贵州岩溶山区地下水的开发利用探讨

杨光照 张学东

(贵州省有色金属和核工业地质勘查局一总队，贵州 贵阳 550000)

贵州岩溶山区地下水的开发利用探讨

杨光照 张学东

(贵州省有色金属和核工业地质勘查局一总队，贵州 贵阳 550000)

分析了地下水资源及开发利用现状，从季节性循环带地下水、地下暗河、岩溶大泉、零散泉系统四方面，对不同地下水的开发利用方式进行了阐述，总结了地下水开发过程中的注意事项，从而有效解决贵州山区缺水问题。

地下水，岩溶水系统，地质构造，水窖

0 引言

贵州省位于我国西南地区东部的云贵高原东部梯级状大斜坡地带，是一个岩溶山区省份，山区地形及强烈发育的岩溶造成了地下水的空间分布极不均匀。由于此类地区存在着岩溶发育强烈，垂直渗流较快，地表汇水困难等问题，造成贵州山区地表水严重匮乏。而地下水分布广泛且水质较好，成为岩溶山区的重要供水水源。

地下水资源综合的开发也成为了有效解决贵州山区缺水问题的主要途径，不同的地下水赋存类型赋予了地下水不同的特点，同样也有了与其相适应的高效的开发利用方式，21世纪后贵州在岩溶地下水开发研究中投入了较大的人力物力，取得了丰硕的成果，特别是2007年以来贵州省人民政府为解决“十一五”期间全省1 300万农村人口饮水安全问题，并配合地下水资源开发利用启动了全省范围内的找水打井工程，并延续至“十二五”期间1 161万农村人口饮水安全问题，由此在开发地下水资源过程中总结了一系列的经验。

但由于贵州岩溶山区水文地质条件复杂，岩溶水系统小型多样；缺水区找水开发的建设难度较大，生态敏感度高；岩溶地下水开采诱发不良地质问题等因素，岩溶山区地下水资源的开发利用，还存在大量的问题尚未解决，还需深入研究探索。

1 地下水资源及开发利用现状

1.1 贵州地下水资源综述

贵州省岩溶地下水资源丰富[3]，全省大于50 L/s的岩溶地下河和大泉共有2 840条(个)，地下河1 130条，地下总长6 610 km，资源总量为215×108m3，占全省地下水资源的83%，全省地下水在95%保证率的天然补给量为363.23×108m3/年，全省地下水枯流量为206.119×108m3/年，地下水允许开采量为138.1×108m3/年。

受到近代气候干旱的影响，省内大多数的泉点、河流的流量都呈现减小的趋势，通过自1999年—2011年开展的不同阶段的水文地质环境调查成果同样反映了这样的趋势。

1.2 地下水资源开发利用现状

1.2.1 对象及形式

贵州省对地下水的开发有着较长的历史，自古就是当地居民生活用水及灌溉用水的主要来源。近代贵州的地下水开发利用主要以开采地下河、岩溶泉为主。开采方式以引水、提水为主，截水和勘探井为辅。

1.2.2 用途

贵州山区地下水的开采主要用于农业灌溉、城市生活和工业用水、农村人畜饮水。

地下水是贵州山区农业灌溉的重要水源之一，全省大部分地区利用地下水进行灌溉的农田面积占总农田面积的20%～30%，其中黔南州对地下水的利用最高，大于50 L/s的地下河及大泉不同程度被利用超过50%。全省78个县市不同程度地开发利用地下水用于城镇生活及工矿用途，占总供水量的15%～35%，全省岩溶山区有75%的人、畜饮水为利用地表分散的泉露头，开发利用方式以引水、提水为主，截水和蓄水较少。

经统计[2]，全省地下水开发总量为24.681×108m3/年，占可开采总量的21.9%，其中：城镇生活开采量为3.084×108m3/年，农村人畜饮水量为4.293×108m3/年，农田灌溉开采量为7.442×108m3/年，城镇工业开采量为0.88×108m3/年，水力发电9.001×108m3/年。在开采形式上，勘探井开采为1.946×108m3/年，引泉和地下河开采量为22.735×108m3/年。

2 不同地下水的开发利用方式

贵州岩溶山区地下水开发利用主要针对季节性循环带地下水、地下暗河、岩溶大泉、零散泉系统几种类型，不同类型的地下水采用不同类型的开发利用方式。

2.1 季节性循环带地下水

受到地质构造条件及地形的影响，此类水呈现泉流量小、动态变化大、稳定性较差等特点，主要以“小型”“分散”类型为主。开发利用方式以“蓄”“提”“引”为主。

采用蓄水形式主要有两种类型：第一是直接在泉口修建集水井或利用山体地形自然形成人工水塘将泉水引入水窖中；第二类是在没有明显的泉点露头地区选择有利于表层岩溶水汇集和排泄的位置，重点选择节理裂隙发育的冲沟地带修建水窖。

引水类型主要是针对泉点位置较高的表层泉，可以利用高差采用水渠或管道将水引入水窖中，再由水窖引入需水点。

提水类型主要针对山间谷地和洼地，且垂直向山的岩性存在水文地质差异，特别是地表以下浅部地带出现隔水层的区域，此类区域可以采用浅井离心泵提取表层岩溶水。

2.2 地下暗河

不同类型的地质构造形成不同地下河种类，开发利用方式和难易程度也有所不同。目前省内对地下河系统的开发利用主要有“堵洞蓄水成库”“截、引地下河”“提引出口、天窗、岩溶潭”“地表、地下空间联合成库”几种方式。

2.2.1 堵洞蓄水成库

堵洞蓄水成库是在地下河道或出口处修建拦坝蓄水成库的方式，其中分为全封闭式堵洞蓄水成库和半封闭式堵洞蓄水成库。

全封闭式堵洞蓄水成库，是针对岩溶地下河洞口或地下河河道采用整体“塞”满的形式，将整个河道全部封闭，并在堵体或坝上设置放水阀或设置排洪隧洞起到调节溢洪作用，这类形式的地下河开发在贵州黔南地区较为常见，典型的有独山新寨奋发洞水库，该水库建成后蓄水库容22×104m3，可解决当地灌溉100 hm2。

半封闭式堵洞蓄水成库，此类形式多用于地下河河道高度较大，在地下河河道上建筑溢流式滚水坝，坝顶至地下河道顶部留足够的空间用于溢流排泄。典型工程案例为独山下司鱼寨地下河水库，该地下河断面呈近似三角形，底宽为6.5 m，高为19.2 m，洞口有跌水，洞壁完整，河床下未发现排水通道，在洞口修建了重力式块石坝，枯水季放水蓄水量为9.6×104m3，灌溉农田1 500亩。

2.2.2 截、引地下河

地下河采用截、引类型的主要具有出露位置高，具有较大的水力梯度的特点，在贵州的黔北、黔东北由于碳酸盐岩和碎屑岩相间分布的特点，并受到构造的影响抬升，在这种特定水文地质条件下发育着高于临区谷底的“高位地下河”。对于这类地下河通常采取“截、引”的方式，在查清地下河空间位置关系的基础上，从垂直山体的延伸方向采用人工开凿的方式与地下河沟通并修建拦水工程，同时修建引水通道和泄洪通道。典型案例为道真县上坝地下河的开发，上坝地下河河道全长22.5 km，纵剖面上至少有5级大的阶梯，从地下河较为平缓的阶梯处施工隧道与地下河沟通并在此处修建半封闭式的堵水坝形成地下水库，库容280×104m3，原人工开挖隧道成为引水隧道，引水隧道与下游相对高差240 m～290 m，解决下游上坝和玉溪两镇近万亩水稻灌溉。

2.2.3 提引地下河出口、天窗、岩溶潭

这类开发方式主要针对地下河埋藏较浅的岩溶山区，利用地下河出口水量集中，在出口建立集中的集水站开采地下水，在地下河径流区段上对地下河发育的天窗、岩溶潭、有水溶洞建立人工集水提水站。贵州省内此类地下水开采工程较多，开采总量占农业灌溉开采总量的20%～30%。

2.2.4 地表、地下空间联合成库

在山地斜坡峰丛洼地地貌区的封闭的岩溶洼地通过落水洞与地下河直接沟通，在这种类型的地貌中该类型岩溶发育的空间有“时隐时现”特征，将地下和地上空间相通，将地下河和地表岩溶洼地结合起来成为联合的蓄水空间。在贵州此类典型工程案例为普定县马官镇马官水库，该水库地下河管道长度740 m，洞身多为矩形，根据该地下河流域条件将地下空间和地表洼地结合成为库盆，水库建成后地下蓄水空间1.47×104m3，地表蓄水空间为125×104m3，形成了一个中型的地下地表联合水库。

2.3 岩溶大泉

受到地形地貌条件及碳酸盐组合特征的控制，贵州省内岩溶泉的分布特征差异较大，主要为出露与深切谷地的开放型岩溶大泉和出露于高原台地及斜坡地带的封闭型岩溶泉。根据统计[2]，贵州省内流量大于10 L/s的岩溶泉有5 214个，枯季流量大于10 L/s的岩溶泉有1 710个，枯季总流量1 188×104m3/d。

岩溶大泉的开发方式主要有泉口提水、泉口引流、“提、引、蓄”结合三种形式。

在贵州最为普及的方式为泉口提水方式，利用泉口的集水优势修建提水站直接提取地下水。典型案例为贵阳市东郊鱼梁河谷，利用大泉泉口建成日供水10×104m3的自来水厂。

泉水引流方式主要应用于泉口位置较高，泉水动态特征稳定的大泉，在泉口修建引水系统直接将泉水通过引水系统连接引水渠供应至蓄水区域。典型案例为道真县老龙洞岩溶泉，泉口标高1 340 m，高差200 m～300 m，引距5 km。

通过对大泉周边地形调查的基础上选取合适的地段修建蓄水坝然后再采用引提的方式解决区内的缺水问题，此种方式是以上两种方式的综合，在充分了解大泉周边基本情况后综合利用地形高差等形成“提、引、蓄”相结合的开发模式。典型案例为威宁县炉山乡乐溪岩溶泉群，采用前堵后提的方式解决当地的人畜饮水问题。

2.4 零散泉系统

贵州的岩溶水系统主要为白云岩含水岩组，尤其是寒武系白云岩组。此类含水层为一种孔洞、裂隙含水介质组合类型，区域上多分布于黔北、黔东北地区，具有水位埋藏浅、地下水运动慢的特征。

此类含水系统，地下水适宜的开采方式以凿井取水为主，成功率较高，单井涌水量一般为500 m3/d～1 000 m3/d。

3 地下水开发过程中的思考

岩溶水系统不同，地下水的赋存形式和富集条件也不同，由此地下水的开发利用方式也不同，需根据不同地下水类型选择不同的开发利用方式。

分散排泄系统一般总体水位较浅，含水层均匀，开发以勘探井为主，在查清系统中地下水埋藏分布条件的前提下可充分利用物探手段查明富水带提高成功率。

地下河开发需注意以下问题：

1)针对不同类型的地下河系统分类综合开发，堵蓄成库、引流发电、供水、灌溉实现综合开发高效利用；

2)充分利用地下地表空间的调蓄作用；

3)需要重视地下地表水的联合调度；

4)合理确定地下水库的堵蓄类型；

5)重视调查地下河水库的工程地质问题，查清工程地质条件。

岩溶大泉开发过程中重点查清岩溶大泉的流量动态特征，根据动态特征合理设计饮水渠道，正确确定饮水工程高程。

由于贵州岩溶水文地质条件极为复杂，地下水系统小型多样，不同类型的地下水系统的开发利用适应性差异较大，地下水开发过程中还存在着基础资料指导性差、岩溶地下水赋存规律研究程度不高、勘查技术方法仍处于发展阶段等问题，地下水的开发、水资源的管理都需要进一步的研究完善。

[1] 袁道先.岩溶环境学[M].重庆：重庆出版社,1988.

[2] 王明章.贵州省岩溶区地下水与地质环境[M].北京：地质出版社,2015.

[3] 顾尚义，鄢贵权.贵州岩溶地下水库的研究现状和展望[J].贵州科学,2006，24(1)：28-31.

[4] 贵州省地质矿产局.中华人民共和国喀斯特大全及地下河研究报告[R].1989.

[5] 曹卫峰.贵州岩溶大泉及地下河资源[J].贵州地质,2001，18(1)：37-43.

[6] 肖进原.贵州岩溶大泉及地下河赋存条件、分布及特征研究[J].贵州科学,2002，20(2)：48-52.

On development and utility of underground water in Karst mountainous areas in Guizhou

Yang Guangzhao Zhang Xuedong

(No.1Unit,Non-FerrousMetalsandNuclearIndustryGeologicalExplorationBureauofGuizhou,Guiyang550000,China)

The paper analyzes the underground water resource and its development and utility, illustrates the development means for various underground waters from the seasonal cyclic zone groundwater, underground hidden caves, large karst springs, and scattered springs, and sums up the precautions for the development of the underground water, so as to solve the insufficient water in the mountainous areas in Guizhou.

underground water, karst water system, geological composition, water cellar

1009-6825(2017)21-0064-03

2017-04-28

杨光照(1981- )，男，硕士

P641

A