桂林市峰林平原区岩溶水文地球化学特征

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1、桂林市峰林平原区岩溶水文地球化学特征刘绍华１，２，郭芳１，２，＊，姜光辉１，２，汤庆佳１，２，郭小娇１，黄思宇１（１．中国地质科学院岩溶地质研究所／国土资源部、广西壮族自治区岩溶动力学重点实验室，广西桂林５４１００４；２．联合国教科文组织国际岩溶研究中心，广西桂林５４１００４）摘要：峰林平原区往往作为岩溶地下水系统的主要径流、排泄地段且人类活动密集，其水文地球化学特征具有一定的独特性。对典型峰林平原区岩溶水文地球化学特征进行合理分析，不仅能够反应峰林平原区在丰水期的补给模式，而且也能够反应出人类活动对岩溶

2、盆地中水化学组分的影响。通过对桂林市典型峰林平原区的补给区、内排泄区、补给径流区、排泄区岩溶地下水主要出露点和漓江上下游在丰水期与枯水期的野外取样、现场测试，对各化学指标进行空间和时间上的对比分析，结果表明：桂林市峰林平原区水文地球化学性质在丰水期与枯水期均呈现出明显的空间分布规律，且含水层介质岩性对地下水主要离子组分具有强烈的控制作用；丰水期的岩溶水文地球化学信息反应了在峰林平原区内排泄与补给径流区的补给模式以快速流为主，第四系土壤孔隙水垂向补给次之；桂林市峰林平原区人类活动对岩溶水化学性质具有一定的影

3、响，主要为生活污染与农业污染，其重点防护区为内排泄区与补给径流区。关键词：峰林平原；岩溶水文地球化学；丰水期；枯水期；桂林中图分类号：Ｐ６４１．３文献标识码：Ａ文章编号：１６７２－９２５０（２０１５）０１－００５５－１１ｄｏｉ：１０．１４０５０／ｊ．ｃｎｋｉ．１６７２－９２５０．２０１５．０１．００８我国岩溶区分布广阔，总面积约３．４４×１０６ｋｍ２。根据岩溶区地貌宏观形态组合（正负地形组合）特征可分为峰丛洼地、峰丛谷地、峰簇、峰林谷地、峰林平原、石林原野、从丘谷地、缓丘谷地等［１－３］。峰林平原往往是人

4、类活动密集区，也是岩溶地下水系统主要的径流与排泄地段［４，５］，其水化学性质受到岩性控制与人类活动的强烈干扰，如生活污水排放、工业污染、土地类型变化等［６－９］。通过对岩溶地下水水化学资料分析不仅可以掌握地下水水质的时空演变特征［１０］，而且也能提供一定的地下水赋存、渗流状况、循环途径、资源量组成等水动力环境方面的信息［１１，１２］。在地下水成因、补给来源、排泄方式、水－岩相互作用、更新能力、水力联系等方面的探讨中，水文地球化学分析法已成为一种常用的手段［１３－１５］。桂林市岩溶盆地作为典型的峰林平原区，

5、隶属桂林岩溶盆地的径流排泄地带，地下水以泉、脚洞、地下河、溶潭等形式出露地表，其主要补给来源为大气降水和山前侧向径流补给。已有研究表明，桂林市岩溶地下水水化学组分正受到土地利用形式［１６］、人类活动［１７－１９］、酸雨［２０］等的影响。本文选取桂林市峰林平原岩溶地下水主要出露点，进行丰水期与枯水期取样和现场测试，分析桂林市典型峰林平原区的水文地球化学变化特征并结合水化学资料揭示典型峰林平原区岩溶地下水流动特征和补给模式，为典型峰林平原区岩溶地下水资源管理提供依据。研究区概况桂林市位于亚热带季风区，降雨在季

6、节分配上的不均匀性及气温的季节变化是该地区基本的气候特点。据桂林市近２３年（１９９０～２０１３）气象观测资料统计［２１］，该区多年平均气温１９．０２℃，多年平均降雨量１７４１．７ｍｍ，降雨主要集中于４～１０月份，其中最大降雨量常在５～６月份，年蒸发量约１３００ｍｍ。研究区东至尧山、丫吉村一带，西起桃花江沿岸及大风山一带，北至大河乡蔡家渡，南至柘木镇卫家渡，面积约１５０ｋｍ２（图１）。东部为中低山地形，峰１收稿日期：２０１４－０６－１６；改回日期：２０１４－０９－１０基金项目：中国地质调查项目（１２１２０１

7、０９１６０６３），国家自然科学基金项目（４１１０２１６１，４１１７２２３１），国土资源部行业专项（２００９１１００４－１），中国地质科学院岩溶地质研究所所控项目（１２１２３７１２８１００２６３）。第一作者简介：刘绍华（１９８６－），男，研究实习员，主要研究方向为岩溶水文地质学。Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｕｓｈａｏｈｕａ＠ｋａｒｓｔ．ａｃ．ａｃｎ．＊通讯作者：郭芳，副研究员，从事岩溶水文地质研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｇｆｋａｒｓｔ＠１２６．ｃｏｍ．５６地球与环境２０１５年丛洼地区；西部是漓江峰林平原区，东西部之间的盆地为

8、峰林平原和孤峰平原区。区内出露的地层主要有上古生界泥盆系，下石炭统，中生界三叠统，上白垩统，新生界第四系等，其中以泥盆系（东岗岭组（Ｄ２ｄ），融县组（Ｄ３ｒ），桂林组（Ｄ３ｇ））分布最广，面积最大，以质纯层厚碳酸盐岩为主［２２］。平原区覆盖的第四系土壤层厚度０～３０ｍ，以亚砂土、亚粘土、粘土和泥砾为主。区内岩溶地下水网络通道的展布方向主要受一系列南北向褶皱、断层与北东、北西向两组斜交扭断裂及一组直交张断裂的控制。桂林市峰林平原