北京地区岩溶地下水资源勘察工作探讨

李 宇，郭 萌，周 嵘

（1.北京市地质矿产勘查开发局，北京 100195；2.北京市水务局潮白河管理处，北京 101300）

北京地区岩溶地下水资源勘察工作探讨

李 宇1，郭 萌1，周 嵘2

（1.北京市地质矿产勘查开发局，北京 100195；2.北京市水务局潮白河管理处，北京 101300）

地下水是北京市主要的供水水源。岩溶水作为北京市地下水资源的重要组成部分，对保障目前和今后一个时期首都的供水安全，发挥着至关重要的作用。本文阐述了北京地区岩溶地下水资源的分布状况，介绍了岩溶地下水的勘探开发历史，分析了当前岩溶水勘察工作中存在的主要问题，提出了近期北京地区岩溶水的勘察工作思路和工作重点。

北京岩溶；地下水；勘察；工作思路；浅层地温能；开发利用；关键问题

1 问题的提出

北京市是严重缺水的城市,人均年水资源占有量不足400 m3。地下水是北京市重要的供水水源，约占全市总供水量的60%以上，枯水年份可达到80%左右[1,2]。自1999年以来，北京市遭遇了持续干旱，使得水资源供需矛盾更加突出。为应对特枯年份和连续枯水年的水资源短缺；保障首都地区的供水安全，北京市政府采取了开源和节流等应对措施，在加大节水力度和提高中水回用比例的同时，自2003年起先后建成了怀柔、平谷、昌平等应急供水工程[3]，极大地缓解了连续干旱期间的供水危机，确保了奥运会和残奥会期间供水安全。

岩溶水是北京地区地下水资源的重要组成部分。近年来，为缓解北京市水资源供不应求问题, 不断增加岩溶水的开采量。但是，由于岩溶水一般深埋地下，富水性不均，又缺乏规范的水文地质勘察工作，北京地区的岩溶水尚存在资源总量和开采潜力不清、补径排条件不够明晰、与第四系孔隙水之间的水力联系不太明确等诸多问题。因此，迫切需要开展系统、深入的岩溶水勘察研究工作，查明岩溶水的分布特征、补径排条件和可开发利用量，为岩溶水资源开发与保护提供科学依据，避免常常发生的盲目和无序开发。

2 北京岩溶地下水分布与勘探开发概况

2.1 岩溶地下水分布

北京地区碳酸盐岩以奥陶系灰岩、寒武系灰岩和蓟县系白云岩为主，分布面积约4900 km2，约占北京市国土面积的30%。其中，山区分布约2900 km2，占山区总面积的28%，平原区隐伏岩体约2000 km2，占平原区总面积的31%。

北京地区经多期地壳运动，其中形成了一系列北东向属新华夏系的隆起和凹陷。由北西向南东依次是京西迭隆起、北京迭断陷，大兴迭隆起及大厂迭断陷。隆起与凹陷的边缘皆为北东向断裂所控制。这些区域构造对岩溶含水岩组的空间分布、边界特征及富水性起着主控性作用。

根据多年的勘察和相关研究成果，按碳酸盐岩分布和岩溶地下水补、径、排条件，将北京地区岩溶水区域初步划分为7个相对独立的分布区，即顺义二十里长山—平谷盆地、房山长沟—周口店、西山鲁家滩—玉泉山、昌平十三陵—桃峪口、昌平高崖口—南口、延庆旧县—石槽和大兴迭隆起岩溶水子系统（图1）。

大兴迭隆起岩溶地下水子系统分布区位于北京城南平原区，远离补给山区；其它6个分布子系统区均位于山前地区。各子系统的碳酸盐岩补给区面积不等、岩溶裂隙发育程度不同。其岩溶水的主要补给来源包括：裸露山区大气降水入渗、地表水体渗漏及相邻含水层的越流补给。从目前掌握的资料和多年动态监测数据来看，各分布区的开发程度不尽相同，所有的子系统都不属于完全封闭的系统。上述判断在诸多岩溶水水源地长期开采中已经得到了证实。

图1 北京地区岩溶地下水分布图

2.2 岩溶地下水勘察与开发

北京地区的岩溶水勘察与开发工作始于20世纪70年代初，先后在房山磁家务、昌平邓庄化庄、大兴念坛、通州龙旺庄、玉泉山—昆明湖—洼里地区、石景山杨庄等地开展供水勘察工作，建设了若干岩溶水供水水源地。另外，为解决城市（镇）和部分企事业单位的供水问题，在山前及平原地区零星地开凿了数百眼岩溶水井。

表1 北京地区岩溶水开发情况

近年来，北京地区的岩溶地下水以其质优而备受用户青睐，岩溶水的开采量呈逐年递增趋势。据不完全统计，目前全市的年均开采量已超过2.5亿m3。北京地区各子系统岩溶地下水的开发情况列入表1。

2.3 岩溶地下水开发存在的主要问题

通过地质工作者们长达四十多年的勘查工作，积累了丰富的基础地质资料，对北京地区岩溶地下水的埋藏、分布和运移规律有了较详细科学的认识。但是，由于岩溶水分布的复杂和不均一性、岩溶地下水与地表水、第四系孔隙水之间相互转化关系的复杂性，在岩溶水资源总量评价、水源地选址等方面都有较大的技术难度。北京地区岩溶水勘察工作还存在如下问题：

（1）以往的岩溶地下水资源勘察工作局限于局部地区的供水勘察，缺乏区域性系统、深入的工作，未对全区岩溶地下水资源进行整体的计算与评价；

（2）各岩溶水分布区的地质勘察研究程度高低不一，岩溶水的补径排条件、“三水”转化的模式及岩溶地下水与第四系孔隙地下水间的水力联系不够清楚，需开展深入研究；

（3）缺乏岩溶地下水降水入渗补给试验研究，尚未建立各岩溶分布区降水入渗补给系数系列；

（4）有关岩溶地下水资源调蓄方面的技术研究基本处于空白状态，不能为岩溶水的可持续利用提供科学技术方案；

（5）尚未建立系统的岩溶地下水动态监测网，缺乏岩溶水水位、水质、水温及岩溶大泉流量等方面的长期监测资料；

不科学解决上述问题不仅严重制约岩溶地下水资源的科学开发和有效保护，而且不利于北京市地下水资源的统筹规划和宏观决策。

3 岩溶地下水勘察工作思路与主要任务

3.1 工作总体思路

北京地区岩溶地下水的勘察工作应点面结合，以查明北京地区岩溶地下水资源条件与合理开发利用为“面”，选取若干条件优越、具有城市供水意义的水源开发区为“点”。在全面调查研究北京地区岩溶地下水资源补给、径流、排泄以及开采条件的基础上，对各富水区开展深入的勘查研究工作，对规划远景区的可采资源量进行评价，结合城市供水的要求，提出稳定和应急供水方案，并对可能出现的地质环境问题作出初步评价。以面带点，以点辅面，相辅相成。图2所示为岩溶水勘察工作思路框架。

图2 北京地区岩溶水勘察工作思路框架

3.2 主要工作任务

系统分析已有勘查资料，充分考虑区域地质构造条件、碳酸盐岩的分布、岩溶水含水岩组（层）及相对隔水层（组）的界定，进一步确定各岩溶水水文地质单元边界范围；依据不同岩溶地下水分布区的勘察研究程度、开发利用状况以及可开采潜力，部署各项工作，突出重点。在区域岩溶地下水补给、径流、排泄条件的研究基础上，针对其存在的问题确定研究专题并开展深入研究，完成具有重大供水意义的岩溶地下水水源地的勘察评价和论证工作。其主要工作任务如下：

（1）查明北京地区碳酸盐岩系的分布、埋藏特征及岩溶发育程度，查明地质构造对岩溶发育和地下水分布的影响；查明拟建和规划水源地岩溶水含水岩组（层）分布及水文地质特征。

（2）查明北京岩溶地下水的补给、径流、排泄条件及其水质、水量的时空变化规律；研究不同岩溶地下水子系统之间、岩溶水与地表水体及第四系孔隙水之间的相互转化关系。

（3）综合计算和评价北京地区岩溶地下水天然资源量和可采资源量，建立反映岩溶地下水系统特征的水文地质模型。区域岩溶水资源的允许开采量评价精度达到D级，拟建水源地的允许开采量评价精度达到C级。

（4）重点完成平谷盆地南侧及二十里长山西北侧、房山西南山前、西山山前、北部山前等四片地区岩溶水详查工作，研究岩溶地下水开发利用潜力；圈定数个具有规模供水意义的岩溶富水地段作为重点勘探区，优选2～3个岩溶水供水水源地，提交可采地下水资源量。在此基础上，根据当地政府需求，提出岩溶水应急开采方案，并研究评价应急开采对生态环境的影响以及开采后的回补措施。

（5）建立岩溶水资源与环境信息系统；提出北京地区岩溶地下水合理开发利用的规划建议和战略措施。

4 岩溶地下水勘察技术方法

综合运用调查、遥感、同位素、水文地球化学、水文地质试验、物探、钻探等多种手段，利用水文地质学、水文地球化学、同位素地质学和遥感水文地质学理论，选用计算机数值模拟技术以及多种有效的数学地质方法，对岩溶水有关的水动力场、水化学场、含水层结构、边界特征、三水转化机理、开采激励效应等多方面进行系统综合研究，建立“3S”支持的信息系统，为北京地区岩溶水资源的开发与可持续利用提供科学技术支持。

5 结语

岩溶地下水是北京市地下水资源的重要组成部分。在南水北调工程水源进京之前，合理开发利用本区岩溶水资源是缓解北京市水资源供需矛盾的重要途径之一。为科学开发利用和有效保护岩溶地下水资源，提出如下建议：

(1) 开展全面、系统的岩溶水勘察评价工作。目前北京地区尚未对岩溶水系统进行全面、系统的勘察评价，家底不清，需要抓紧开展岩溶水勘查评价工作，为科学开发利用岩溶水资源提供科学依据。

(2) 制定岩溶水开发利用和保护规划。目前，北京地区已建岩溶地下水源地十多个，施工零星岩溶水井数百眼，年开采规模超过2.5亿m3。从开发情形来看，岩溶水的开采存在一定的盲目性和随意性。为科学开发和有效保护岩溶水资源，应抓紧制定岩溶水开发利用和保护规划。

(3) 加强岩溶水监测系统建设和动态监测工作。目前，北京地区的岩溶水动态监测工作较为薄弱，不利于岩溶水科学开发利用和有效保护，亟需建立系统的岩溶水动态监测网。

(4) 科学配置岩溶水资源。北京地区的岩溶水水质优良，部分组分达到天然饮用矿泉水标准，是城市生活用水的理想水源。在条件许可的地区，建议实现优质岩溶水资源的合理配置，实行“分质供水、优水优用”，尽量避免工业等非生活用途使用岩溶地下水。

[1] 陈培钧，吕晓俭，谢振华.北京市地下水资源与首都持续发展[J].北京地质，1999，11（4）：1～6.

[2] 郑桂森，吕金波.北京地区的水资源[J].中国地质，2001，28（4）：45～48，37.

[3] 乔 玲，李 宇.北京市建设应急备用水源工程的初步研究[J].北京水利，2004，第6期，12～14，60.

Discussion on Exploration of the Karst Groundwater Resources in Beijing Area

LI Yu1, GUO Meng1, ZHOU Rong2
(1.Beijing Bureau of Geology and Mineral Exploration and Development, Beijing 100195；2.Chaobai River Management Department, Beijing Water Authority, Beijing 101300）

The groundwater resources are the major supplied water source for Beijing. The karst water is the important component of Beijing groundwater resources, which plays an important role in the guarantee of Beijing supplying water at present time and in the future. This paper introduces the distribution, exploration and development of the karst groundwater resources in Beijing, and discusses the major problems during the prospecting and developing the karst water. As a result, the prospecting direction and emphases for Beijing karst groundwater resources have been put forward.

Beijing karst; Groundwater resources; Prospecting direction and emphases

P641.8

A

李 宇（1971-），男（汉族），新疆哈密人，硕士，教授级高工，主要从事地下水管理方面的研究工作。