论文部分内容阅读
在我国境内，可溶岩分布总面积约为346万km2，其中91万km2的碳酸盐岩裸露于地表，约占国土面积的9.4％。它们主要分布于西南诸省，尤其是广西、四川、云南、贵州、湖南以及湖北西部等地。随着国家实施西部大开发战略，岩溶地区的工程建设项目越来越多，规模越来越大，这些工程建设或多或少地会给当地的水资源，尤其是给岩溶地下水资源带来不同程度的影响;岩溶水资源的大量开采利用，既促进了当地的社会发展，也给地下水环境系统造成诸多不利的影响，如地下水位下降形成降落漏斗，进而产生地面塌陷;岩溶泉水流量的减少等。如何准确评价工程建设对岩溶水资源的影响将直接关系到西部脱贫致富的步伐，同时也涉及到如何科学合理地保护和开发利用当地的岩溶地下水资源，因此，岩溶地区建设水电站对区域地下水的影响预测评价显得尤为重要。
忠路引水式水电站位于利川市忠路镇境内，地处云贵高原之东北缘—鄂西山地，区内山峦叠翠，碳酸盐岩分布广泛，岩溶十分发育，地表-地下水转换频繁。本文通过野外地质调查，基本查明研究区的岩溶发育特征及岩溶水系统迁移转换特征，通过新安江岩溶水文模型对新建溪和小河下坝村取水口进行典型枯水年的水文过程模拟，预测工程建设后对区域岩溶地下水环境的影响，并定性分析了引水工程对下游水杉林生态水环境产生的影响，得出以下主要结论:
1、研究区在燕山造山运动之后又经过了多次大面积间歇性上升运动，地貌成因受地层岩性和构造的控制，外营力以溶蚀作用为主，侵蚀次之。南部碳酸盐岩广泛分布，溶洞、落水洞、岩溶洼地、岩溶槽谷、盲谷、地下暗河等岩溶地貌形态常见，岩溶十分发育;北部碎屑岩区以侵蚀、剥蚀为主，地形相对平缓。
2、洞脑壳暗河系统是本区最大的岩溶水系统，该系统由南北两支岩溶子系统构成。北支暗河子系统:位于齐岳山和福宝山两山所挟持的狭长地带，上游有新建溪和小河两条地表明流组成。新建溪发源于落水阡，沿齐岳山东麓自北向南流经段家洞，至新建村后经落水洞潜入地下，形成地下伏流，并自西北向东南方向径流，经龙潭铺-龙洞坪，最后于洞脑壳暗河出口流出地表，暴雨期间部分水流从小河下坝龙洞溢出地表，汇入小河。小河发源于福宝山南麓五道水，自北向南流经店子坝-水杉坝-八角庙-小河-下坝-回龙坝，河水流经下坝后进入三叠系嘉陵江组强烈岩溶发育区后，河水通过河床发育的落水洞全部渗入地下，形成地下伏流，并自西北向东南方向径流，经龙潭铺与新建溪伏流汇合后经龙洞坪，最后于洞脑壳暗河出口流出地表。南支暗河子系统:位于本区中南部十字路-马槽坝广大碳酸盐岩分布区，南起文斗落水孔一带，向北东方向经马槽坝-大路坡-十字路-李子坝-龙洞坪与北支暗河汇合后向东于洞脑壳流出地表，该支暗河分布区为三叠系强岩溶发育区，地表岩溶洼地、槽谷、漏斗、落水洞极为发育，基本无地表明流，大气降雨主要通过岩溶洼地、槽谷就地汇集入渗进入地下，仅在暴雨期间，其西北侧有一些季节性的水流，在向主暗河管道方向径流过程中不断入渗汇集，由此形成了羽状的地下暗河系统。
3、根据地表明流的控制汇水面积和岩溶水系统特征，及其工程取水口的分布位置。可以将研究区划分为四个子流域。
4、根据新安江岩溶水文模型，选取1986年为典型枯水年，根据全年降雨资料，对水电站建设前后进行水文过程的模拟，根据全年的水文过程变化曲线及取水口的设计流量，经过计算得到向下游排泄水量的减少量。计算结果表明:
(1)当新建溪取水口工程建设之后，按照取水口设计流量2.8m3/s，当上游来水量小于设计流量时，来水量均通过引水隧洞引至水电站发电，当来水量大于设计流量时，引水隧洞以设计流量向水电站引水发电，大于2.8m3/s的水量依然通过落水洞进入地下岩溶裂隙管道，在不考虑引水隧洞沿程水量损失的情况下，新建溪流域流至小河下坝村的水量较天然情况下减少13.4％。
(2)小河下坝村取水口建成后，当取水口以上流域产生的水量小于设计流量3.8 m3/s时，产生的水量全部由引水隧洞引至水电站，当来水量大于设计流量时，引水隧道按照设计流量3.8 m3/s的水量向水电站引水，剩余的水量则沿河道继续向下游排泄，在回龙坝附近经落水洞补给岩溶地下水，若不考虑引水隧洞沿程水量损失的情况下，Ⅱ区较天然情况下排泄至下游的水量减少20.4％;小河流域流至洞脑壳地下暗河的水量较天然情况下减少9.15％。
(3)若将北支岩溶子系统看做整体而言，水电站建成后，新建溪和小河取水口以上流域流向洞脑壳地下暗河的水量较天然情况下少11.6％。
(4)当水电站建成后，从北支岩溶子系统引走的水量占全流域的5.5％，即忠路水电站建成后，洞脑壳暗河的水量较天然状态下减少5.5％，水电站工程对区域岩溶地下水环境的影响较小。
5、水电站工程建成后，对地下水的水质基本不会产生影响，对岩溶地下水水量产生的影响较小，对周边尤其是对下游国家水杉林育种基地的水环境条件可能产生一定的影响。小河下坝村取水口下游为国家水杉林育种基地，该地区水杉林的生长水源不是依靠小河河水以及三叠系嘉陵江组岩溶地下水，主要是依靠表层亚粘土中涵养的土壤水来维系生存，并通过其南侧山坡雨后的坡面流获得水份的补充。故小河引水工程不会对水杉育种基地的水文地质条件产生明显改变。