重庆市岩溶地下水开发示范及找水经验探讨

摘要：本文在充分查明焦石片区缺水现状和岩溶地下水资源开发利用条件的基础上，对其进行岩溶地下水示范工作，得到了当地政府及群众的肯定，取得了一定的示范效果，并从中总结了岩溶石山地区的找水经验和教训，这将为进一步解决岩溶地区水资源的供需矛盾和提高人民生活质量提供保障。

关键词：岩溶地下水；缺水现状；示范工程；找水经验

岩溶地下水开发示范工作是在查明焦石片区缺水现状的基础上，并结合岩溶水文地质条件、开发利用条件及主要的环境地质问题，选择有利于岩溶地下水开发的区域，进行地下水勘查与开发示范，以此解决岩溶石山地区的人畜饮水困难及农田灌溉缺水等问题，并从中总结相应的经验教训。

1.焦石片区缺水现状

由于岩溶地区特殊的自然地理、地质环境条件，加之焦石片区社会经济基础均相对落后，造成水利化程度较低，干旱缺水问题较为突出。区内广大群众生产生活用水主要依靠地下河、岩溶泉等，但由于岩溶地区特殊的水文地质特征，若遭遇久旱，水源流量会骤减或断流，导致人畜饮水十分困难。同时农业生产是焦石片区内人民群众的主要经济来源，由于缺水，导致焦石片区内耕地多为旱地，若遇旱灾，农作物将大幅減产，会给当地群众带去巨大损失。总之，干旱缺水问题是制约当地社会经济发和影响人民群众生产生活的主要环境地质问题。

（1）典型场镇或人口集中区域缺水问题

①焦石镇场镇缺水问题

焦石镇位于涪陵东部，距涪陵城区30km。其处于南北向的岩溶谷地内，海拔600m左右。场镇周边地形相对较为平坦，居住人较为集中，需水量较大。焦石场镇现主要段依靠70年代末水文地质普查时所施工的一口勘查井作为日常用水水源，该钻井钻探揭露了下焦石地下河，而由于下焦石地下河管道经过区域人口密度大，且多年来周边居民对废水、废弃物等都是随意排放、丢弃，对地下河水质造成了一定的影响。另外由于岩溶地区特殊的地理、地质条件，每至春旱或伏旱时，地下河水量均会明显减少，场镇内均会出现限水、停水现象。此外场镇附近的榨菜加工厂等企业，需水量较大，而因缺水问题，已严重限制和影响了周边工厂、企业的生产规模及企业效益。

②罗云乡场镇缺水问题

罗云乡位于涪陵东部，与丰都县接壤，距涪陵城区38km。罗云场镇位于罗云坝岩溶洼地内，海拔590m左右。场镇周边地形相对较为平坦，居住人较为集中，需水量较大。罗云乡场镇上现主要水源来自于一伏流出口，而该伏流上游的明渠周边人口较多，周边居民经常将生活垃圾扔进明渠内，造成罗云乡水源污染。现乡内正在场镇北部砂岩出露区内修建新的水源地，但工程尚未整体完工，且该处水源受季节影响较大，造成罗云乡场镇内缺水较为严重。

（2）人口分散地区缺水问题

在居住人口较为分散的广大农村地区，一般人畜饮水主要依靠山问小溪或表层岩溶泉作为供水源，而此类水源保证程度较低。雨季时水量充沛，且多数水未利用，而每遇久旱后，水源处水量骤减甚至出现断流，都会给周边群众的生产生活带来巨大影响。

（3）导致缺水问题原因

①降雨时间分配不均及极端天气影响

焦石片区内降雨量总体较为丰富，但其在时间上分配很在均匀。根据涪陵区气象站资料，焦石片区年内各月降雨量变化较大，通常情况下一般12月至次年1月、2月为枯水期，月降雨量不超过50mm，而在同年的7月、8月、9月为丰水期，月降雨量通常在100mm以上。但即使在丰期内，若遇伏旱，会在连续多日内降雨为零，而蒸发量迅速增大，短短几日内可使较多泉点断流，地下河水量骤减。

另外近处来极端天气频现，也使岩溶地区缺水问题更加突出。如2006年西南地区出现百年一遇的旱灾，从当年5月～8月，西南地区整个降雨时较往年同时期明显减少，导致大面积干旱，广大农村地区生活生产用水极度短缺，造成了极大的损失。此外2011年8月～9月，本应是丰水季节，而在重庆地区降雨量却明显减少，根据野外调查及水文地质长期观测资料，在该时间段内，焦石片区内泉点、地下河水量均较往所同时间有大幅度的减少，很多泉点都出现了断流现象，给当地群众生产生活带来了极大的不良影响。

②特殊的岩溶地质环境导致缺水问题

a.降雨及地表水下渗迅速

焦石片区内垂向岩溶通道较为发育，其主要表现为发育众多的落水洞、竖井、暗河天窗等及呈网络状发育的各种岩溶裂隙、孔隙。降雨下落至地表后，迅速沿垂向的岩溶通道渗入地下，造成地表水贵如油、地下水流滚滚的局面。

b.地形切割大造成缺水问题

焦石片区南部卷洞河由东向西流过，西部澜溪河由北现南流过，两条河流流经处多为溶切的峡谷，峡谷两岸岸壁陡峭，高达十几至几十米。造成峡谷附近地表水迅速排泄，地下水埋深较大，两者均难以利用，成为“人在崖上住、水在崖下流，看水流、吃水难”的状态。

③工程性缺水问题

岩溶地区通常岩溶地区经济发展相对落后，导致其水利基础设施投入相对较少。而岩溶地形起伏较大，人口居住较为分散，更加大了水利工程的建设维度。特别是在人口分散的广大农村地区，一个水利设施仅能供几户甚至一户居民使用，其利用率相当低，而投资成本却很大，使得广大农村地区水利设施严重缺乏，导致缺水矛盾日益突出。

此外，在野外调查过程中发现许多已修建的水库、蓄水池等，由于岩溶渗漏，水库或蓄水池无法蓄水或不能充分蓄水，造成了极大的学浪费。

2.岩溶地下水开发利用地质环境条件

（1）岩溶大泉、地下河开发利用的地质环境条件

焦石片区内岩溶大泉主要分布在溶蚀洼地、谷地边缘或浅切溶蚀丘陵地区，地下河主要分布在焦石坝溶蚀谷地、罗云坝洼地及局部的溶蚀丘陵区。各岩溶大泉、地下河的流量较大，地下水资源量相当丰富。且岩溶大泉排泄口或地下河出口下游通常为人口集中居住区，焦石镇永丰村的龙洞坡泉溶大泉周边居住人口在200余户，罗云坝洼地老场地下河周边居住着罗云乡三个村1000余人，周边另有数千亩的农田。而这些洼地目前的干旱缺水严重，缺水人口多的可占当地人口数的60%，开发利用当地出露的地下河可大大缓解当地干旱缺水现状。地下河出露的高程适宜，与当地洼地标高相当，又处居民集中分布区的上游，具有较好的开发利用条件。据本次对地下河水采集的水样分析结果，其水质绝大多数是优良、良好级，适宜当地居民生活饮用。部分地下河可采取在其径流途径上用钻井取水，可取得较好的效果。亦可在地下河天窗进行提水，以解决当地缺水问题，如罗云坝洼地中老场地下河系统。据目前调查结果看，未造成因开发利用地下河所带来的环境地质问题。总之，焦石片区内岩溶大泉及地下河出露的高程适宜，目前开发利用程度低，水质好，水量大，开发利用的环境地质问题较少，具有采取适宜的工程措施进行开发利用的良好条件。

（2）表层岩溶泉开发利用的地质环境条件

焦石片區内表层岩溶泉数量众多，但一般水量较小，多数小于0.1L/S～3L/S，一些表层岩溶泉流量不足0.1L/S，动态变幅较大，但其调蓄功能较强，所出露的部位多数位于地形较平缓地段，当地有居民居住，当地干旱缺水较严重。据调查，目前对表层岩溶泉利用所采取的措施，主要为修建蓄水池进行调蓄，解决当地人畜用水及部分农业灌溉用水。据水样分析结果，水质好，适宜当地人畜饮用。目前未出现有关的环境地质问题。加之所处部位一般是居民分散分布区，利用这些表层岩溶泉可解决或缓解分散居民的干旱缺水现状。故而开发利用本区表层岩溶泉的地质环境条件较好，可进一步加强对表层岩溶泉的开发利用，开发利用表层岩溶泉是解决当地分散居民严重干旱缺水的重要途径。

3.地下水开发示范工程

本次涪陵焦石片区的开发示范工程主要采取钻探取水方式，其是在水文地质调查、水文地质物探的基础上进行钻探工作。内共实施水文地质钻孔10口，总进尺1090.18m。其中6口井水量相对较大，具备开发利用价值，总水量达1890m³/d左右，基本能解决周边居民生活饮用水和农田或农作物的灌溉用水问题。这些钻探工程的成功实施，得到了当地政府及群众的肯定，取得了显著的经济效益和社会效益。特别是在每年7月到9月的伏旱季节及1月到3月的春旱季节，在解决当地生产、生活缺水问题中发挥了重要作用。

同理，在涪陵、彭水、酉阳、武隆、奉节等重点岩溶地区也实施了开发示范工作，取得了较好的社会效益和经济效益。为此，重庆市国土资源与房屋管理局经论证、研究决定，将以重点岩溶流域地下水勘查项目为基础，每年投入一定规模的资金开展岩溶地下水开发示范项目，计划实施一批水文地质钻井，将其做为生产生活用水的备用水源地，以此来弥补广大岩溶区的季节性、工程性缺水问题。

4.开发岩溶地下水经验探讨

岩溶石山地区开展的地下水开发的示范工作是以钻探取水方式为主，且取得一定的示范效果，由此可初步总结一些成功及失败经验。

（1）地下水富集区的选择

首先，地下水富集区与地层岩性有密切关系。本次工作区内地层主要为三叠系下统嘉陵江组，其岩性以灰岩为主，夹白云岩、白云质灰岩。其中嘉陵江组一段、三段地层多为灰岩，二段、四段为灰岩夹白云岩、白云质灰岩，根据野外调查资料，一般地下河、岩溶大泉多在嘉陵江组一段、三段地层内发育，且溶洞、落水洞、岩溶漏斗等地表岩溶现象在该类地层内发育数量也相对较多。所以总结工作区内嘉陵江组一段、三段为地下水主要富集地层，可作为水文地质钻探工作的主要目的层位。

其次，地下水富集性受地形貌影响。根据本次野外调查及资料整理工作，一般大型的溶蚀洼地内地下水较为丰富。工作区内可划分出三处大型的溶蚀洼地，分别为罗云坝溶蚀洼地、干龙坝溶蚀洼地和焦石坝溶蚀洼地。在这三处洼地内，均有地下河发育，岩溶泉也相对较多，且地表落水洞、岩溶漏斗等分布广泛，地下水富水性较强。此外，岩溶洼地内不同区域水文地质钻探条件相差较大。洼地内若判断有地下河发育，且钻探工作主要针对地下河进行，则钻孔布置应尽量考虑地下河的中下游区域，其上游布井风险相对较大。如其次工作所实施的钻井中，在干龙坝、焦石坝地下河上游布置三口钻孔出水量均较小，最终未能成井。

第三，断层带可做为较好的地下水富集区。本次工作区东部发育有一条南北向的断层，根据野外调查资料，沿该断层带，发育有较多岩溶泉。所以认为该断层带富水性相对较好，可做为岩溶地下水开发区。

（2）钻井结构的设计

岩溶区内进行水文地质钻探工作，对钻井结构的要求相对较高。首先，根据本次工作总结，钻井深度一般控制在100m～150m。若钻井深度太浅，不能有效地揭露含水层，从而影响钻井出水量；若钻井过大，钻探成本会增大，且深井一般水位埋深较大，抽水成本及后期维护成本也相应增大。

其次，钻井开孔口径应保证大于200mm。因为在岩溶地区，地下岩溶较为发育，钻探过程中若遇溶孔、溶洞等现象，需增加套管、过滤管等，若开孔直径过小，则会严重影响套管、过滤管及水泵等装置的安放，从而影响钻井的使用。

第三，准确设置套管、过滤管。岩溶地区水文地质钻探过程中经常会遇见地下溶洞、溶潭等岩溶现象，其处理较为复杂。如某段地层内发育泥质填充的溶洞且为不含水段，则需下套管该其隔断，而某段地层为发育砂质填充溶洞，且为产水层，则需使用过滤管进行阻砂取水，所以若套管、过滤管使用不当会严重影响钻井的作用。如本次工作中的ZJ02钻井，钻探过程中发现钻井上部有产水溶洞发育，使用缠丝筛管进行过滤，但由于过滤管深度过浅，未能完全过滤，导致钻井在水位降深较大时变浑浊，所以最终该井仅能做灌溉用井。

（3）多种手段结合布置钻井

岩溶地区进行水文地质钻探时，应采用多种手段相互结合布置钻井。首先应在野外调查的基础上，选出较优区域，然后布置物探工作，结合物探解译资料，确定钻井的位置、深度，并做好钻井结构的设计。对于有条件的区域，可结合洞穴探测等资料进行钻井布置。

5.建议

岩溶地下水开发示范工程的实施得到了当地政府及群众的充分肯定，取得了显著的经济效益和社会效益，并为岩溶地区地下水开发提供了新的思路，但是，已有地下水的开发利用程度较低，多数地下河出口位置较低，岩溶地下水分布不均，开发利用条件较差，建议根据流域岩溶水文地质条件、赋存规律、富水性等，特别是岩溶地下水开发利用难易程度、可有效开发利用资源潜力及其空间分布特征，制定专门的开发利用规划，为合理开发岩溶地下水资源，解决岩溶石山干旱缺水问题提供更为详实的依据。

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