
    SY14
    SY15
    SY16—SY17
    SY19
    SY21
    SY36 地表水
    SY22
    SY23
    SY24
    SY25
    SY26
    SY32
    SY35
    SY37
    SY27 地下水
    SY28
    SY29
    SY30— SY31
    SY33—SY34
    SY38
    SY39
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    表  3  DRASTIC模型各指标说明和权重值

    Table  3.   Description and weight value of each index of DRASTIC model

    指标 数据来源 单位 权重
    地下水位埋深(D) 现有水文地质资料收集 m 5
    垂向净补给(R) 收集当地多年平均降雨量乘以降雨入渗系数 mm∙a−1 4
    含水层介质类型(A) 收集已有钻孔及区域水文地质资料进行综合分析 m 3
    土壤介质(S) 综合收集地质资料、水文地质资料结合经验初步分析不同岩性全风化呈土壤后的类型 2
    地形坡度(T) 10 m精度地形DEM提取 1
    包气带介质类型(I) 根据收集区域勘察资料、已有水文地质资料,综合分析进行统计 5
    含水层渗透系数(C) 根据水文地质普查资料的抽水试验结合经验值进行取值 m∙d−1 3
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    表  4  脆弱性评估各指标等级划分和赋值

    Table  4.   Grading and assignment of indicators for vulnerability assessment

    指标 评分
    1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
    D >300 (250,300] (200,250] (150,200] (125,150] (100,125] (75,100] (50,75] (25,50] (0,25]
    R 0 (0,51] (51,71] (72,117] (117,147] (147,178] (178,216] (216,235] (216,235] >235
    A 块状页岩、黏土 裂隙发育非常轻微变质岩或火成岩、亚黏土 裂隙中等发育变质岩或火成岩、亚砂土 风化变质岩或火成岩、粉砂 裂隙非常发育变质岩或火成岩、细粉砂 块状砂岩、细砂 层状砂岩、页岩序列、中砂 砂砾岩、
    粗砂
    玄武岩、
    砂砾石
    卵砾石
    S 非涨缩和非凝聚性黏土 粘质壤土 粉质壤土 壤土 砂质壤土 膨胀或凝聚性黏土 粉砂、细沙 砾石、中砂、粗砂 卵砾石 缺失
    T >10 (9,10] (8,9] (7,8] (6,7] (5,6] (4,5] (3,4] (2,3] ≤2
    I 黏土 亚黏土 亚砂土 粉砂 粉细砂 细砂 中砂 粗砂 砂砾石 卵砾石
    C ≤4 (4,12] (12,20] (20,30] (30,35] (35,40] (40,60] (60,80] (80,100] >100
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    表  5  地下水脆弱性评价结果等级划分表

    Table  5.   Grading of assessment results of the groundwater vulnerability

    地下水脆弱性综合指数值DI≤70(70,100](100,120](120,150]>150
    地下水脆弱性级别较低中等较高
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-02-20
  • 录用日期:  2024-10-12
  • 修回日期:  2024-09-30
  • 网络出版日期:  2025-03-21
  • 刊出日期:  2024-12-25

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