鄂西丹水流域岩溶水流系统圈划与结构模式

李玲玲，陈植华

(中国地质大学(武汉)环境学院,湖北 武汉 430078)

碳酸盐岩分布区的地下水系统是由地下水和岩溶介质共同构成的实体，在地质环境条件下，水与岩溶介质相互作用、相互依存，形成了特征各异的岩溶地下水系统，成为塑造岩溶地区的自然地貌、维持自然生态环境、提供人类生产生活水源的一种基本自然单元，因而对岩溶水流系统的研究，无论在理论还是实际应用上，都具有重要的意义。

岩溶水流系统是有地下水流赋存、相对独立的水文地质单元体。每一个地质单元体有相对固定的系统边界圈闭的汇流、储水空间，并且独立进行水循环，其间的地下水流之间又存在水力联系[1]。岩溶水流系统类型划分的第一步是确定划分方法和依据。目前针对岩溶水流系统类型的划分有多种方法，其中最常见的两种方法分别是以含水介质的地质空间结构和以岩溶水的补给、径流、排泄条件来划分岩溶水流系统。前者主要以岩溶含水岩组的埋藏条件、地貌和蓄水构造、地质结构与岩溶水流场的空间叠置关系、强径流带与主构造(或地层)的走向关系等作为划分依据[2-6]；后者常以岩溶水出露条件、排泄方式的差异等作为划分依据[6-8]。其中，第一种划分依据能更清楚地表现出含水层的埋藏条件和地下水的补给条件，对研究岩溶地下水对环境的敏感性具有重要的意义；第二种划分依据则能更合理地表现岩溶地下水的赋存空间、动态特征和排泄条件。针对岩溶地下水系统圈划的研究多注重于划分原则、划分方法等基础概念，但对于具体的划分过程着墨不多。两种划分方法虽各有侧重，但在确定划分依据后均需要确定岩溶地下水系统的边界。而岩溶地下水系统边界的确定可借助水文地质钻探、水文地质剖面、遥感、地下水示踪试验、水化学和同位素分析等手段[9-16]。然而岩溶地区地质条件的复杂性决定了岩溶水流系统边界的确定过程中会存在很多问题，例如不同系统边界的适用性和级次性问题。因此在地球系统科学和水循环理论的指导下，建立岩溶水流系统圈划方法体系势在必行，最终可服务于岩溶区水资源开发利用和保护规划的编制。

本文以清江的一级支流——丹水流域为例，通过水文地质现场调查和分析的方法，提出了岩溶水流系统划分方法。该方法遵从完整性和级次性原则，按照从整体到局部、从空间结构到水流运动的顺序，圈划丹水流域岩溶水流系统，并以蓄水构造、水流与含水岩组的空间结构关系、含水介质类型与岩溶水排泄方式的差异来概化岩溶水流系统的空间结构模式。

1 研究区背景条件

1.1 地理环境条件

1.1.1 自然地理条件

丹水流域(110°44′～111°13′E，30°29′～30°42′N)位于长江以南、清江以北的鄂西地区，行政区划隶属于湖北省长阳县，北靠秭归县城，南临火烧坪，西接榔坪，东抵龙舟坪，地貌区划上属武陵山系，海拔高程为100～2 000 m，最高处为贺家坪镇的紫台山，最低处为高家堰镇干流水面，地势上呈西高东低，流域面积约为521 km2，见图1。

图1 丹水流域地理位置图

研究区属亚热带大陆性季风气候带，多年平均年气温为16.4℃，多年平均降雨量为1 315.4 mm，降雨主要集中在6～10月份，受地形、河网分布等下垫面条件的影响，降雨空间分布不均。受降雨的影响，研究区内河川径流量随降雨的变化明显，6～10月份为丰水期，11月至次年5月份为枯水期。丹水流域为清江流域一级子流域，包括后河、沿溪、点兵河和丹水下游4个子流域，水系格式为树枝状。

1.1.2 区域地质条件

研究区的地层区划为扬子地台区黄陵八面山分区的皇陵小区，多为古生界地层，主要包括南华系—白垩系地层。研究区内碳酸盐岩广泛出露，出露面积约为365 km2，约为流域总面积的3/4，特别是震旦系—奥陶系地层出露较好，地层间以整合接触关系为主，极少数为角度不整合接触和断层接触关系。

丹水岩溶流域处于扬子陆块南部被动边缘褶冲带[17]，构造形迹以沉积盖层的近东西向褶皱和近南北向断裂构造为主。研究区最大的皱褶构造为近东西向的长阳复式背斜，其主体构造是长阳背斜，该构造形迹全长为130 km，纵向宽为5～10 km。长阳复式背斜以榔坪作为转折点，榔坪东侧和西侧背斜轴迹方向分别为NE-E和N-NE向，该背斜在都镇湾断裂以东表现为宽展型形态，背斜核部出露南华系—震旦系地层，总体形态较开阔，保存较完整。

丹水流域一系列北-北西的断裂中，以都镇湾断裂带和天阳坪断裂带规模最大。其中，都镇湾断裂带位于区域深大断裂——仙女山断裂的中段，纵贯丹水流域，呈NNW向，该断裂切割寒武系—志留系地层，受地层岩性控制，表现为纵向导水、局部为横向阻水；天阳坪断裂带分布于区域最大的褶皱——长阳背斜的北翼，空间上呈舒缓的波状，从丹水流域的上游至下游，断层的倾角逐渐增大，地层为寒武系白云岩逆冲推覆于奥陶系灰岩之上。野外调查可见，高家堰—铜宝山一带常有溢流性质的寒武系泉水出露，证明天阳坪断裂为区域的阻水断裂。

1.1.3 区域水文地质条件

研究区内地下水主要为潜水，根据地下水赋存的含水介质不同，将研究区内地下水类型划分为松散岩类孔隙水、碳酸盐岩类岩溶水和基岩裂隙水三个大类，见图2。

图2 丹水流域水文地质略图

研究区的松散岩类孔隙水主要赋存于区内第四系松散堆积层，区内第四系厚度薄，约为1～22 m，主要分布于丹水流域河谷两侧及岩溶洼地内，其成因类型主要为冲积物、残坡积物，地下水量贫乏，地下水主要接受大气降水的补给，在连通性较好的孔隙中径流，有的下渗补给下伏基岩的岩溶水和裂隙水，有的直接排泄于地表河溪之中。

研究区的碳酸盐岩岩溶水根据含水介质组合及水动力特征可将其划分为碳酸盐岩溶洞裂隙水和碳酸盐岩夹碎屑岩溶洞裂隙水两个亚类。其中，碳酸盐岩溶洞裂隙水分布面积最大，占碳酸盐岩总出露面积的58%，是整个丹水流域分布最广的地下水类型，主要赋存于寒武系天河板组、石龙洞组、娄山关组和奥陶系南津关组地层中，岩性主要为灰岩、灰质白云岩、白云质灰岩和白云岩，岩溶发育程度高；碳酸盐岩夹碎屑岩溶洞裂隙水主要呈环状广泛分布于研究区，主要赋存于震旦系陡山沱组-灯影组、寒武系覃家庙组、奥陶系分乡组-临湘组地层中，岩性主要为含泥质灰岩、白云岩、含生物碎屑灰岩、含燧石团块灰岩等，岩溶发育程度较高。

研究区的基岩裂隙水为碎屑岩风化裂隙水，主要分布在丹水流域下游区，赋存于白垩系地层中，岩性主要为砾岩、砂岩，由于受多期构造运动和外营力的长期作用，研究区碎屑岩中发育有断裂和裂隙，岩体表层形成了具有一定厚度的风化带，碎屑岩裂隙水主要来自降雨补给或形成的地面片流，通过微细裂隙或壤土、风化层，分散下渗补给，具有分散面广、补给量小、速度慢的特点，地下水主要沿裂隙呈散流状向地下水排泄区径流，最后以小泉的形式向地表河流排泄。

1.2 地层含水性特征

根据地层含水性评价结果，并结合野外调查和水化学数据分析，合并含水岩组，最终将研究区地层划分为3套隔水岩组和4大含水岩组。其中，3套隔水岩组分别为①南华系莲沱组-南沱组隔水层、②石牌组隔水层、③奥陶系五峰组-泥盆系隔水层；4大含水岩组分别为①震旦系含水岩组、②寒武系-奥陶系含水岩组、③石炭系—二叠系含水岩组、④白垩系含水岩组。

2 岩溶水流系统划分方法

2.1 岩溶水流系统划分原则

岩溶水流系统的划分遵从完整性和级次性原则。其中，完整性原则是指岩溶水流系统应具有明确的边界、连续的岩溶含水介质，能够独立水循环，每个岩溶水流子系统应具备独立而完整的地下水补给、径流、储蓄、排泄条件，这就要求需要在岩溶水文系统和岩溶含水系统的基础上进行岩溶水流系统的划分。丹水流域作为一个完整的地表闭合流域，可以将其视为一个完整的岩溶水流系统，并将流域边界视为岩溶水流系统最外部的边界，其中的岩溶水流子系统也是有完整的地下水补、径、排，且输入和输出体系相对独立的地质体。级次性原则是指按照先整体后局部的顺序，依次划分岩溶水文系统、岩溶含水系统和岩溶水流系统。以地表水系网络为基础，按照干流和支流的关系逐级划分岩溶水文系统；在岩溶含水系统的基础上，岩溶水文系统级次逐渐递减，以此对岩溶水流系统进行圈划。岩溶水流系统的划分从系统边界识别开始，以含水岩组与隔水岩组边界作为最高优先级的边界，对岩溶水流系统进行圈划。

2.2 岩溶水流系统圈划的技术路线

开展岩溶水流系统研究需要从空间结构到水流运动来进行，即在岩溶含水系统和岩溶水流系统划分的基础上，先掌握结构特征，后把握水流运动规律，逐步有序地开展研究工作。岩溶水流系统圈划的具体技术路线，见图3。

图3 岩溶水流系统圈划的技术路线图

岩溶水文系统与地表水流域的概念一致，指的是碳酸盐岩分布区的水文循环系统，包括岩溶地下水接受大气降水补给、入渗、潜流到泉排泄的整个水文过程范围，是地表岩溶形态与地下含水介质的组合[18]。以水利部中国流域水系划分为基础，综合考虑地表河网的分布和岩溶地貌，逐级进行岩溶水文系统的划分。如将长江作为一级岩溶水文系统，清江作为二级岩溶水文系统，则清江支流为三级岩溶水文系统。

岩溶含水系统是指由隔水或相对隔水岩层圈闭的、具有统一水力联系的含水岩系[19]。岩溶含水系统是由高渗透性相互连通的管道、大裂隙和低渗透性、小裂隙介质组成的多重介质复杂系统，整个含水系统相互连通并排泄于统一出口——岩溶泉或地下河出口[1]。岩溶含水系统划分遵从完整性和级次性原则：一是在一个完整的隔水层(边界)圈围内的含水岩组，内部具有统一的水力联系；二是岩溶含水系统的边界划分具有级次性。根据岩石的可溶性和地下水类型来划分一级岩溶含水系统；在一级岩溶含水系统的基础上，根据含水岩组与区域隔水层或者阻水构造的空间组合关系划分二级岩溶含水系统，隔水岩组作为岩溶含水系统的外部边界，隔水岩组与含水岩组之间的分界线即构成岩溶含水系统的边界线；在二级岩溶含水系统的基础上，根据断裂水文地质性质、相邻含水层的岩性差异等划分三级岩溶含水系统。一级和二级岩溶含水系统的边界不可逾越。

岩溶水流系统是指由源到汇的流线簇构成的，具有统一时空演变过程的地下水体[19]。赋存于可溶岩含水介质中的岩溶水流系统可看作一个由相互联系、相互制约的各个组成部分所构成的，具有一定结构特征，有其自身的储存、传输和调节功能，同时又不断地进行水量、水质和水温更新交替，并与外部环境相互作用的地下水文体系[20]。根据岩溶水流系统的定义，在岩溶含水系统划分的基础上，考虑岩溶水文系统的汇水范围，进一步划分岩溶水流系统。岩溶水流系统的划分同样遵从级次性原则和完整性原则：在无构造错动、岩溶垂向发育较弱且相对隔水层完整的情况下，在三级岩溶含水系统的基础上，考虑二级流域汇水区域划分岩溶水流系统；在地表与地下水转换频繁地区、相对隔水层不再起阻隔作用的情况下，在二级岩溶含水系统的基础上，优先考虑三级岩溶流域汇水区域划分岩溶水流系统。

2.3 岩溶水流系统编码规则

岩溶水流系统的编码要具有科学性和唯一性，要求既能反映各个系统的特征，又能反映系统间的相互关系。编码采用罗马字母、拉丁字母和阿拉伯数字的组合，编码定义为：H-AB-CD。其中，H为1位大写罗马数字，表示一级岩溶含水系统的编号；A为1位数字，表示二级岩溶含水系统的编号；B为上标、1位数字，表示三级岩溶含水系统的编号；C为1位数字，表示岩溶水流系统的编号；D为上标、1位字母，表示岩溶水流系统的级次性，取值R或T,其中R为同时存在中间水流和局部水流系统，T为仅存在局部水流系统。

2.4 岩溶水流系统划分分骤

2.4.1 岩溶含水系统划分分骤

(1) 边界类型。一级岩溶含水系统作为最高级次的含水系统，是由区域内不同岩性、不同地下水类型的含水介质组成的含水岩组的组合。二级岩溶含水系统是由区域内隔水岩组所分隔的同一岩类的含水岩组，隔水岩组的岩性以砂岩、砾岩、泥岩为主，厚度超过50 m。三级岩溶含水系统是以弱透水层为相对隔水层所分隔的同一岩类的含水层。此处弱透水层的定义为泥质含量远高于上、下层位的，且厚度在10～50 m之间的含水层。

(2) 边界识别方法。系统边界的确定是岩溶含水系统划分的基础，需要综合构造、地貌和地层岩性条件来确定。岩溶含水系统边界的确定方法如下：①地层含水性评价。通过水文地质现场调查与钻探方法，确定研究区的含水岩组和隔水岩组；②含水岩组与隔水岩组的空间组合关系判定。通过绘制水文地质剖面图，确定含水岩组与隔水岩组的空间组合关系，以隔水岩组作为岩溶含水系统的边界，并通过分析水文地质剖面图且结合地球物理勘探方法，查明断层的水文地质性质，判断其是否构成岩溶含水系统的边界；③地质构造和地形地貌组合结构研究。地质构造和地形地貌组合是控制隔水岩组的空间展布方向及连续性的主要因素，隔水岩组的空间展布面即可构成岩溶含水系统的顶板或底板边界，构造线或地形切割在局部导致含水岩组不连续分布之处，也可作为岩溶含水系统的边界，而弱透水层，虽然其厚度及规模有限，但受地貌的影响，也对地下水的排泄起控制作用，也可作为岩溶含水系统的边界。

2.4.2 岩溶水流系统划分

在岩溶含水系统边界的基础上，还需要综合岩溶水文系统(地表水文网与深切沟谷、地表水和地下水分水岭)、阻水断层和蓄水构造来确定岩溶水流系统的边界。针对研究区地质环境的特点，将岩溶水流系统的边界类型归纳为以下4种(见图4至图7)：

图4 隔水边界类型示意图

(1) 隔水边界。隔水边界来自隔水岩组[见图4(a)]和隔水断层[见图4(b)]与含水岩组的地层分界，此类边界可以通过地层含水性评价、绘制水文地质剖面和物探剖面解译的方式进行辨识。

(2) 地表水和地下水分水岭边界。地下水分水岭边界[见图5(a)]在碳酸盐岩地区通常会受天然和人为因素的干扰而改变位置，需要结合野外水文地质调查和水文地质现场试验，根据区内地下水水力梯度变化、水化学数据划定。而地表水分水岭相对稳定，当区域内地表水分水岭与地下水分水岭基本重合时，地表水分水岭即构成岩溶水流系统的边界；当两者不一致时，地下水分水岭构成岩溶水流系统的边界。针对丹水岩溶流域的地质环境特点，补给区存在碳酸盐岩与非碳酸盐岩地层组合关系，当地表水分水岭边界[见图5(b)]位于隔水岩组上时，此时地表水分水岭圈划的范围涵盖含水岩组的隔水边界，故以含水岩组与隔水岩组的分界线作为岩溶水流系统的隔水边界。

图5 地表水和地下水分水岭边界类型示意图(据徐恒力[21]，有修改)

(3) 排泄边界。地下水的排泄方式包括岩溶大泉、地下暗河出口点状排泄和深切河谷线状排泄等。排泄边界因下伏地层的厚度不同、切割深度不同，存在切割至隔水底板[见图6(a)]和未切割至隔水底板[见图6(b)]两种情况。

图6 地下水排泄边界类型示意图

(4) 弱透水层边界。弱透水层边界来自受原生或者是断层影响的透水性能较差地层与含水层的地层分界。原生弱透水层边界[见图7(a)]指弱透水层与含水层的边界；断层弱透水层边界[见图7(b)]指断层错动影响弱透水层，使地下水的运移受阻。弱透水层边界通常存在于同一岩溶含水岩组内，此类边界可通过分析地层岩性、泉成因以及泉水的水化学特性来辨识。

图7 弱透水层边界类型示意图

3 结果与讨论

3.1 丹水流域岩溶水流系统划分结果

3.1.1 岩溶含水系统划分结果

根据含水介质类型的不同，将丹水流域划分为3类一级岩溶含水系统，分别为岩溶含水系统(Ⅰ)、碎屑岩含水系统(Ⅱ)和松散岩类含水系统(Ⅲ)；根据地层含水性评价结果、断裂水文地质性质，嵌套流域范围，丹水流域存在3个二级岩溶含水系统，分别为震旦系岩溶含水系统、下寒武系岩溶含水系统、中寒武系—奥陶系岩溶含水系统；在二级岩溶含水系统的基础上，参考相邻含水层的岩性差异、岩溶发育情况、泉点出露情况，进一步划分为3个三级岩溶含水系统，分别为寒武系天河板组—覃家庙组岩溶含水系统、寒武系娄山关组岩溶含水系统、奥陶系岩溶含水系统。

3.1.2 岩溶水流系统划分结果

考虑丹水流域不同地层的岩溶发育在平面和垂向上存在特异性，且岩溶地下水主要的赋存空间主要是岩溶大管道、宽大溶蚀裂隙和微小裂隙，为了涵盖所有水流系统的特征进行分类，选择以地下水补径排条件为首要划分依据进行岩溶水流系统圈划。

本次岩溶水流系统圈划共划分了22个岩溶水流子系统，包括14个分散排泄系统、5个岩溶大泉系统和3个地下河系统。为了呈现岩溶水流系统的级次性，以及岩溶含水系统与岩溶水文系统的嵌套关系，选择以平面图(见图8)加剖面图(见图9)的形式展示研究区岩溶水流系统的圈划结果。

图8 丹水流域岩溶水流系统平面分布图

图9 丹水流域水文地质剖面示意图(A-A′)

3.1.3 丹水流域岩溶水流系统结构模式

为得到丹水流域岩溶水流系统的空间结构模式，首先针对丹水流域不同地下水流系统的地质空间结构特征和水流特征，统计水流系统的排泄标高、泉点流量、地质构造、地下水的主要补径排方式等特征，并进行分类，然后依据丹水流域内不同水流系统的蓄水构造、水流空间结构、渗流空间结构、岩溶水排泄方式的差异进行概化命名；最后得到单斜单层裂隙分散排泄型、单斜单层管道裂隙集中排泄型、单斜双层管道裂隙集中排泄型、断层单层管道裂隙集中排泄型和向斜多层管道裂隙集中排泄型5种岩溶水流系统的空间结构模式。丹水流域岩溶含水系统与岩溶水流系统的空间结构模式对照，详见表1。

由表1可知，丹水流域范围内，震旦系地层中的岩溶水流系统结构模式较为简单，两种结构模式的空间结构均为单斜单层，区别在于地下水的含水介质和排泄方式，一种是裂隙分散排泄，另一种是裂隙集中排泄；寒武系-奥陶系地层中的岩溶水流系统结构模式较丰富，包含上述5种结构模式，特别是嵌套了寒武系-奥陶系含水系统(Ⅰ-2)的岩溶水流系统，存在断层、向斜、单斜(背斜单翼)3种比较特殊构造控制的岩溶水流系统，这三种岩溶水流系统虽然同属同一套二级岩溶含水系统，且位置相邻，但其成因、地下水的补给、径流特征和水文循环模式各不相同。

表1 丹水流域岩溶水流系统空间结构模式一览表

3.2 典型的岩溶水流系统空间结构模式分析

3.2.1 单斜单层裂隙分散排泄型

该模式的岩溶水流系统广泛发育于研究区碳酸盐岩岩溶含水系统中，在平面上表现为窄条状和面状两种，主要分布在沿溪、吊岩沟和鸦鹊溪一带，寒武系地层在此近乎陡立地呈条带状分布，地下水的运移受流域排泄基准面控制，地表水系及沟谷的切割是地下水排泄的主要成因，因接收的补给面积有限，地下水多以顺层分散排泄为主。该模式下的岩溶水流系统的补给区少见岩溶洼地分布，岩溶发育程度一般，降水通过溶蚀裂隙进入地下，地下水在裂隙网络中分散流动，最终以分散小泉的形式排入河流，地下水就近补给、就近排泄。该模式下的岩溶水流系统的边界多存在于碳酸盐岩地层中，以排泄边界和地下水分水岭边界为主。单斜单层裂隙分散排泄型剖面示意图，见图10。

图10 单斜单层裂隙分散排泄型剖面示意图

3.2.2 单斜单层管道裂隙集中排泄型

该模式的岩溶水流系统广泛发育于震旦系—奥陶系岩溶含水系统中，主要分布在研究区长阳复式背斜的翼部，含水介质为岩溶管道及裂隙，含水层岩性以灰岩、白云岩为主，泥质白云岩、泥岩作为系统的弱透水层边界，砂岩、泥岩等作为系统的隔水边界，地表水系及沟谷的组合构成系统的排泄边界。该模式的岩溶水流系统地层总厚度较大、地下水径流途径较长，水量较大。该模式下的岩溶水流系统的边界类型多样，以Ⅰ-21-2T为例，该系统存在不同类型的边界，排泄边界位于奥陶系地层中，为丹水干流的一段，地形切割较深，岩溶地下水直接向河流排泄，河流南北两侧的岩溶含水层水力联系微弱。单斜单层管道裂隙集中排泄型剖面示意图，见图11。

图11 单斜单层管道裂隙集中排泄型剖面示意图

3.2.3 单斜双层管道裂隙集中排泄型

该模式的岩溶水流系统发育于中寒武系—奥陶系岩溶含水系统中，分布在研究区背斜翼部，如酒甑子地下河系统(Ⅰ-2-1R)，含水介质以岩溶管道和裂隙为主。该模式下的岩溶水流系统具有明显的双层结构，垂向上跨越两个岩溶含水系统。由于受构造与地表河网分布的影响，该模式下的岩溶水流系统又分为两种情况：一种是上、下两个岩溶含水系统相互独立，不存在水力联系；另一种情况是上、下两个岩溶含水系统在特殊情况下存在水力联系。研究区的酒甑子地下河系统((Ⅰ-2-1R)属于第二种情况：上层岩溶含水系统接受降雨补给的面积较小，地表岩溶发育程度较下层岩溶含水系统弱，且由于背斜形成过程中地应力的影响，横张裂隙贯穿上、下两层岩溶含水系统，使得上、下层岩溶含水系统之间存在水力联系；下层岩溶含水系统作为主要的补给区大量发育洼地和落水洞，大气降水经落水洞灌入式补给地下水，地下水在岩溶管道和裂隙中径流，最终受地形切割的影响，在河岸旁形成地下暗河出露。该模式下的岩溶水流系统补给区面积大，雨后泉流量迅速增加，水文响应速度快，基本无滞后，泉流量的季节动态变化明显。该模式下的岩溶水流系统同时存在隔水边界、弱透水层边界和地表水分水岭边界。以酒甑子地下河系统(Ⅰ-2-1R)为例，当存在隔水边界时，隔水边界的优先级最高；其南部边界同时存在弱透水层边界和地表水分水岭边界，由于边界的选择要考虑系统的级次性以及地表水-地下水的汇水范围，而地表水分水岭的级次高于弱透水层，故南部边界选择地表水分水岭边界。单斜双层管道裂隙集中排泄型剖面示意图，见图12。

图12 单斜双层管道裂隙集中排泄型剖面示意图

3.2.4 向斜多层管道裂隙集中排泄型

该模式的岩溶水流系统主要发育于研究区中寒武系—奥陶系岩溶含水系统中，含水岩组主要为中寒武系—奥陶系地层，在研究区表现为五爪泉地下暗河系统(Ⅰ-2-2R)。该模式下的岩溶水流系统具有多层结构，上层为奥陶系向斜蓄水构造，向斜核部作为补给区，洼地和落水洞等岩溶地貌呈蜂窝状分布，岩溶发育程度较好，补给区同时也有季节性河流存在。该模式下的岩溶水流系统的地下水同时接受大气降雨和地表水的补给，其中，雨水是最主要的补给来源，它既可以通过洼地底部的落水洞转化为地下水，又可以通过纵张裂隙转化为地下水；在河床为碳酸盐岩的河段上，地表水沿构造裂隙、层间裂隙或断裂带发生渗漏，呈线状补给岩溶水。地下水运移通道为岩溶管道-裂隙网络，最终受地形切割的影响，在河岸悬崖峭壁上以泉的形式悬挂出露。该模式下的岩溶水流系统的补给面积大，雨后泉流量迅速增加，地下水水温、电导率随着降雨的发生而出现上下波动，水文响应存在波动滞后，说明地下水的来源存在多源性。向斜多层管道裂隙集中排泄型示意图，见图13。

图13 向斜多层管道裂隙集中排泄型示意图

3.2.5 断裂单层管道裂隙集中排泄型

该模式的岩溶水流系统主要发育于研究区中寒武系—奥陶系岩溶含水系统中，沿着都镇湾断裂带呈条带状分布，在研究区内表现为红岩泉地下河系统(Ⅰ-2-3R)。含水岩组主要为灰岩、白云岩含水层。

该模式下的岩溶水流系统的补给区域地层岩性不限于碳酸盐岩，还包括一部分地表水分水岭圈闭的碎屑岩。雨水经过落水洞转化为地下水，地下水运动的空间是断裂带影响下的裂隙-管道导水网络中，最终地下水受区域排泄基准面的影响，在河谷地区出露成岩溶大泉或地下河。该模式下的岩溶水流系统水文响应速度快，泉流量的季节动态变化明显，雨后水量骤增，地下水储量较大。断裂单层管道裂隙集中排泄型剖面示意图，见图14。

图14 断裂单层管道裂隙集中排泄型剖面示意图

4 结 论

本文以鄂西丹水岩溶流域为例，提出岩溶水流系统划分方法，并用于圈划丹水流域岩溶水流系统。

(1) 岩溶水流系统的划分遵从完整性和级次性原则，通过地层含水性评价和综合构造、地貌和地层岩性条件来确定岩溶含水系统的边界，并通过地表水文网与深切沟谷、地表水分水岭、地下水分水岭、阻水断层和蓄水构造来确定岩溶水流系统的边界。

(2) 针对丹水流域不同岩溶水流系统的地质空间结构特征和水流特征，并依据丹水流域内不同岩溶水流系统的蓄水构造、水流空间结构、渗流空间结构、岩溶水排泄方式的差异进行概化命名，最终得到丹水流域存在5种岩溶水流系统的空间结构模式，分别为单斜单层裂隙分散排泄型、单斜单层管道裂隙集中排泄型、单斜双层管道裂隙集中排泄型、断层单层管道裂隙集中排泄型和向斜多层管道裂隙集中排泄型。

本次研究是对岩溶地区地下水流系统圈划方法定量化、模式化的一次探索，将有利于建立复杂地质结构的岩溶山区小流域地下水流系统的划分方法体系。