基岩山区水源地开发利用研究

陈宝中

（原平市大牛店镇水利水保工作站，山西 原平 034100）

1 基岩山区水资源开发利用环境

基岩山区村庄人畜吃水矛盾一般都比较突出，原因在于储水条件差，第四纪覆盖层规模小，含水层薄，不稳定，针对孔隙水的成井利用程度较低。随着农村经济的快速发展，广大农村需水量随之加大。这些地区水资源短缺严重制约着地方经济的发展，供需矛盾十分突出。而传统的找水方法主要集中在具有常年稳定径流的泉水引用上，以及寻找具有基岩裂隙的线型构造、断层破碎带凿井取水。事实上，稳定流量（不断流）的泉水并不多见，基岩裂隙寻找困难，凿井费用高，加上运行费用，吃水成本很高，村民难以承受。因此，解决基岩山区的安全饮水问题，寻找和开辟新的水源地，成为各级政府和水利工作者当前亟需解决的重要问题。

2 研究范围及实用价值

本次研究选取云中山下10个村庄汇水面积1km2以上（利用价值较好）、海拔1000m以上的相邻的12条小流域基岩山沟，通过分类比较和工程实践，认为具有较为满意的实用效果。其研究价值在于对有限的水资源充分利用、优化配置。特点是与其他水源地不争水，只是将单元内部的地表渗流转化为地下潜流，通过截流汇引达到取水目的。在开发措施上，遵循因地制宜、因陋就简、就地取材的原则。工程措施投资低耗，技术简单，便于掌握，运行管理方便，吃水成本低廉，可为同类地区找水、用水提供参考，研究区基本情况见表1。

3 小流域单元的一般特点

3.1 地貌特点

基岩山区山脉纵横，沟道蜿蜒，形成大小不等、形状各异的小流域单元，一般由一条和几条分支组成，它不仅是一个径流泥沙的汇集单元，而且是大气降水补给、排泄、径流相一致的水文单元，并具有明显的分带性。上部（沟掌）山势陡峭，植被茂盛，树冠高大，沟中荆棘遍布，山泉涓涓，漂石块块。沟底受侵蚀，两侧有坡积裙带；中部沟道相对开阔，沉积物出现，沙砾混杂、磨圆分选差，沟边可见不同程度的小型1~2级阶地，植被以灌丛为主；下部接近山沟出口处，沉积物逐渐增厚，植被覆盖率降低，沟中坡度变缓，坡降在5%左右。居民点常座落在流域沟道下方的沟口或沟外，落差较大，为截水自流、引水入网创造了条件。

表1 研究区基本情况

3.2 水文特点

根据区域水循环特点，单元内大气降水在地表、林草地、枯枝落叶层、坡洪积土壤、地下调蓄的同时接受地表蒸发。被截留的水源在重力作用下，下渗到隔水底板（以基底为多见）后缓慢释放、排泄，形成地表（谷底）渗流或小泉。在地表浸润短途径流的同时，再度蒸发回归大气。部分水量进入沟道覆盖层又形成地下小潜流，接受潜水蒸发，但蒸发强度显著降低。除蓄满产流的大到暴雨外，一般雨强在20mm/d以内的大气降水真正形成径流从单元出口处排泄的水量微乎其微，而是被地表保持，缓慢释放，逐渐蒸发，二者几乎达到平衡，因此单元内大气降水以垂直交替循环为主。在汇水面积大于5km2的沟道中，泉水径流量将保持在0.005m3/s以上，一般干旱年不会断流，但其流量的大小与大气降水关系尤为密切。

另外，单元内断层构造带、采煤漏水区、喀斯特地貌并不遵循以上规律，而向斜、复背斜构造基岩山沟最为理想。

4 单元内部给水量的影响因素

第一，与汇水面积的大小有关。集雨面积大小决定了来水补给量的多少。第二，与沟道的单线长度有关。沟岔分支多，沟道短的小流域排泄路程短，水量损失快。第三，与植被覆盖率有关。林灌草地持水性、容水性强，可调节地表径流，涵养水源。第四，与沟谷的坡度有关。坡度大的沟道，水资源在重力作用下排泄速度快。第五，与沟底沉积物的面积、厚度有关。沉积物大多为坡洪积沙砾石层，透水、涵水性能好，可将大气降水转化为地下潜流，含蓄大量水分。第六，与沟道的走向有关。坐北向南、南北走向的山沟日照时间长，蒸发量大，植被规模小，山体裸露面积大，给水量相对较少。

5 水源地开发办法

在具有一定汇水面积（1km2以上）的小流域单元内选择沟底坡洪积覆盖带或沟谷、坡地中小泉、小水、地表浸润带，采用多节小型截潜的办法，促使水量叠加汇流、自流引用，使现有的水源潜力得到开发利用；在大气降水地表调蓄能力较差的地段，建造多节小型干砌石谷坊拦蓄坝，增加沙砾石持水层覆盖厚度，并辅以林草栽植，有效创造水源的持蓄环境，促使大气降水滞后排泄，以利引用。

5.1 小型多节截潜

汇水面积较大、覆盖厚度在3m以上、条件较为理想的沟道，只需一处（节）截流便可满足村民的生活用水。如梨井村、孙家坪村、谭家窑村单节引水量均在15m3/h以上。条件一般的地区可根据实际给水量，从沟前开始分节向后推进，汇引水量直至达到设计用水量为止，但应考虑到干旱年。如沙峪村、西营村在覆盖层厚度2.0m以下沟道只用了二节截潜，汇引水量都达到12m3/h以上，生活用水富余。

具体做法如下：截水点的选择要根据地形、地貌选择沟道较窄、工程量较小、覆盖层较为稳定、具有给水条件的地段，或垂直于小泉、小水出露点，地表浸润带的上部开挖隔水沟至基底隔水底板，而后修筑隔水墙、饮水井、安置引水管。也可根据实际情况确定，一般沟滩小节地隔水墙较长时，可用红色黏土代替，宽度1.0m，深度至隔水底板，地表覆原土。沟床段隔水墙可选用浆砌石或混凝土，出地面高度不得高于沟滩地，以利排洪。底部基础可适当向沟滩地延伸。浆砌隔水墙在迎水面用三道沙浆夹二道素灰共抹5遍进行截水防渗。引水井以圆柱形为宜，位于隔水墙上部，底部干砌石高度0.5m。外部周围填充粗、中、细三道滤料。上部浆砌石至井口，井口加盖并高出沟滩地，防止洪淤。引水管穿越隔水墙进入引水井，高出井底0.4~0.5m，管径依出水量而定。最后按设计用水量确定节数，汇引至村边调节水池，而后进入村网入户。

5.2 干砌石、小谷坊拦蓄坝

在沟道给水条件差的地段要与沟道综合治理相结合，营造大气降水持水环境。即利用沟边、沟道中漂石、块石建造干砌小型谷坊拦蓄沙砾石，抬高沟床，创造蓄水条件，提高水源的调蓄涵养能力。

此类干砌石谷坊适用于沟床与基底直接接触的侵蚀地带，高度一般2m左右。分层砌筑时，每层中间填压灌草、细枝、树叶，可有效拦蓄泥沙。背水坡要选择较大的石块，其长轴方向应与水流方向一致。背坡比按1∶0.5~1∶1.0砌筑，一般3~5年淤平，辅以林灌草栽植，做到持水环境与小型截潜配套使用。

另外，要切实落实封山禁牧措施，使生态环境自然修复，并加强沟道治理力度，推进山地园林化建设步伐。这样，不仅使山区给水能力不断增强，水质越来越好，而且解决了山区人畜饮水问题，水资源供需矛盾自然得到化解。