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摘要: 由于西南岩溶地区含水介质的多重性和高度复杂性，岩溶地下河系统水资源的评价与预测一直是需要解决的重点与难点。运用传统的水文地质方法来实现地下河流域水资源定量评价，无论在理论、方法和技术手段等方面都遇到了挑战。在对西南岩溶地区水文地质条件分析的基础上，评价了传统的流域水文模型应用于西南岩溶地下河系水量评价取得的成果及其局限性，并根据岩溶地下河和地表水在分布、变化等多方面的相似性，阐述了通过将岩溶地下河和表层岩溶带的概化，对分布式水文模型地下水径流模块进行改进，并对该模型在西南岩溶地下河水资源评价的可行性和应用前景进行展望。

 

关 键 词: 岩溶地下河;分布式水文模型;水量评价;应用

 

中图分类号: p333 文献标识码: a

 

1 概述

 

我国是世界上岩溶面积最大、分布最广的国家，主要分布在以贵州为中心的滇黔桂湘鄂川渝地区，其中，西南地区碳酸盐岩地层的分布面积114万km2 ，其中出露面积78万km2［1］ ，面积约占全国岩溶面积的15.97%［2］ ，而水资源的开发利用量却仅有8%～15%。西南岩溶地区降水丰富，水资源总量大，但由于特殊的地质背景和环境特征，导致水资源赋存和分布规律十分复杂，开发利用难度大，水资源问题成为制约地区经济发展的关键因素。作为岩溶地区水资源赋存空间场所，岩溶地下河系统岩溶水是当地水资源开发利用的主要、甚至是唯一的对象。除了水资源问题外，岩溶地下河往往是控制当地洪涝灾害的咽喉，因此，准确掌握地下河系统水资源量大小关系到西南喀斯特地区水资源合理利用及生态环境保护这两个与社会发展、人民生活水平密切相关的主题。

 

2 西南岩溶地下河系统特征

 

在西南裸露岩溶地区，大气降水和地表水通过岩溶地表深入地下转化为地下水，地下水对岩溶地下结构不断地进行建造和改造，逐渐形成岩溶通道（管道、洞穴、裂隙相互连通），并有序地构成岩溶地下河系［3］ 。岩溶地下河系统是由岩溶管道、岩溶洞穴、岩溶裂隙、岩溶裂缝和岩溶孔隙等多种岩溶空隙介质体（通常以岩溶管道和岩溶洞穴等为主）组成的多重复合体系，具有高度的非均质性，地下河的水流运动常呈现出达西流与非达西流并存的现象［4］ 。岩溶地下河系的结构类型有单管型、树枝型、网络型和复合型等;在剖面上，岩溶地下河系有单层型、阶梯型和多层型等。岩溶地下河系水力动态特征一般是山区岩溶地下河系变化大，平原岩溶地下河系变化小。岩溶地下河系的形成和演化是在环境中进行的，其主干的空间展布和内部水体贮存、传输、转换等规律的变化受多种因素控制，其自身的独特结构，具有两大功能:外部功能，对所处环境外水体的区域调控作用;内部功能，对所处环境内水体的局部汇集作用［3］ 。

 

地下河系统特殊的结构决定了岩溶水补径排条件、分布、埋藏和运移具有以下特征［4～6］ :地下河系统之间水位差异变化大，水循环速度较快，补给排泄迅速，一般没有统一区域地下水位，系统储存调节能力弱，难以区分补给资源、储存资源，与大气降水、地表水、土壤水之间的水文循环过程复杂。岩溶地下河流域的产流模式可概括为蓄满产流模式，因介质结构的复杂，径流成分多样。汇流可分为层流汇流和紊流汇流，其中通过岩溶管道的汇流形成了岩溶流域出口最主要的水量。岩溶地下河的形态结构和地表河流具有一定的相似性，符合地表水系的发育、形成和演化遵循霍顿定律。地下河水量动态变化特征与地表水流具有很好的相似性，都具有流量大、流速快、比降大的特点。随着岩溶地下河流域面积的增大，地表和地下分水岭的不一致性相对于流域面积越来越小，而且流域的枯、洪水特性也越来越接近非岩溶区流域。因此，运用传统的水文地质方法来实现地下河流域水资源定量评价，无论在理论、方法和技术手段等方面都遇到了挑战。

 

3 传统流域水文模型应用的局限性

 

流域水文模型主要有3种类型:黑箱式、集总式和分布式。从早期的只考虑输入、输出的黑箱模型发展到以概化参数的方式考虑水文过程的集总式模型，再发展到具有物理基础的分布式模型，流域水文模型在