喀斯特石漠化農(nóng)村水資源開發(fā)利用與干旱應(yīng)急調(diào)度研究
——以畢節(jié)撒拉溪示范區(qū)朝營小流域?yàn)槔?

覃換勛，熊康寧▲，高漸飛，張珍珍

(1貴州師范大學(xué)喀斯特研究院，貴州　貴陽　550001；2國家喀斯特石漠化防治工程技術(shù)研究中心，貴州　貴陽　550001；3貴州科學(xué)院山地資源研究所，貴州　貴陽　550001)

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喀斯特石漠化農(nóng)村水資源開發(fā)利用與干旱應(yīng)急調(diào)度研究
——以畢節(jié)撒拉溪示范區(qū)朝營小流域?yàn)槔?

覃換勛1，2，熊康寧1，2▲，高漸飛2，3，張珍珍1

(1貴州師范大學(xué)喀斯特研究院，貴州貴陽550001；2國家喀斯特石漠化防治工程技術(shù)研究中心，貴州貴陽550001；3貴州科學(xué)院山地資源研究所，貴州貴陽550001)

摘要：為高效開發(fā)利用喀斯特水資源，解決石漠化農(nóng)村地區(qū)干旱缺水問題。根據(jù)水資源供需平衡理論，以畢節(jié)撒拉溪示范區(qū)朝營小流域?yàn)槔ㄟ^野外勘察與定點(diǎn)監(jiān)測(cè)，分析小流域水資源賦存狀況以及干旱情景下的響應(yīng)特征，結(jié)果顯示：研究區(qū)水資源總體豐富，年平均降雨量892.5 mm，折合降雨量7 699.5萬m3。多年平均地表徑流深為498.2 mm，全年地表徑流量約4 298.1萬m3。流域內(nèi)大小泉點(diǎn)共118處，全年流量達(dá)81.57萬m3；時(shí)空分布不均，時(shí)間上5—9月降水總量占年降水總量57.6～87.3 %，10—4月降水偏少，僅占12.7 %～42.7 %，降水季節(jié)性差異明顯。泉水雨季總流量為45.64 L / s，枯季僅12.35 L / s，兩者相差3.7倍。空間上以流域北部地區(qū)(茅坪村)泉點(diǎn)出露數(shù)量較多且流量最大，占整個(gè)流域水資源總量35 %左右，中部地區(qū)(朝營村等地)出露泉點(diǎn)數(shù)量較少；極度干旱情景下，流域內(nèi)67 %泉點(diǎn)斷流，水池(水窖)干涸，水利工程失效，部分地區(qū)人均日可用量僅為2 L，與有關(guān)部門規(guī)定的人均日用水量35 L的最低標(biāo)準(zhǔn)相差達(dá)94.3 %。極度干旱環(huán)境下作物需水缺口為28.37萬m3。因此，采取屋面集雨、屋檐集雨、收集坡面徑流以及表層巖溶水綜合開發(fā)利用等方式，實(shí)現(xiàn)水資源的開發(fā)利用與優(yōu)化調(diào)度，建立基于時(shí)間以及空間尺度的極度干旱水資源應(yīng)急調(diào)控機(jī)制，是保障地區(qū)用水安全的重要方式。

關(guān)鍵詞：喀斯特石漠化，農(nóng)村水資源，開發(fā)利用，應(yīng)急調(diào)控

0引言

干旱是長時(shí)期降水偏少，造成空氣干燥、土壤缺水，使農(nóng)作物體內(nèi)水分發(fā)生虧缺，影響正常生長發(fā)育而減產(chǎn)的一種氣象災(zāi)害[1]。干旱的發(fā)生大都是由于降水量貧乏而造成的，而我國西南喀斯特地區(qū)年平均降雨量為800～1 800 mm，干旱缺水主要是由于特殊的地質(zhì)環(huán)境造成的[2]?？λ固氐貐^(qū)的干旱是濕潤氣候條件下，水資源總量充沛的巖溶地區(qū)出現(xiàn)的一種特殊的干旱現(xiàn)象，與降水的時(shí)空分布不均、少土(土層淺薄、土壤總量少)、植被覆蓋率低以及長期強(qiáng)烈?guī)r溶化作用產(chǎn)生的地表地下雙層空間結(jié)構(gòu)密切相關(guān)[3]?？λ固氐貐^(qū)受氣候濕熱、降水豐沛，巖溶作用強(qiáng)烈等因素影響，溶孔、溶隙、溶洞及暗河水系十分發(fā)育，巖溶地區(qū)地表水常漏失為巖溶地下水，地表水則主要分布在深切的河谷地區(qū)，而居民地和土地分布在巖溶高原面，形成水土不配套的現(xiàn)象[4]。同時(shí)又屬典型的季風(fēng)氣候脆弱區(qū)，受季風(fēng)的變化極大地影響年、季、月降水量的多少和降水區(qū)域分布的變異而誘發(fā)干旱[5]。加之境內(nèi)地形起伏、喀斯特發(fā)育強(qiáng)烈等不利因素造成了可利用的水資源不足；土壤涵養(yǎng)能力低，保水蓄水能力較差，調(diào)蓄徑流能力較小。降水大部分通過巖溶裂隙和漏斗等流入地下，導(dǎo)致地表河網(wǎng)稀疏，地下水深埋，形成地表地下雙層水文網(wǎng)，水資源開發(fā)利用難度大使干旱災(zāi)害更為嚴(yán)重[4][6]?；诖吮尘跋?，根據(jù)該區(qū)水資源賦存特性與分布特征、三水轉(zhuǎn)化機(jī)理、水資源補(bǔ)給方式和形成過程、土地資源分布及經(jīng)濟(jì)社會(huì)等情況，按照因地制宜、因土制宜、因水制宜及因需制宜原則，選擇不同的水資源開發(fā)利用方式，實(shí)現(xiàn)區(qū)域水資源的優(yōu)化開發(fā)與調(diào)度，并從時(shí)間及空間的角度，建立極度干旱情景下的水資源應(yīng)急調(diào)度機(jī)制，以期為解決喀斯特山區(qū)的干旱缺水問題提供參考。

1研究區(qū)概況

畢節(jié)撒拉溪喀斯特高原山地潛在—輕度石漠化綜合防治示范區(qū)，位于貴州省畢節(jié)市西南部，其核心示范區(qū)為朝營小流域(圖1)，屬長江流域?yàn)踅盗鶝_河上游支流。小流域土壤以黃壤、黃色石灰土為主，為典型喀斯特峰叢山地地貌。植被以次生林、灌木和灌草叢為主，多分布在峰叢山坡中上部，覆蓋率低；水土流失與石漠化嚴(yán)重，輕度及以上石漠化面積占總面積的51.9 %。區(qū)內(nèi)地形切割較深，是相對(duì)高差較懸殊的區(qū)域，海拔1 600～2 200 m。研究區(qū)具有暖溫帶高原季風(fēng)濕潤氣候特征，年均氣溫15 ℃，無霜期245 d，年平均日照時(shí)數(shù)為1360 h。年降水量900 mm左右，其中4—9月降水量占全年降水量的90 %以上，春冬兩季旱災(zāi)發(fā)生頻率分別為39.5 %和29.0 %。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止2011年底，流域內(nèi)總?cè)丝?6 541人，人口密度292人 / km2，78 %以上人群存在飲水困難問題。整個(gè)流域內(nèi)溶洞、溶溝、裂隙、落水洞廣布，大氣降水易快速匯集于地下；植被覆蓋率低，土層較薄，巖石裸露，土壤水易蒸發(fā)，且表層碳酸鹽巖阻止地下水對(duì)上層土壤的水分補(bǔ)充，造成地表干旱嚴(yán)重。再加上缺乏相關(guān)水利配套工程，水資源利用效率低，居民節(jié)水意識(shí)差，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活用水困難，是典型的喀斯特石漠化缺水農(nóng)村山區(qū)。

圖1　畢節(jié)撒拉溪示范區(qū)朝營小流域位置圖

2水資源賦存狀況及分布特點(diǎn)

朝營小流域地形以中山丘陵谷底為主，局部為中低山峰林谷。出露地層主要有二疊系中統(tǒng)龍?zhí)堕L興組及三疊系下統(tǒng)飛關(guān)組地層。水源出露地層為二疊系中統(tǒng)龍?zhí)堕L興組地層(P2l-c)，主要由出露灰、深灰色粘性巖、粉砂巖、砂巖、燧石泥巖及少量煤層組成。結(jié)合該區(qū)水文地質(zhì)資料(圖2)、《畢節(jié)撒拉溪志》及野外調(diào)查等資料得知，小流域多年平均徑流量0.47 m3/ s，徑流模數(shù)15.79 L / s·km2。年平均降雨量892.5 mm，折合降雨量7 699.5萬m3，多年平均地表徑流深498.2 mm，全年地表徑流量約4 298.1萬m3。流域內(nèi)大小泉點(diǎn)共118處，全年流量達(dá)81.57萬m3[7]。

圖2　畢節(jié)撒拉溪示范區(qū)水文地質(zhì)圖

該流域水資源總體呈地表水(降水形成的地表徑流)少，地下水多的特點(diǎn)。區(qū)內(nèi)降雨量年際變化較大，變率為12.13 %。其中，年最大降雨量達(dá)到1 284.7 mm，年最小降雨量僅為614.8 mm，前者是后者的2.09倍。年內(nèi)降雨時(shí)間分配不均，降雨主要集中在5—9月份，占年降雨總量的57.6%～87.3 %。春冬兩季共產(chǎn)生降雨156.16 mm，占年降雨量的17.5 %，兩者所占比例分別為5.7 %、11.8 %。3—4月份春播期間，降雨量為79.84 mm，僅占年降雨量的8.95 %。

流域內(nèi)表層喀斯特水較多，分為森林滯水帶、溶蝕差異型和相對(duì)隔水層三種賦存型[8]，主要以巖溶泉方式出露。泉水是居民的主要水源，在時(shí)空分布上存在不均勻性，主要表現(xiàn)在：一是泉水流量的時(shí)間差異性，雨季泉水總流量為45.64 L / s，而枯季僅為12.35 L / s，兩者相差3.7倍；二是出露泉點(diǎn)空間分布不均，以流域北部地區(qū)(茅坪村)泉點(diǎn)數(shù)量分布較多且流量最大，占整個(gè)流域水資源總量35 %左右，中部地區(qū)(朝營村等地)出露泉點(diǎn)數(shù)量較少，幾乎沒有大型泉點(diǎn)出露。綜合泉點(diǎn)分布、水利設(shè)施配套情況及配水供水能力等要素，將整個(gè)流域分為水資源富集區(qū)、平穩(wěn)區(qū)以及匱乏區(qū)三種類型(圖3)。水資源富集區(qū)是指水資源除可以滿足當(dāng)?shù)赜盟枨笸猓哂邢蚱渌貐^(qū)調(diào)水的潛力；水資源平穩(wěn)區(qū)是指在目前水利工程配置下，水資源基本可以滿足本地用水需求，可向其他區(qū)域輸水的能力少或無；水資源匱乏區(qū)是指本地區(qū)水資源賦存量少，加之工程配套相對(duì)短缺，人畜、生活用水困難，水資源難以自足，需要從它處調(diào)水作補(bǔ)充。

圖3　畢節(jié)撒拉溪示范區(qū)朝營小流域水資源賦存狀況分布圖

3小流域水資源開發(fā)利用

3.1雨水資源

雨水作為一種自然資源，具有污染輕，水中有機(jī)物較少，溶解氧接近飽和，鈣含量低，總硬度小等特點(diǎn)。朝營小流域降雨豐富，多年平均降雨量在900 mm左右，開發(fā)利用潛力大。

小流域居民房屋以典型的黔北、黔西北建筑磚木結(jié)構(gòu)為主，有部分現(xiàn)代磚混平房結(jié)構(gòu)。針對(duì)磚木結(jié)構(gòu)的房屋，利用瓦面部分作為集雨面，在屋檐下放置集雨槽，并用鐵絲套住固定于房檐上，選擇PVC管(DN110 mm)材料，按中心線切成兩半作為集雨槽，在集雨槽略低端通過轉(zhuǎn)換彎頭軟管連接，將雨水導(dǎo)入蓄水池(小水窖)中儲(chǔ)存。對(duì)于磚混平房，在房屋建成后期，在屋頂四周用磚砌成高300～500 mm的女兒墻，并用M7.5水泥砂漿對(duì)內(nèi)墻面身進(jìn)行抹面處理，防止?jié)B漏。將雨水收集后通過軟管輸入蓄水池(小水窖)中儲(chǔ)存，待枯季或干旱時(shí)使用。使用前需對(duì)儲(chǔ)存水作凈化處理，避免了雨水在儲(chǔ)蓄過程中可能產(chǎn)生的次生污染問題，達(dá)到保障用水衛(wèi)生與安全目的。最終構(gòu)建從屋面集雨→(集雨槽)→軟管導(dǎo)入→蓄水池(水窖)→軟管輸出→生物慢濾池→農(nóng)戶使用的模式。扣除屋頂層的吸水、滲漏、蒸發(fā)等方面的損耗，小流域內(nèi)50 m2的屋頂年實(shí)際可收集的水量約30 m3，基本可滿足一個(gè)三口之家3個(gè)月的人畜生活用水，雨水儲(chǔ)存利用對(duì)干旱特別是極度干旱應(yīng)急調(diào)控發(fā)揮重要作用。

3.2坡面徑流

小流域全年地表徑流量約4 298.1萬m3，人均坡面水2 598.45 m3。耕地面積1 891.00 hm2，占流域總面積的33.57 %，流域內(nèi)以傳統(tǒng)的種植方式為主，作物需水僅靠降雨進(jìn)行補(bǔ)給，農(nóng)戶無灌溉習(xí)慣，正常降雨年份可以滿足作物對(duì)水需求，特殊年份下水資源明顯不足，極度干旱環(huán)境下作物需水缺口為28.37萬m3。因此，結(jié)合區(qū)內(nèi)降水資源豐富的實(shí)際，按照因地制宜、因水制宜、因需制宜以及糧水配套的原則，充分利用極易形成匯流坡面，在歷史沖溝、洼地小淺坑等區(qū)域，通過鋪設(shè)薄膜等方式收集坡面水。薄膜洼地集雨方式具有投資成本少，施工簡單，推廣可行高的特點(diǎn)，一個(gè)容積為400 m3的集雨池僅需投資1～2萬，與正常的水利工程建設(shè)相比，節(jié)約成本近10倍，在經(jīng)濟(jì)相對(duì)落后的農(nóng)村地區(qū)具有很大的推廣性。在經(jīng)濟(jì)條件尚可的地區(qū)，配套以集雨坪、截水溝、沉沙池、輸水管道、小水池等為主的小型水利水保工程措施，主要以加強(qiáng)坡耕地水利設(shè)施建設(shè)為主，利用“截水溝+沉沙池+小型蓄水池”、“排洪渠+進(jìn)水溝+沉沙池+蓄水池”的方式，開發(fā)利用坡面水資源；坡度大于25°坡耕地采用“截水溝+沉沙池+蓄水池”方式，保護(hù)耕地資源，減小水土流失，并利用管道與坡面上部蓄水池串連，實(shí)現(xiàn)水資源優(yōu)化調(diào)度[9-10]。

3.3表層巖溶水開發(fā)利用

小流域內(nèi)表層喀斯特地帶是地表和地下各種喀斯特形態(tài)構(gòu)成的不規(guī)則帶狀的喀斯特化層。是大氣降水、地表水和地下水相互轉(zhuǎn)化的中間紐帶。因此，水流運(yùn)動(dòng)頻繁活躍，泉點(diǎn)、裂隙出露較為普遍。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，朝營小流域內(nèi)大小泉點(diǎn)(裂隙水)共118處，全年流量達(dá)81.57萬m3。結(jié)合區(qū)內(nèi)水資源分布特征，可采用不同的開發(fā)方式。針對(duì)只有單個(gè)泉點(diǎn)出露的地點(diǎn)，采用圍泉引水技術(shù)，構(gòu)建泉水(圍泉建池)→引水管(渠)→水池(水窖)→管網(wǎng)輸出的方式解決人畜飲用及生產(chǎn)用水；對(duì)于有多個(gè)泉點(diǎn)出露的區(qū)域，不利修建大水池，但可采用泉水→集水池(高位水池)→引水管→水池(水窖)→管網(wǎng)輸出的方式進(jìn)行水資源開發(fā)；針對(duì)泉點(diǎn)出露位置較低，通過利用提水技術(shù)，建立提水站，采用“取水池→輸水管道→蓄水池→提水站→總調(diào)節(jié)蓄水池→輸水管道→次一級(jí)調(diào)節(jié)水池→輸水管道→蓄水池”的工程合理配套模式，實(shí)現(xiàn)水資源的優(yōu)化開發(fā)與空間調(diào)配；對(duì)無泉點(diǎn)出露的地點(diǎn)，以細(xì)微小裂隙流為主，通過修建水柜，截取表層喀斯特水。

4極度干旱應(yīng)急調(diào)控措施

小流域降水量雖然充沛，但因降水變率大，且時(shí)空分布不均，致使旱澇發(fā)生頻繁。在正常降水年份下，農(nóng)作物需水可通過降雨補(bǔ)給，人畜需水及生活生產(chǎn)等用水基本自足。受該區(qū)氣候多變、不穩(wěn)定，干旱極易發(fā)生且可控性差的影響，一旦干旱發(fā)生，特別是在極度干旱(干旱持續(xù)120 d)情況下，流域內(nèi)67 %泉點(diǎn)斷流，水池(水窖)干涸，水利工程失效，部分地區(qū)人均日可用量僅為2 L，與有關(guān)部門規(guī)定的人均日用水量50 L(其中人用35 L、畜15 L)的最低標(biāo)準(zhǔn)相差達(dá)94.3 %，水資源缺口問題十分突出，僅靠傳統(tǒng)車拖、馬馱、人挑等方式對(duì)地方用水進(jìn)行補(bǔ)充，效果并不明顯且花費(fèi)成本高。因此，建立一個(gè)基于極度干旱環(huán)境下的水資源調(diào)控機(jī)制，從時(shí)間和空間的角度實(shí)現(xiàn)水資源的優(yōu)化開發(fā)與調(diào)度，是保障極度干旱條件下區(qū)域用水安全重要手段。

圖4　朝營小流域多年月平均降雨蒸發(fā)量

4.1基于時(shí)間尺度的水資源調(diào)控措施

小流域5—9月降水總量占到年降水總量的57.6 %～87.3 %，10—4月期間降水偏少，時(shí)間跨度7個(gè)月降水量卻只占到12.7 %～42.7 %，降水的季節(jié)性差異明顯。根據(jù)徑流場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，研究區(qū)平均徑流系數(shù)0.35[8]，地表年徑流總量達(dá)4 298.1萬m3，但坡面徑流只出現(xiàn)在雨季，且要在中到大雨或連續(xù)多日小雨的情況下才產(chǎn)生，可收集利用時(shí)間短。流域雨季泉水總流量為45.64 L / s，而枯季僅為12.35 L / s，前者為后者近3倍(表1)，蓄水工程在雨枯兩季儲(chǔ)蓄水量相差較大(表2)。

表1　朝營小流域主要飲水泉點(diǎn)四個(gè)季度流量表

續(xù)表1

泉點(diǎn)名稱或編號(hào)坐落地名經(jīng)緯度高程/m4月流量/L/s7月流量/L/s10月流量/L/s1月流量/L/s張公窩朝營村105°03.884°E毛栗樹組27°14.417°N19210.090.180.100.05大麻塘朝營村105°03.822°E毛栗樹組27°17.371°N19060.120.350.210.10槽子地1#朝營村105°04.707°E槽子地組27°15.672°N19670.020.040.020.01槽子地2#朝營村105°04.733°E槽子地組27°15.680°N19760.020.040.020.00雙 營朝營村105°05.192°E雙營組27°14.622°N19320.171.170.380.08營 寨朝營村105°04.572°E營寨組27°14.573°N18890.010.030.010.00沙 壩永豐村105°06.267°E沙壩組27°13.687°N17380.530.640.550.35臺(tái)沙壩永豐村105°05.667°E臺(tái)沙壩組27°13.194°N16250.010.030.010.00香椿坪1#永豐村105°08.205°E香椿坪組27°14.465°N18510.110.250.180.05香椿坪2#永豐村105°08.100°E香椿坪組27°14.521°N18680.030.130.070.01曹家龍?zhí)?#永豐村105°07.038°E曹家龍?zhí)?7°16.143°N20161.473.662.051.00曹家龍?zhí)?#永豐村105°07.003°E曹家龍?zhí)?7°15.965°N20070.090.110.050.02曹家龍?zhí)?#永豐村105°07.067°E曹家龍?zhí)?7°15.784°N19900.110.270.180.07孫家地沖鋒村105°06.531°E永紅組27°15.966°N19910.361.870.580.20大 元沙樂村105°03.847°E大元組27°12.566°N17480.481.250.560.23灣 子沙樂村105°04.563°E灣子組27°12.346°N15880.421.180.490.17合 計(jì)5.3314.447.263.12

表2　朝營小流域主要蓄水工程四季度水位變化表

在研究區(qū)雨季水量豐富，而枯季可用水資源明顯不足，季節(jié)性缺水問題突出、極度干旱供水缺乏保障的背景下，結(jié)合區(qū)域不同時(shí)期水資源賦存量亦不同的特點(diǎn)，通過工程調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)時(shí)間尺度下水資源安全調(diào)控。主要應(yīng)采取以下措施：其一，通過屋面集雨、屋檐集雨等方式，有效收集降水，并儲(chǔ)存于水池或水窖，以解決干旱期特別極度干旱條件下的人畜需水問題；其二，在經(jīng)濟(jì)林或糧草布置區(qū)內(nèi)，通過配置截水溝、沉砂池、蓄水池等工程措施，攔截、儲(chǔ)蓄坡面徑流，為林、糧、草提供極度干旱下所需的灌溉水源；其三，充分利用流域內(nèi)雨季泉點(diǎn)流量大，開發(fā)利用潛力大，可調(diào)配能力強(qiáng)的特征，在大流量期將泉水通過管網(wǎng)將水引至蓄水池儲(chǔ)藏保存，作為干旱應(yīng)急保障性用水。

4.2基于空間尺度的水資源調(diào)控措施

表層巖溶水系統(tǒng)，一般表現(xiàn)為局部的、分散的表層泉，匯水面積小，但數(shù)量多，不少是季節(jié)性泉，流量變化大，極度干旱環(huán)境下部分泉點(diǎn)出現(xiàn)斷流現(xiàn)象。然而這些表層泉作為喀斯特地區(qū)重要的飲用水源，其空間分布的不均性導(dǎo)致流域內(nèi)形成水資源富集區(qū)與匱乏區(qū)的分布格局，富集區(qū)水資源賦存量大，可利用水源多，人畜等用水具有保障且仍有剩余。匱乏區(qū)多以分散型小泉點(diǎn)為主，水量季節(jié)性變化明顯，配水供水能力小，人畜飲水極為困難。因此，在區(qū)域可利用水資源量不能保證極度干旱條件下人畜飲水時(shí)，就必須尋找流量穩(wěn)定的外源(富集區(qū))水或者開發(fā)地下水作應(yīng)急補(bǔ)充[11]，從流域整體的角度，按照因地制宜、因水制宜，科學(xué)和合理實(shí)現(xiàn)水資源調(diào)度，并能將這些水資源與區(qū)域可利用水資源有機(jī)結(jié)合起來，形成一個(gè)可控水資源應(yīng)急保障系統(tǒng)。

通過實(shí)地對(duì)泉點(diǎn)進(jìn)行調(diào)查監(jiān)測(cè)得知，小流域海子塘、孫家地、曹家龍?zhí)兜热c(diǎn)流量較大且相對(duì)穩(wěn)定，是極度干旱環(huán)境下的可利用水源。在流域原有工程布局的基礎(chǔ)上，通過修建相應(yīng)配套工程，進(jìn)一步優(yōu)化流域內(nèi)配水供水體系，完善各區(qū)之間(豐水區(qū)、平穩(wěn)區(qū)以及匱乏區(qū))調(diào)水系統(tǒng)，從空間的角度實(shí)現(xiàn)水資源的優(yōu)化開發(fā)與應(yīng)急調(diào)度。主要應(yīng)從以下幾個(gè)方面著手：①茅坪村屬于豐水區(qū)，水資源總體豐富，各小組水資源儲(chǔ)藏量基本能滿足極度干旱時(shí)期的用水需求，唯有黑箐相對(duì)欠缺，當(dāng)極度干旱發(fā)生時(shí)，可到海子塘組進(jìn)行調(diào)水，海子塘泉點(diǎn)枯季流量為19.87 m3/ d，通過提水—蓄—引等綜合技術(shù)運(yùn)用將水提至茅坪小學(xué)處高位水池(海拔2 073 m)，經(jīng)調(diào)節(jié)后把水輸往黑箐組(海拔2 005 m)。②永豐村小麻塘組曹家龍?zhí)豆灿?個(gè)泉點(diǎn)出露七月份流量共計(jì)4.04 L / s，1月份流量1.09 L / s，在原有小麻塘—牛路—白家哨調(diào)度工程的基礎(chǔ)上，以白家哨組高位水池為起點(diǎn)，增加白家哨至楊家洼以及白家哨至高山鋪組的供水體系，完善該村北部的供水系統(tǒng)。在永豐村南部，結(jié)合沙壩組水源充沛的優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建沙壩—寨子以及沙壩—抬沙壩的應(yīng)急水資源調(diào)度體系，通過南北兩個(gè)系統(tǒng)，保障極度干旱用水。③沖鋒、沙樂兩村分別通過開發(fā)孫家地、大元組洼地泉點(diǎn)，建設(shè)提水站，采用“總調(diào)節(jié)蓄水池→輸水管道→次一級(jí)調(diào)節(jié)水池→輸水管道→蓄水池”水資源合理調(diào)配技術(shù)，建立本區(qū)水資源合理優(yōu)化調(diào)配體系，為各組提供日常及抗旱應(yīng)急水源。④針對(duì)鐘山、朝營、龍鳳村等地區(qū)水資源相對(duì)短缺的問題，通過利用遠(yuǎn)距離調(diào)水技術(shù)，將水從茅坪村引至火石山、營盤、韓家沖以及下小寨等區(qū)域，并與該區(qū)水資源進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)水資源的高效組合與優(yōu)化調(diào)度(圖5)。

圖5　極度干旱條件下基于空間尺度域水資源應(yīng)急調(diào)度機(jī)制

5結(jié)果與討論

1)研究區(qū)受特殊地理環(huán)境影響下，水資源賦存呈現(xiàn)總量相對(duì)豐富，年平均降水量為892.5 mm，年降雨量最大時(shí)高達(dá)1 284.7 mm，最小降雨量614.8 mm，流域多年平均蒸發(fā)量僅為485.7 mm，全年地表徑流量約4 298.1萬m3，人均坡面水2 598.45 m3，但就目前而言，區(qū)內(nèi)對(duì)雨水資源開發(fā)利用方式比較單一，利用率僅為0.98 %。巖溶泉水作為地區(qū)主要的飲用水源，具有一定的開發(fā)潛力，但由于時(shí)空分布的不均性，加之境內(nèi)地形起伏、喀斯特發(fā)育強(qiáng)烈、土層淺薄、滲透嚴(yán)重等不利因素，開發(fā)利用難度大且投入不足。同時(shí)在已有工程中仍存在配套的不完善、布局的不合理等問題，導(dǎo)致常年可用的水利工程只占到總工程數(shù)的63 %，工程閑置或夭折現(xiàn)象嚴(yán)重，在地區(qū)干旱頻發(fā)的環(huán)境下，可利用水資源明顯不足，工程性缺水問題嚴(yán)重，人畜飲水極為困難。

2)研究區(qū)特殊的地質(zhì)地貌、水文結(jié)構(gòu)以及氣候條件等因素決定了該區(qū)水資源的賦存特性與分布狀況、“三水”間的轉(zhuǎn)化機(jī)理以及水資源的補(bǔ)給方式與形成過程。因此，要搞好區(qū)域水資源的開發(fā)利用規(guī)劃，仍需加強(qiáng)對(duì)喀斯特地區(qū)水資源的系統(tǒng)調(diào)查，進(jìn)一步摸清高原山地區(qū)含水介質(zhì)特性與淺層喀斯特地下水賦存的關(guān)系，查明區(qū)內(nèi)水資源儲(chǔ)藏量與可開發(fā)利用潛力，重點(diǎn)是要弄清區(qū)域干旱形成的原因與演變規(guī)律，不同干旱情景下水資源的響應(yīng)機(jī)制以及極度干旱環(huán)境下水資源的短缺程度。同時(shí)加大喀斯特山區(qū)“三水”資源開發(fā)利用的科技示范力度，按照不同地域類型的喀斯特山區(qū)進(jìn)行“三水”資源合理開發(fā)利用示范，不斷總結(jié)水資源合理開發(fā)利用的實(shí)用經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)、模式，加大推廣力度[12]。

3)喀斯特地區(qū)水資源具有許多優(yōu)勢(shì)，巖溶大泉和地下河水量大而相對(duì)穩(wěn)定，水質(zhì)好。尤其是地下暗河的開發(fā)，不占用耕地，不需要移民，同地表水聯(lián)合開發(fā)可進(jìn)一步提高水資源的利用效益[4]。因此，在該區(qū)的水資源開發(fā)利用中，需站在實(shí)現(xiàn)山區(qū)人民脫貧致富與恢復(fù)生態(tài)環(huán)境、區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)總體發(fā)展的戰(zhàn)略高度，在科學(xué)認(rèn)識(shí)區(qū)域水資源賦存特征、“三水”轉(zhuǎn)換機(jī)理、水土分布格局及人文環(huán)境狀況等基礎(chǔ)上，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)水源點(diǎn)的監(jiān)測(cè)及保護(hù)，結(jié)合實(shí)地需求提出可行性的開發(fā)與調(diào)度方案，按照因地制宜、因水制宜、因需制宜的原則合理配置各項(xiàng)措施，完善原有工程配套體系，優(yōu)化極度干旱環(huán)境下的水資源調(diào)度管理，努力構(gòu)建一個(gè)適合本地區(qū)水資源開發(fā)利用以及應(yīng)對(duì)極度干旱災(zāi)害的備用水源與應(yīng)急供水保障系統(tǒng)。

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收稿日期：2016-02-16；修回日期：2016-03-01

*基金項(xiàng)目：貴州省科技計(jì)劃重大專項(xiàng)“國家喀斯特石漠化防治工程中心關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與示范”(黔科合重大專項(xiàng)字[2014]6007號(hào))。

作者簡介：覃換勛，男，布依族，碩士研究生。研究方向：喀斯特水利工程抗旱防旱研究。

通訊作者：▲熊康寧，男，教授。主要研究方向：喀斯特地貌與洞穴研究、世界遺產(chǎn)申報(bào)保護(hù)與石漠化綜合防治。

中圖分類號(hào)：[P968]

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1003-6563(2016)03-0039-07

Water resource development and emergency regulation measures with extreme drought in the karst rocky desertification rural areas*——with a special reference to Caoying Catchment of Salaxi Demonstration Area in Bijie

QIN Huanxun1，2，XIONG Kangning1，2▲，GAO Jianfei2，3，ZHANG Zhenzhen1

(1SchoolofKarstScience，GuizhouNormalUniversity，Guiyang550001，China；2StateEngineeringTechnologyInstituteforKarstDesertficationControl，Guiyang550001，China；3GuizhouInstituteofMountainResource，Guiyang550001，China)

Abstract：Taking Caoying catchment of Salaxi demonstration area in Bijie as an example，water resources occurrence state of the small catchment and the response characteristics in drought conditions were analyzed through field investigation and fixed point monitoring to efficiently develop and utilize karst water resources and solve the problem of drought and water shortage in karst rocky desertification rural areas.The results show that：Water resources in the research area are overall rich.The mean value of annual rainfall is 892.5 mm，converting into 76.995 million m3 in the catchment.The multi-year average runoff depth is 498.2 mm.The annual surface runoff is about 42.981 million m3.The total number of springs in the catchment is 118，and the annual flow of which is 0.815，7 million m3.The space-time location of the precipitation is not well balanced.In time，the percentage of rainfall from May to September varies from 57.6 to 87.3 %，while the rainfall of the seven months from October to April is less，and the percentage of which varies is just from 12.7 % to 42.7 %，showing a significant seasonal difference.The total flow rate of the spring water is 45.64 L / s，while the dry season is only 12.35 L / s，and the difference is 3.7 times.In space，the springs number and flow in the north area(Maoping village)of the catchment is more than other areas，and the water resource of this region is about 35 % of the whole of the catchment，while the springs in the middle area(Caoying village，etc.)is less.In case of extreme drought，67 % springs of the catchment cut off，pools(cisterns)dry，water conservancy projects lose efficacy，and per capita water availability per day is only 2 L / d，which is 94.3 % less than the 50 L / d minimum standards of provisions of the relevant departments.Under the extremely dry conditions，the crop water demand gap is 0.283，7 million m3.Therefore，to realize the development and utilization as well as optimal operation of water resources，we build the emergency scheduling mechanism of water resources based on spatial and temporal scale in extreme drought conditions through the roof rainwater collection，the eave rainwater collection，the collection of slope running off and the comprehensive development and utilization of epikarst water are important ways to guarantee regional water security.

Keywords：karst rocky desertification，rural water resources，development and utilization，emergency control