云南重點(diǎn)巖溶流域水文地質(zhì)及環(huán)境地質(zhì)調(diào)查成果評(píng)析

張 華，王 宇，張 貴

(云南省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院，云南 昆明 650216)

0 引 言

為了查明云南巖溶流域水文地質(zhì)條件、巖溶發(fā)育規(guī)律、巖溶水資源分布、開(kāi)發(fā)技術(shù)條件及環(huán)境地質(zhì)等問(wèn)題，國(guó)家基金項(xiàng)目辦選擇了云南重點(diǎn)巖溶流域，開(kāi)展了地下水開(kāi)發(fā)利用示范工程，按流域編制巖溶水開(kāi)發(fā)利用與石漠化綜合治理方案，建立云南重點(diǎn)巖溶流域水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)空間數(shù)據(jù)庫(kù)和信息系統(tǒng)，為推進(jìn)西南巖溶區(qū)解決干旱缺水和石漠化綜合治理，建設(shè)社會(huì)主義新農(nóng)村提供地質(zhì)科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支撐。

十年來(lái)，項(xiàng)目以系統(tǒng)科學(xué)和現(xiàn)代巖溶學(xué)理論為指導(dǎo)，充分利用已有的水文地質(zhì)資料及科研成果，應(yīng)用“3S”技術(shù)進(jìn)行水文地質(zhì)及環(huán)境地質(zhì)綜合調(diào)查。沿著巖溶流域巖溶水的補(bǔ)、徑、排過(guò)程，查明水文地質(zhì)及環(huán)境地質(zhì)條件，巖溶水賦存與運(yùn)動(dòng)特征，巖溶水的轉(zhuǎn)換關(guān)系及水力聯(lián)系，巖溶水的富集規(guī)律、水源地類型及開(kāi)發(fā)技術(shù)條件、巖溶水資源。針對(duì)流域不同巖溶地質(zhì)環(huán)境條件下，主要的巖溶水源地類型及開(kāi)發(fā)技術(shù)條件，結(jié)合需水特點(diǎn)，依據(jù)環(huán)境地質(zhì)學(xué)和生態(tài)學(xué)的原理，采用工程及生物技術(shù)，設(shè)計(jì)行之有效的巖溶水開(kāi)發(fā)和石漠化綜合治理技術(shù)方案。選擇具有典型意義的巖溶流域，進(jìn)行巖溶水有效開(kāi)發(fā)和石漠化綜合治理示范。在此基礎(chǔ)上，編制巖溶水開(kāi)發(fā)和石漠化綜合治理區(qū)劃，為政府編制石漠化綜合治理規(guī)劃提供技術(shù)依據(jù)。

1 工作方法及完成的工作量

1.1 調(diào)查方法組合

采用收集資料及二次開(kāi)發(fā)利用、遙感解譯、地面調(diào)查、地質(zhì)剖面測(cè)量、綜合物探、鉆探、地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、示蹤試驗(yàn)、樣品采取及分析鑒定、空間數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)、綜合分析研究等方法開(kāi)展調(diào)查工作。

開(kāi)展1/5萬(wàn)的水文地質(zhì)調(diào)查，根據(jù)工作區(qū)的研究程度、水文地質(zhì)條件的復(fù)雜情況，劃分為重點(diǎn)工作區(qū)和一般工作區(qū)。

重點(diǎn)工作區(qū)包括盆地底部平壩區(qū)及邊緣、巖溶槽谷底部平壩區(qū)及邊緣、重要的大泉、暗河系統(tǒng)分布區(qū)；以水文地質(zhì)調(diào)查為主要技術(shù)手段，配合一定量的水文地質(zhì)物探、鉆探、測(cè)試、試驗(yàn)工作，進(jìn)行重點(diǎn)、深入的剖析。

對(duì)一般工作區(qū)開(kāi)展修編和草測(cè)，在充分收集與利用已有成果的基礎(chǔ)上，一般調(diào)查區(qū)以水文地質(zhì)及生態(tài)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查為主要技術(shù)手段；采用路線調(diào)查的方式，進(jìn)行補(bǔ)充調(diào)查和取樣、觀測(cè)工作。同時(shí)在條件較好的地方配合一定的物探、鉆探、測(cè)試工作；對(duì)前人水文地質(zhì)調(diào)查時(shí)單元邊界條件不清楚的區(qū)段布置專題路線調(diào)查。

1.2 完成的主要工作量

2003～2012年共完成了11重點(diǎn)巖溶個(gè)流域的調(diào)查工作(見(jiàn)圖1)，完成的實(shí)物工作量見(jiàn)表1。

表1 完成實(shí)物工作量表

1.3 示范工程建設(shè)

共完成大泉束流調(diào)壓壅水開(kāi)發(fā)1個(gè)，表層泉蓄引2個(gè)，暗河調(diào)蓄水庫(kù)1個(gè)，暗河天窗截壅1個(gè)，暗河天窗提水1個(gè)，探采結(jié)合示范井34個(gè)。

2 取得的主要成果

2.1 調(diào)查報(bào)告及數(shù)據(jù)庫(kù)

10年大調(diào)查完成了11個(gè)流域的報(bào)告、1個(gè)示范報(bào)告及圖件、數(shù)據(jù)庫(kù)。見(jiàn)表2。

2.2 理論研究

項(xiàng)目發(fā)表《瀘西小江流域巖溶水有效開(kāi)發(fā)模式》、《瀘西小江流域水文地質(zhì)特征及巖溶水有效開(kāi)發(fā)利用》《杞麓湖泄水暗河淤塞的不良環(huán)境效應(yīng)分析》等論文19篇，《巖溶找水與開(kāi)發(fā)技術(shù)研究》《斷陷盆地巖溶水賦存規(guī)律》專著3本。

這些研究成果，大大提高了巖溶找水和開(kāi)發(fā)的有效性，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1)通過(guò)巖溶水富集的水文地質(zhì)特征研究，掌握了地貌、含水層組、地質(zhì)構(gòu)造等方面的富水特征，以及巖溶水富集的一般規(guī)律，建立了明確而具體的富水塊段圈定標(biāo)志。

(2)從巖溶水勘查評(píng)價(jià)和開(kāi)發(fā)的實(shí)踐需要出發(fā)，首先按巖溶含水層的埋藏分布、巖溶水出露狀態(tài)，將巖溶水源地劃分為天然出露的巖溶水源地及隱伏的巖溶水源地兩大類。然后再根據(jù)巖溶含水介質(zhì)特征進(jìn)一步將天然出露的巖溶水源地劃分為暗河、泉、表層泉三個(gè)亞類，將隱伏的巖溶水源地劃分為飽水帶富水塊段、表層帶富水塊段兩個(gè)亞類。研究評(píng)價(jià)了各個(gè)類型的巖溶水富集規(guī)律、動(dòng)態(tài)特征、巖溶水資源、開(kāi)發(fā)技術(shù)條件。

(3)建立了巖溶盆地流域“三水”轉(zhuǎn)化過(guò)程與水均衡的分析模式，揭示了巖溶水的可開(kāi)采資源潛力。

(4)遵循勢(shì)能優(yōu)先準(zhǔn)則，根據(jù)巖溶盆地流域的地質(zhì)環(huán)境和水文地質(zhì)條件變化、巖溶水運(yùn)動(dòng)及富集規(guī)律，研究集成了巖溶盆地流域巖溶水有效開(kāi)發(fā)模式，即：沿著流域巖溶水循環(huán)的全過(guò)程，在盆地外圍裸露型巖溶山地補(bǔ)給區(qū)，主要布置表層泉、泉流蓄引工程；在盆底周邊巖溶槽谷、峰叢洼地、巖溶臺(tái)地區(qū)，主要布置暗河、泉流引、提、堵工程與鑿井開(kāi)采飽水帶和表層帶富水塊段相結(jié)合；在盆地底部沉積平壩區(qū)，以鑿井開(kāi)采飽水帶富水塊段為主，與暗河、泉流引、提、堵等工程相結(jié)合；在盆地下游河谷區(qū)，主要是梯級(jí)筑壩建庫(kù)，建設(shè)梯級(jí)電站，開(kāi)發(fā)豐富的水力資源。

(5)通過(guò)野外試驗(yàn)研究，總結(jié)集成了一套針對(duì)不同類型水源地的，經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、有效的勘查技術(shù)方案，建立了地球物理探測(cè)數(shù)據(jù)的解釋參數(shù)和圖形標(biāo)準(zhǔn)，提高了解釋的定量化水平和精度，大大提高了巖溶找水的成功率。

(6)針對(duì)各類巖溶水源地的特征，采取不同的技術(shù)方法組合，通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究集成了有效的巖溶水開(kāi)發(fā)技術(shù)方案。

在提交的研究成果中《巖溶大泉束流調(diào)壓壅水工程技術(shù)方案》獲得了國(guó)家發(fā)明專利保護(hù)；《云南省瀘西縣皮家寨巖溶水源地勘查及開(kāi)發(fā)示范報(bào)告》獲得2007年國(guó)土資源部?jī)?yōu)秀地質(zhì)找礦項(xiàng)目一等獎(jiǎng)；《云南省巖溶水開(kāi)發(fā)示范》獲得2009年度國(guó)土資源科學(xué)技術(shù)二等獎(jiǎng)；《巖溶水有效開(kāi)發(fā)技術(shù)方案研究》獲得2008年度云南省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步類三等獎(jiǎng)。

表2 項(xiàng)目成果報(bào)告目錄表

2.4 社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益

實(shí)施的示范工程出水量71 508.72m3/d，解決85294人的生活用水，45800畝的旱地保苗用水。

為避免地下水資源開(kāi)發(fā)和管理的盲目性，促進(jìn)水資源管理科學(xué)化，為石漠化綜合治理，區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃提供了科學(xué)依據(jù)。研究所取得的巖溶水有效探測(cè)技術(shù)方案和巖溶盆流域巖溶水有效開(kāi)發(fā)模式[2]，為西南巖溶石山地區(qū)巖溶水的有效開(kāi)發(fā)利用及石漠化綜合治理提供了樣板[3-4]。

2003年以來(lái)的一比五萬(wàn)水文地質(zhì)及環(huán)境地質(zhì)調(diào)查成果，為云南抗旱確定鉆孔位提供了主要的地質(zhì)和地下水資源依據(jù)。

3 存在問(wèn)題

(1)所工作的范圍內(nèi)大部分地區(qū)未開(kāi)展過(guò)1∶5萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查，在后期的資料整理中及報(bào)告編寫(xiě)中，顯得基礎(chǔ)地質(zhì)資料方面較為薄弱；前期工作按流域調(diào)查開(kāi)展工作，部分地段為河谷區(qū)，人煙稀少，今后資料利用率不高；

(2)前期工作由于經(jīng)費(fèi)少，面積大，導(dǎo)致大泉暗河系統(tǒng)沒(méi)有進(jìn)行深入的調(diào)查研究，比如示蹤試驗(yàn)、洞穴調(diào)查，對(duì)大泉、暗河的管道延伸方向、巖溶發(fā)育特征沒(méi)有準(zhǔn)確的定性；

(3)前期工作主要在滇東，而滇西還未安排項(xiàng)目，故滇西巖溶地區(qū)水文地質(zhì)調(diào)查還是空白；

(4)遙感、地理信息系統(tǒng)、自動(dòng)化監(jiān)測(cè)、示蹤試驗(yàn)等新技術(shù)新方法應(yīng)用滯后。

4 建 議

(1)開(kāi)展水文地質(zhì)及環(huán)境地質(zhì)調(diào)查工作時(shí)，應(yīng)盡可能安排在已完成1∶5萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查的區(qū)域。

(2)作為勘查示范的水文地質(zhì)鉆孔，部分鉆孔由于沒(méi)有配套資金，導(dǎo)致未能開(kāi)發(fā)利用，因此建立地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目勘查示范配套工程長(zhǎng)效機(jī)制，充分利用勘查鉆孔。

(3)建議開(kāi)展云南省重要城市及重要集鎮(zhèn)的應(yīng)急水源地調(diào)查與評(píng)價(jià)。開(kāi)展云南省重要水源地(大泉、暗河)調(diào)查評(píng)價(jià)，主要調(diào)查系統(tǒng)邊界、水量、水質(zhì)、動(dòng)態(tài)變化、開(kāi)發(fā)利用情況及規(guī)劃建議等。

(4)1∶5萬(wàn)水文地質(zhì)調(diào)查應(yīng)安排在主要的城市、經(jīng)濟(jì)發(fā)展快的地區(qū)及水資源需求較大的縣城、鄉(xiāng)鎮(zhèn)，查明地質(zhì)環(huán)境條件、流域邊界、水文地質(zhì)單元邊界條件及其水文地質(zhì)特征，補(bǔ)給、徑流、排泄條件，循環(huán)過(guò)程及富集規(guī)律[5]，初步圈定水源地，分析評(píng)價(jià)其開(kāi)發(fā)技術(shù)條件及脆弱性，系統(tǒng)地計(jì)算補(bǔ)給量、儲(chǔ)存量，初步評(píng)價(jià)允許開(kāi)采量，并對(duì)擬建水源地的可行性作出論證，為區(qū)域開(kāi)發(fā)利用規(guī)劃以及大、中型水源地開(kāi)發(fā)的可行性提供水資源依據(jù)。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]王宇，張貴，李麗輝等.巖溶找水與開(kāi)發(fā)技術(shù)研究[M].北京：地質(zhì)出版社，2007：1～2.

[2]王宇，袁道先，楊世瑜.瀘西小江流域巖溶水開(kāi)發(fā)有效模式[J].中國(guó)巖溶.2005(4)：47～53.

[3]張貴，王宇，李燕等.云南“十五”水工環(huán)地質(zhì)大調(diào)查成果豐碩[J].云南地質(zhì)，2006，25(3)：269～275.

[4]王宇，張貴.瀘西小江流域水文地質(zhì)特征及巖溶水有效開(kāi)發(fā)利用[A].中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局.中國(guó)巖溶地下水與石漠化研究文集[C].南寧：廣西科學(xué)技術(shù)出版社，2003，189～196.

[5]王宇，李燕，譚繼中等.斷陷盆地巖溶水賦存規(guī)律研究[M].昆明：云南科技出版社，2003：1～4.