贵州岩溶地下水资源潜力分析

贵州岩溶地下水资源潜力分析

1地下水环境现状贵州是一个亚热带的溶合带。距碳酸盐岩出露面积约12.8万平方公里，占全省总面积的73%左右。发育岩溶母岩分布面积之广、相对面积比重之高,在全国是独一无二的,也是世界上碳酸盐岩重要的分布区之一。宏观地域上,贵州山区基本上是高原—峡谷地貌景观,即由岩溶高原区和岩溶峡谷两大地貌单元组成。贵州属于湿润亚热带季风气候,雨量丰沛。但由于岩溶山区峰丛及峰林山坡石漠化严重,残留于坡脚洼地的土层薄,地表漏斗、落水洞、竖井及溶隙发育,并常与地下溶洞、地下河及管道系统相联通,地表雨水常以注入式快速补给地下系统。岩溶山区地表破碎,渗漏严重,地表水资源匮乏,地下水资源丰富。因此,有效利用岩溶地下水在贵州的水资源开发和社会经济发展中占有重要地位。2u3000一种单次利用与开发岩溶水资源经统计,贵州的岩溶大泉,偶测(1/20万区域水文地质普查)流量大于10L/s的有5214个,总流量538060L/s;枯季流量大于10L/s的常年性岩溶大泉3152个,总流量257817.5L/s。其中全省境内大于1000L/s的岩溶大泉9个,地下河33条。与泉不同,地下河是具有河流主要特征的岩溶水流通体,或称为暗河。经统计,常年有水,长度大于2km者全省1130条,总长度6246km,总偶测流量489856.29L/s,岩溶大泉与地下河的形成分布广泛见于全省碳酸盐岩地区。为了解决贵州岩溶地区的供水问题,人们因地制宜地采取蓄、引、提及区外调水等形式综合开发利用岩溶水资源。在贵州的岩溶大泉和地下河中,贵阳东郊的汪家大井泉可能是目前开发利用程度最高的。贵州的独山、普定、黔北、平塘等地都有成功的范例,普定马官岩溶地下水库是成功的例子之一。该水库利用峰丛洼地的地表、地下结构而修建,形成了能拦蓄地表雨水和汇集岩溶地下水的较大库容,以库区不透水、弱透水岩层作为隔水层,防治水库渗漏;采用集流引洪工程,增加水库集雨面积,引集相邻峰丛洼地雨水资源,注入地下水库,增加水库蓄水量,使两峰丛洼地集雨区内的雨水资源得以充分利用,取得了较大的社会效益和经济效益。我国是岩溶地下水库建设最多的国家,据不完全统计,在西南五省(云、贵、川、桂、湘)建成的52座岩溶地下水库中,贵州省占29座。3贵州溶剂水处理贵州岩溶山区,由于岩溶的强烈发育,形成了一个具有二元流场、三维空间的水文地貌形态以及双重含水介质体结构的特点。3.1地下水赋存形式及分布特点岩溶高原上峰丛、峰林、洼地、谷地及盆地之间的地貌组合类型多样;碳酸盐沉积岩层的岩性,尤其是透水性在地域分布上各异,所构成的二元三维空间结构地域系统在空间分布上具有差异性,从而决定了贵州独特的岩溶地下水特点。(1)岩溶大泉及地下河是贵州岩溶地下水赋存的主要形式。贵州的岩溶大泉和地下河,或喷涌而出,或人地而隐。不仅数量繁多,而且类型复杂,其成因类型及出露特征具有地域差异性。在贵州岩溶山区,地下河的类型及其平面格局是极不相同的,南部网状水系多见,形态比较复杂;北部以不很发达的羽状、单支状多见,形状比较单调,水流状态相对稳定。(2)岩溶地下水的形成与分布主要受控于地层岩性、地质构造、地形地貌、地下水动力场特征及水文网展布格局,通常还与气象密切相关,是多种因素综合作用的结果。岩溶地下水系因受岩性、构造影响,紊乱无序,埋深又较大,不易开采。(3)地下水自净能力弱,易受污染。岩溶地下水运动于可溶岩的溶隙、溶洞管道系统中,与外界大气连通性较差,缺少光照及氧化作用,又因可溶岩坚实致密,吸附能力弱,而对外入污染物缺少自净能力,易使水质变差。3.2地下水水库岩溶地下水库是指在岩溶含水层中径流集中地段(地下河或大泉),建筑地下或地表拦水坝,抬高地下水位,利用岩溶化岩体中的孔隙、溶隙、溶洞等地下空间蓄水,或与地下空间相连结的地表洼地、盆地、谷地联合蓄水的水利工程。由于岩溶地下水水库在岩溶地下水开发和利用中的独特优势,成为人们在利用地下水的首选方式。但是地下水库不是随处都可修建的,必须具备一些基本条件:(1)地下河泥沙沉积相在溶蚀孔隙、裂隙、管道和溶洞组成的不均匀含水介质系统中,由枝状地下水系联结起来构成具有良好水力联系的、有统一补给—径流—排泄的地下水系统是建设地下水库的基础地质条件。地下河是岩溶含水层中特殊的水运动形式。地下河水循环自成体系,构成独立的水文地质系统,有自己的流域范围。在一定条件下,同一岩溶含水系统中可发育多条相对独立的地下河。流域内地下水位变化的总趋势是从流域边界的地下分水岭向地下河干流方向降低,形成以地下河干流为轴线的地下库盆。库盆范围还应有一定厚度的隔水层的存在,这里所说的隔水层主要是库盆底部及侧向范围内没有受构造破坏的、保证水库建库蓄水后不发生渗漏的岩层或具有相对隔水性能的地质边界。隔水层可否成功地阻止库水向库底部渗漏是关键。而地下水库的侧向渗漏取决于岩溶裂隙、孔隙、构造等是否发育和与其相邻的地下河流域的地下分水岭是否存在及分水岭的性质。(2)地下水库内包气带厚度和岩溶率的影响在岩溶含水层的饱水带中的地下孔洞空间已被地下水充满,而包气带中的地下空间绝大部份充填的是空气,岩溶地下水库就是尽量利用包气带内的地下空间蓄水。因此,地下库盆内包气带的厚度和岩溶率的大小直接影响到地下水库的蓄水量和规模。有足够的汇水面积,保证足够的地下水的补给量,补给量的多少,直接影响地下水库的蓄水量和设计规模,而降水量、入渗系数、补给区面积和补给区地貌形态、植被发育情况是控制补给水量的主要因素。(3)建坝优势条件岩溶地下水库坝体与地表水库坝体的功能是相同的,地下河流域只有一个或少许几个集中排泄口,利于截流。从修建地下水库的角度看,径流愈集中,排泄口愈少,不仅容易采取堵洞技术建坝,库盆不易渗漏,筑坝条件优越,而且建库技术简单,工程量小。地下水库的坝址应选在地下水汇流区,地下暗河系统、地下径流集中地带,即汇流面积大,坝址截流断面小、岩体稳定而且没有绕坝渗漏可能性的地方,或虽有绕坝渗漏但易于处理的地带。(4)表水库工程建设对建设地下水库的特殊要求岩溶地下水成库涉及到技术、经济、环境和社会等问题。与地表水库工程建设相比,地下水库建设除对成库条件和良好的工程地质条件的要求相同以外,还有别的特殊要求。溶洞管道能否堵得牢、帷幕是否封得严、包得住,是地下水库成败的关键。4按地下水库建库方案在岩溶地下水库成库的岩溶水文地质基础、成库条件、水文计算原理和方法、污染与渗漏、工程评价等方面有了较多的研究成果[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10],在工程实践中也积累丰富的经验。在此,对岩溶地下水库的建设开发提出一些拙见。(1)从地质构造、地层岩性以及地形地貌角度,按地下水库成库条件对全省岩溶分布区进行排查、选择合适区域进行论证。修建地下水库应是贵州开发和利用岩溶地下水的主要方式之一。(2)不拘一格,借鉴岩溶开发的成功经验,因地制宜地选择适合当地的综合开发方式对岩溶地下水进行开发利用。如靠封堵地下河管道溶洞和利用高压灌浆技术形成的防渗帷幕蓄水的五里冲水库就是成功的典范。在科学分析评价岩溶地下水库调蓄能力,补、径、排条件的基础上,通过在枯水季节抽取超过天然径流量的地下水,形成人工疏干漏斗(即地下水库调节库容),以获得需要的水资源量的抽水型岩