重慶市巖溶地下水開發示范及找水經驗探討

劉大剛　溫金梅

摘要：本文在充分查明焦石片區缺水現狀和巖溶地下水資源開發利用條件的基礎上，對其進行巖溶地下水示范工作，得到了當地政府及群眾的肯定，取得了一定的示范效果，并從中總結了巖溶石山地區的找水經驗和教訓，這將為進一步解決巖溶地區水資源的供需矛盾和提高人民生活質量提供保障。

關鍵詞：巖溶地下水；缺水現狀；示范工程；找水經驗

巖溶地下水開發示范工作是在查明焦石片區缺水現狀的基礎上，并結合巖溶水文地質條件、開發利用條件及主要的環境地質問題，選擇有利于巖溶地下水開發的區域，進行地下水勘查與開發示范，以此解決巖溶石山地區的人畜飲水困難及農田灌溉缺水等問題，并從中總結相應的經驗教訓。

1.焦石片區缺水現狀

由于巖溶地區特殊的自然地理、地質環境條件，加之焦石片區社會經濟基礎均相對落后，造成水利化程度較低，干旱缺水問題較為突出。區內廣大群眾生產生活用水主要依靠地下河、巖溶泉等，但由于巖溶地區特殊的水文地質特征，若遭遇久旱，水源流量會驟減或斷流，導致人畜飲水十分困難。同時農業生產是焦石片區內人民群眾的主要經濟來源，由于缺水，導致焦石片區內耕地多為旱地，若遇旱災，農作物將大幅減產，會給當地群眾帶去巨大損失。總之，干旱缺水問題是制約當地社會經濟發和影響人民群眾生產生活的主要環境地質問題。

（1）典型場鎮或人口集中區域缺水問題

①焦石鎮場鎮缺水問題

焦石鎮位于涪陵東部，距涪陵城區30km。其處于南北向的巖溶谷地內，海拔600m左右。場鎮周邊地形相對較為平坦，居住人較為集中，需水量較大。焦石場鎮現主要段依靠70年代末水文地質普查時所施工的一口勘查井作為日常用水水源，該鉆井鉆探揭露了下焦石地下河，而由于下焦石地下河管道經過區域人口密度大，且多年來周邊居民對廢水、廢棄物等都是隨意排放、丟棄，對地下河水質造成了一定的影響。另外由于巖溶地區特殊的地理、地質條件，每至春旱或伏旱時，地下河水量均會明顯減少，場鎮內均會出現限水、停水現象。此外場鎮附近的榨菜加工廠等企業，需水量較大，而因缺水問題，已嚴重限制和影響了周邊工廠、企業的生產規模及企業效益。

②羅云鄉場鎮缺水問題

羅云鄉位于涪陵東部，與豐都縣接壤，距涪陵城區38km。羅云場鎮位于羅云壩巖溶洼地內，海拔590m左右。場鎮周邊地形相對較為平坦，居住人較為集中，需水量較大。羅云鄉場鎮上現主要水源來自于一伏流出口，而該伏流上游的明渠周邊人口較多，周邊居民經常將生活垃圾扔進明渠內，造成羅云鄉水源污染。現鄉內正在場鎮北部砂巖出露區內修建新的水源地，但工程尚未整體完工，且該處水源受季節影響較大，造成羅云鄉場鎮內缺水較為嚴重。

（2）人口分散地區缺水問題

在居住人口較為分散的廣大農村地區，一般人畜飲水主要依靠山問小溪或表層巖溶泉作為供水源，而此類水源保證程度較低。雨季時水量充沛，且多數水未利用，而每遇久旱后，水源處水量驟減甚至出現斷流，都會給周邊群眾的生產生活帶來巨大影響。

（3）導致缺水問題原因

①降雨時間分配不均及極端天氣影響

焦石片區內降雨量總體較為豐富，但其在時間上分配很在均勻。根據涪陵區氣象站資料，焦石片區年內各月降雨量變化較大，通常情況下一般12月至次年1月、2月為枯水期，月降雨量不超過50mm，而在同年的7月、8月、9月為豐水期，月降雨量通常在100mm以上。但即使在豐期內，若遇伏旱，會在連續多日內降雨為零，而蒸發量迅速增大，短短幾日內可使較多泉點斷流，地下河水量驟減。

另外近處來極端天氣頻現，也使巖溶地區缺水問題更加突出。如2006年西南地區出現百年一遇的旱災，從當年5月～8月，西南地區整個降雨時較往年同時期明顯減少，導致大面積干旱，廣大農村地區生活生產用水極度短缺，造成了極大的損失。此外2011年8月～9月，本應是豐水季節，而在重慶地區降雨量卻明顯減少，根據野外調查及水文地質長期觀測資料，在該時間段內，焦石片區內泉點、地下河水量均較往所同時間有大幅度的減少，很多泉點都出現了斷流現象，給當地群眾生產生活帶來了極大的不良影響。

②特殊的巖溶地質環境導致缺水問題

a.降雨及地表水下滲迅速

焦石片區內垂向巖溶通道較為發育，其主要表現為發育眾多的落水洞、豎井、暗河天窗等及呈網絡狀發育的各種巖溶裂隙、孔隙。降雨下落至地表后，迅速沿垂向的巖溶通道滲入地下，造成地表水貴如油、地下水流滾滾的局面。

b.地形切割大造成缺水問題

焦石片區南部卷洞河由東向西流過，西部瀾溪河由北現南流過，兩條河流流經處多為溶切的峽谷，峽谷兩岸岸壁陡峭，高達十幾至幾十米。造成峽谷附近地表水迅速排泄，地下水埋深較大，兩者均難以利用，成為“人在崖上住、水在崖下流，看水流、吃水難”的狀態。

③工程性缺水問題

巖溶地區通常巖溶地區經濟發展相對落后，導致其水利基礎設施投入相對較少。而巖溶地形起伏較大，人口居住較為分散，更加大了水利工程的建設維度。特別是在人口分散的廣大農村地區，一個水利設施僅能供幾戶甚至一戶居民使用，其利用率相當低，而投資成本卻很大，使得廣大農村地區水利設施嚴重缺乏，導致缺水矛盾日益突出。

此外，在野外調查過程中發現許多已修建的水庫、蓄水池等，由于巖溶滲漏，水庫或蓄水池無法蓄水或不能充分蓄水，造成了極大的學浪費。

2.巖溶地下水開發利用地質環境條件

（1）巖溶大泉、地下河開發利用的地質環境條件

焦石片區內巖溶大泉主要分布在溶蝕洼地、谷地邊緣或淺切溶蝕丘陵地區，地下河主要分布在焦石壩溶蝕谷地、羅云壩洼地及局部的溶蝕丘陵區。各巖溶大泉、地下河的流量較大，地下水資源量相當豐富。且巖溶大泉排泄口或地下河出口下游通常為人口集中居住區，焦石鎮永豐村的龍洞坡泉溶大泉周邊居住人口在200余戶，羅云壩洼地老場地下河周邊居住著羅云鄉三個村1000余人，周邊另有數千畝的農田。而這些洼地目前的干旱缺水嚴重，缺水人口多的可占當地人口數的60%，開發利用當地出露的地下河可大大緩解當地干旱缺水現狀。地下河出露的高程適宜，與當地洼地標高相當，又處居民集中分布區的上游，具有較好的開發利用條件。據本次對地下河水采集的水樣分析結果，其水質絕大多數是優良、良好級，適宜當地居民生活飲用。部分地下河可采取在其徑流途徑上用鉆井取水，可取得較好的效果。亦可在地下河天窗進行提水，以解決當地缺水問題，如羅云壩洼地中老場地下河系統。據目前調查結果看，未造成因開發利用地下河所帶來的環境地質問題。總之，焦石片區內巖溶大泉及地下河出露的高程適宜，目前開發利用程度低，水質好，水量大，開發利用的環境地質問題較少，具有采取適宜的工程措施進行開發利用的良好條件。

（2）表層巖溶泉開發利用的地質環境條件

焦石片區內表層巖溶泉數量眾多，但一般水量較小，多數小于0.1L/S～3L/S，一些表層巖溶泉流量不足0.1L/S，動態變幅較大，但其調蓄功能較強，所出露的部位多數位于地形較平緩地段，當地有居民居住，當地干旱缺水較嚴重。據調查，目前對表層巖溶泉利用所采取的措施，主要為修建蓄水池進行調蓄，解決當地人畜用水及部分農業灌溉用水。據水樣分析結果，水質好，適宜當地人畜飲用。目前未出現有關的環境地質問題。加之所處部位一般是居民分散分布區，利用這些表層巖溶泉可解決或緩解分散居民的干旱缺水現狀。故而開發利用本區表層巖溶泉的地質環境條件較好，可進一步加強對表層巖溶泉的開發利用，開發利用表層巖溶泉是解決當地分散居民嚴重干旱缺水的重要途徑。

3.地下水開發示范工程

本次涪陵焦石片區的開發示范工程主要采取鉆探取水方式，其是在水文地質調查、水文地質物探的基礎上進行鉆探工作。內共實施水文地質鉆孔10口，總進尺1090.18m。其中6口井水量相對較大，具備開發利用價值，總水量達1890m³/d左右，基本能解決周邊居民生活飲用水和農田或農作物的灌溉用水問題。這些鉆探工程的成功實施，得到了當地政府及群眾的肯定，取得了顯著的經濟效益和社會效益。特別是在每年7月到9月的伏旱季節及1月到3月的春旱季節，在解決當地生產、生活缺水問題中發揮了重要作用。

同理，在涪陵、彭水、酉陽、武隆、奉節等重點巖溶地區也實施了開發示范工作，取得了較好的社會效益和經濟效益。為此，重慶市國土資源與房屋管理局經論證、研究決定，將以重點巖溶流域地下水勘查項目為基礎，每年投入一定規模的資金開展巖溶地下水開發示范項目，計劃實施一批水文地質鉆井，將其做為生產生活用水的備用水源地，以此來彌補廣大巖溶區的季節性、工程性缺水問題。

4.開發巖溶地下水經驗探討

巖溶石山地區開展的地下水開發的示范工作是以鉆探取水方式為主，且取得一定的示范效果，由此可初步總結一些成功及失敗經驗。

（1）地下水富集區的選擇

首先，地下水富集區與地層巖性有密切關系。本次工作區內地層主要為三疊系下統嘉陵江組，其巖性以灰巖為主，夾白云巖、白云質灰巖。其中嘉陵江組一段、三段地層多為灰巖，二段、四段為灰巖夾白云巖、白云質灰巖，根據野外調查資料，一般地下河、巖溶大泉多在嘉陵江組一段、三段地層內發育，且溶洞、落水洞、巖溶漏斗等地表巖溶現象在該類地層內發育數量也相對較多。所以總結工作區內嘉陵江組一段、三段為地下水主要富集地層，可作為水文地質鉆探工作的主要目的層位。

其次，地下水富集性受地形貌影響。根據本次野外調查及資料整理工作，一般大型的溶蝕洼地內地下水較為豐富。工作區內可劃分出三處大型的溶蝕洼地，分別為羅云壩溶蝕洼地、干龍壩溶蝕洼地和焦石壩溶蝕洼地。在這三處洼地內，均有地下河發育，巖溶泉也相對較多，且地表落水洞、巖溶漏斗等分布廣泛，地下水富水性較強。此外，巖溶洼地內不同區域水文地質鉆探條件相差較大。洼地內若判斷有地下河發育，且鉆探工作主要針對地下河進行，則鉆孔布置應盡量考慮地下河的中下游區域，其上游布井風險相對較大。如其次工作所實施的鉆井中，在干龍壩、焦石壩地下河上游布置三口鉆孔出水量均較小，最終未能成井。

第三，斷層帶可做為較好的地下水富集區。本次工作區東部發育有一條南北向的斷層，根據野外調查資料，沿該斷層帶，發育有較多巖溶泉。所以認為該斷層帶富水性相對較好，可做為巖溶地下水開發區。

（2）鉆井結構的設計

巖溶區內進行水文地質鉆探工作，對鉆井結構的要求相對較高。首先，根據本次工作總結，鉆井深度一般控制在100m～150m。若鉆井深度太淺，不能有效地揭露含水層，從而影響鉆井出水量；若鉆井過大，鉆探成本會增大，且深井一般水位埋深較大，抽水成本及后期維護成本也相應增大。

其次，鉆井開孔口徑應保證大于200mm。因為在巖溶地區，地下巖溶較為發育，鉆探過程中若遇溶孔、溶洞等現象，需增加套管、過濾管等，若開孔直徑過小，則會嚴重影響套管、過濾管及水泵等裝置的安放，從而影響鉆井的使用。

第三，準確設置套管、過濾管。巖溶地區水文地質鉆探過程中經常會遇見地下溶洞、溶潭等巖溶現象，其處理較為復雜。如某段地層內發育泥質填充的溶洞且為不含水段，則需下套管該其隔斷，而某段地層為發育砂質填充溶洞，且為產水層，則需使用過濾管進行阻砂取水，所以若套管、過濾管使用不當會嚴重影響鉆井的作用。如本次工作中的ZJ02鉆井，鉆探過程中發現鉆井上部有產水溶洞發育，使用纏絲篩管進行過濾，但由于過濾管深度過淺，未能完全過濾，導致鉆井在水位降深較大時變渾濁，所以最終該井僅能做灌溉用井。

（3）多種手段結合布置鉆井

巖溶地區進行水文地質鉆探時，應采用多種手段相互結合布置鉆井。首先應在野外調查的基礎上，選出較優區域，然后布置物探工作，結合物探解譯資料，確定鉆井的位置、深度，并做好鉆井結構的設計。對于有條件的區域，可結合洞穴探測等資料進行鉆井布置。

5.建議

巖溶地下水開發示范工程的實施得到了當地政府及群眾的充分肯定，取得了顯著的經濟效益和社會效益，并為巖溶地區地下水開發提供了新的思路，但是，已有地下水的開發利用程度較低，多數地下河出口位置較低，巖溶地下水分布不均，開發利用條件較差，建議根據流域巖溶水文地質條件、賦存規律、富水性等，特別是巖溶地下水開發利用難易程度、可有效開發利用資源潛力及其空間分布特征，制定專門的開發利用規劃，為合理開發巖溶地下水資源，解決巖溶石山干旱缺水問題提供更為詳實的依據。