鄂西南巖溶調查研究工作進展及下步工作展望

吳慈華，吳德寬，曹 勁，張 念

(1．湖北省地質局水文地質工程地質大隊，湖北荊州 434000;2．湖北省地質局，湖北武漢 430022)

鄂西南山區屬中國西部地區，由于地處偏遠、山高谷深、地形切割大、經濟比較落后等因素，巖溶地下水資源開發利用程度低。同時巖溶干旱、地下水污染等巖溶環境地質問題突出。在國家西部大開發戰略實施十余年來，區內資源開發與基礎建設不斷加快和改進，為本區經濟發展注入了活力，也為區內地下水資源的開發提供了良好條件。因此，中國地質調查局于2004—2015年按流域開展了該區的水文地質環境地質調查工作，查明該區環境地質背景條件、巖溶水資源及開發技術條件，主要巖溶環境地質問題，編制巖溶水開發利用區劃方案，為推進西南巖溶地區干旱缺水現狀和地質環境綜合治理、地方經濟發展提供切實可行的依據。

1 以往調查研究工作程度及評述

2002年以前，本區主要開展了1∶20萬～1∶50萬的水文地質、區域地質、生態環境地質、清江流域巖溶研究［1］和局部地區大比例尺的礦產地質勘查、水庫地質勘察及各縣(市)地質災害調查研究工作。這些工作成果對區內地質背景條件、碳酸鹽巖的組合結構及分布特征、區域巖溶發育類型、發育程度、發育規律、地下水類型、賦存富集特征和動態變化特征等巖溶地質條件進行了深入研究。對區域性地下水資源量［2-3］、可有效開發利用量、已開發利用量、開發潛力［4］指數、開發潛力模數、地下水水質及開發利用條件進行了初步評價，同時對區內的巖溶干旱缺水、石漠化、巖溶塌陷、巖溶滲漏、巖溶洪澇等巖溶環境地質問題以收集資料為主開展了有益探索，并以此為基礎初步評價了區內的生態環境條件［5］，探討了巖溶石山地區的人居環境容量［6］，總結了巖溶地下水與環境地質調查研究進展［7］，對本區社會經濟發展起到了積極的促進作用。

由于以往工作受歷史條件和勘查階段等因素限制，都是區域性小比例尺成果，僅相當于供水水文地質勘察規范(GB50027—2001)中的普查階段，其工作的深度和廣度比較局限，只能用于巖溶地下水資源開發利用的區域性規劃。隨著本區城鎮化、工業化的推進及“宜萬鐵路”與“滬蓉西高速公路”的建成，水文地質條件發生了較大的變化，區內一些水、工、環地質問題越來越突出，地下水資源的需求加大，已不能滿足未來經濟社會發展及工程前期規劃的需求。所以，進行大比例尺的巖溶水文地質與環境地質調查已顯得刻不容緩。

2 近期調查研究工作及主要成果

2．1 工作程度

中國地質調查局于2004—2014年分別下達了“湖北重點巖溶地區地下水與環境地質調查”、“湖北重點巖溶流域地下水勘查與開發示范”、“湖北重點巖溶流域水文地質及環境地質調查”、“西南巖溶地區1∶5萬水文地質環境地質調查”項目。在鄂西南建始縣—恩施市—鶴峰縣一線以西地區，以流域或圖幅為單元先后開展了清江支流勇洞河、清江支流盆家河、清江源、清江支流馬尾溝巖溶流域與唐家村幅、沙道溝幅、下坪幅、灣潭幅、鶴峰幅、白果鎮幅的水文地質環境地質調查研究工作，完成1∶5萬草測或簡測調查面積13 898．66 km2，正測圖幅調查面積2 670 km2，鉆探7 528．34 m/43孔，提交4份流域報告、6個圖幅說明書及空間數據庫與信息系統，并在湖北省國土廳與省地質局的支持下開展了“典型區的表層帶巖溶水賦存規律及開發利用研究”。

2．2 主要成果

2．2．1 提高了調查區的地下水資源量計算精度

以完整獨立輸入、輸出溶隙溶洞水和巖溶管道水系統作為最小的計算單元，按水利部門的統一劃分原則，以五級流域匯總計算了域內地下水的多年平均、平水年、偏枯年、特枯年資源量，評價了全區還可開采利用地下水資源的絕對數量、開發潛力指數、開發潛力模數，重點評價了區內地下河、巖溶大泉特枯年的可采資源量和難開采資源量。

在計算過程中，上述資源量依據55處地下水一個水文年的動態監測數據和部分地下河、巖溶大泉的枯季偶測值及區內6縣(市)6個雨量站的長系列年降雨量資料計算所得。由于本次資源量計算所采用的各站降雨量資料歷時序列長(35—45年)，巖溶大泉、地下河長觀資料多，而以往基本無長觀資料;用于計算參數的枯季測流點的調查精度較高，計算所選用的方法、參數等，比以往更為全面實用，所以，計算精度較高，為合理開發利用與保護巖溶水資源提供了可靠依據。

2．2．2 緩解了部分地區的人畜缺水現狀

項目實施過程中，對重點缺水鄉村地區開展了探采結合的地下水水源地勘查工作，先后成井12口，日總出水量2 464 m3，緩解缺水人口11 950人、缺水牲畜5 200頭、缺水農田896．65 hm2的用水難問題。其成井社會效益見表1。

表1 鄂西南巖溶地區成井情況統計表Table 1 Statistical table of well-completion condition of karst area in southwest Hubei province

2．2．3 深入研究了鄂西南地區的表層巖溶帶

通過對不同巖性、地形地貌和構造部位、不同巖溶發育程度地區的建始縣建陽壩鄉、恩施市太陽河鄉、白楊坪鄉、崔家壩鎮、白果壩鄉、宣恩縣椒園鎮、咸豐縣龍坪鄉及巴東縣野三關鎮八個典型地段的1∶1萬調查，結合滬蓉西高速公路榔坪—高坪、箐口—魚泉口段175個鉆孔勘察資料，查明了鄂西南表層巖溶帶巖溶個體形態特征［8］、發育強度特征［9］、結構特征［10］、富水性特征［11］及其發育、變化、分布規律，掌握了表層帶巖溶水賦存、補徑排特征、開發利用現狀、動態變化特征及水化學特征，首次對調查區表層巖溶水資源進行了評價，并提出了表層巖溶水資源開發利用方式及開發利用中應注意的問題。

2．2．4 針對區內的資源特征和巖溶環境地質問題，提出了綜合整治方案

區內山高谷深，碳酸鹽巖廣布，巖溶強烈發育，地表地下水資源豐富，但巖溶干旱缺水、巖溶洪澇、巖溶滲漏等巖溶環境地質問題越來越重，而巖溶水資源的開采潛力和開采模數都較豐富，因此，根據調查區干旱缺水現狀、巖溶滲漏類型［12］、巖溶洪澇災害［13］現狀、礦山環境破壞污染［14］現狀、石漠化現狀［15］及其發育分布特征和成因機制，結合區內巖溶水的基本特征［16］，113處巖溶大泉和76條地下河開發利用［17］的條件，大型巖溶槽(盲)谷開發利用方案［18］，隧道巖溶環境地質條件［19］后，初步擬定了巖溶水的堵、攔、蓄、引、鉆等開發利用工程方案。并以五級流域水系統為基本單元，根據區內的巖溶環境地質問題特征及其發展演化趨勢，本著解決好水資源開發與保護、環境地質問題防護與治理并重的關系，力爭在資源開發的同時，促進干旱缺水現狀得到逐步緩解，環境地質問題得到恢復控制，生態環境進一步好轉，將調查區劃分為以環境地質問題防治為主的巖溶水開發綜合整治區，以巖溶水開發為主的環境地質問題綜合防治區，以巖溶水開發為主的環境地質問題綜合預防區，相應提出了石漠化的供水工程、植樹造林工程、水土治理工程和保土耕作、表層巖溶帶的開發與保護、生態移民措施等防治工程措施建議。

2．2．5 項目實施促進了省巖溶地質學的研究與科技隊伍的發展

項目的調查研究既是一項國家公益性、戰略性、基礎性地質工作，也是一項應用型學術研究，具有理論性、針對性、實踐性相結合、相統一的特點，因此，其研究范圍廣，在水文地質學、工程地質學、環境地質學、巖溶地質學方面都有涉及，項目的實施是一項交叉科學的研究范例，通過對該區巖溶地下水與環境地質問題的調查研究，取得了豐富翔實的第一手資料，為查明區內復雜的水工環條件做出了巨大的貢獻。項目執行過程中提交調查研究成果11份，其中2份獲得省地質局優秀成果獎，所開展的“QC”活動與重點區勘查多項獲獎;發表相關論文19篇，培養技術骨干11人，從而促進了湖北省在巖溶地質學和巖溶環境地質學的深入研究，同時也有利于巖溶地質科技隊伍的發展狀大。

3 下步工作展望

鄂西南地區是長江中游經濟帶和鄂西生態文化旅游圈的重要交匯復合地帶，也是重要成礦帶之一的湘西—鄂西成礦帶，是中國重大的“巖溶石山生態脆弱區”，巖溶發育兼具南、北方特點。巖溶干旱缺水、巖溶洪澇、巖溶塌陷、滑坡、庫岸坍塌等巖溶水文地質與環境地質問題和地質災害嚴重制約了鄂西城鎮化建設和新農村建設的發展。因此，為促進長江中游經濟帶和鄂西生態文化旅游圈的發展，提出合理、科學的巖溶環境地質問題的防治措施，加強水文地質基礎工作勢在必行，亟待開展1∶5萬水文地質環境地質調查，為后期環境保護和工程規劃提供理論依據。

3．1 工作部署原則

(1)緊密結合湖北省“十三五”規劃及各縣市區發展規劃，優先部署干旱缺水嚴重、巖溶水文地質與環境地質問題突出、城鎮化發展建設急需的巖溶地區。

(2)根據地方政府對當地緩解巖溶干旱缺水、巖溶水文地質與環境地質問題、城鎮化發展建設的迫切需求程度，本著所取社會經濟效益最大化的原則優先部署。

(3)按流域部署，以1∶5萬圖幅為基礎開展工作。

3．2 工作部署安排

根據上述工作部署原則，在鄂西南建始縣—恩施市—鶴峰縣一線以西地區已經開展過工作，因此，針對鄂西尚未開展工作的地區，每年安排6個標準圖幅，即2015—2020年完成鄂西南30個標準圖幅、13個非完整圖幅的水文地質環境地質調查(圖1);2021—2030年完成鄂西地區43個圖幅的水文地質環境地質調查。

圖1 鄂西南地區水文地質環境地質調查2015—2020年工作部署圖Fig．1 Work arrangement of geological survey of hydrogedogical environment in southwest Hubei province from 2015 to 2020

4 結語

鄂西地區巖溶發育，地下水資源豐富，開發前景可觀，但生態環境地質問題較突出。以往開展的區域性小比例尺成果，深入研究了巖溶環境地質背景條件，巖溶環境地質問題涉及較少，已不能滿足當前社會經濟的發展要求，所以，中國地質調查局于近期開展了1∶5萬巖溶水文地質調查，通過對近期巖溶調查區的可開采利用地下水資源量、開發潛力、113處巖溶大泉和76條地下河開發利用方案論證，表層巖溶帶的發育強度、結構、富水性特征及其發育、變化、分布規律的深入研究，結合區內巖溶環境地質問題的發育現狀、分布特征和成因機制及其發展演化趨勢，提出了巖溶水開發與巖溶環境地質問題防治區劃及防治措施建議，為該區社會經濟發展提供了翔實的地質依據。同時結合本省及各縣市區發展規劃與中國地調局水工環調查的戰略部署規劃，各地針對水資源安全、糧食安全、城鎮化發展建設需求現狀，展望了下步工作部署。

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