桂西北岩溶地下水库建设的思考

邓永光，邓悦敏

(1.广西水利电力职业技术学院，广西 南宁 530023;2.哈尔滨商业大学，黑龙江 哈尔滨 150028)

1 桂西北岩溶地区水资源现状

以地头水柜为主的雨水集蓄利用工程，在一定程度上解决了桂西北生活用水问题和粮食生产问题，在经济效益、社会效益、生态效益上取得了显著的成绩。但水柜占用一定的土地面积，影响到环境景观，水柜建设越多这个问题越严重，且2009年8月开始到2010年的冬春连旱暴露出工程存在的水质、水量和建设管理问题［1］，因其蓄水体积有限，发挥作用受到天气、耕地和管理等诸多条件限制，只能满足于一时之需，随着干旱季节的延长其作用越来越小。解决地头水柜雨水集蓄利用工程的水量问题比解决水质和建设管理问题更复杂。水柜水量不足的原因主要有:一是水柜的体积有限;二是水柜的水源多数为降雨形成的地表径流，少数为降水补给的泉水，雨、人、柜三个条件同时满足才能蓄水，而更多的雨水由于岩溶地区的地形地质原因，很快就灌入地下成为地下水资源。

1999—2009年，广西地矿局进行了岩溶石山区地下水资源勘查与生态环境地质调查，同时对广西典型地区和重点岩溶流域进行地下水与环境地质调查及建设地下水利用环境整治示范工程，调查地下河系127条，岩溶大泉85个，按地下河、大泉子系统为基本计算单元，以地表水文三级系统为汇总单元，全区岩溶地下水天然资源量每年791.37亿 m3，允许开采量每年197.57亿 m3，岩溶水可有效开发利用潜力量每年180.70亿 m3，而现状地下水开采量占可开采量的比例，清水河流域为7.5%，汪庄河流域为7.25%，龙须河流域为5%［2］。2007年广西地质勘查总院承担的《广西重点岩溶流域水文地质及环境地质调查(黑水河流域)》，初步评价黑水河流域岩溶地下水每年允许开采量超过7.8亿 m3，现状开采量仅占允许开采量的5.4%［3］。从岩溶地区地下水的开发利用现状来看，地下水的开发潜力非常巨大。

要把岩溶地区水柜拦蓄不了的水资源留在本区来加以利用，有必要加大地下水库的工程建设，以工程、生物、农业相结合的综合措施来调蓄水资源，使三种水库形成一个完整的水库系统，充分利用本区的容水空间最大限度蓄积水资源，因地制宜地综合利用，或发电，或供水，或灌溉，方可有效地提高水资源的利用率，并确保其可持续利用，从根本上提高抗灾能力和综合生产能力，解决大石山区秋冬连旱和电力供应等问题。

2 岩溶地区兴建地下水库的可行性分析

历年来的地质调查研究工作为岩溶地区利用地下水资源和地质环境综合整治提供了丰富的基础地质资料。

岩溶地区的地质调查，尤其是自1999年以来中国地质调查局在西南岩溶地区开展的国土资源大调查项目“西南岩溶地区地下水与环境地质调查”(2003—2006年)［4］，基本查明了西南岩溶干旱缺水和石漠化重点地区岩溶发育规律、各流域内以地下河为代表的岩溶地下水系的分布及其主要水文地质特征、岩溶水开发利用条件及开发利用现状，查明了岩溶干旱、洪涝、水质污染和石漠化等环境地质问题，局部也系统调查了流域内30 a来水质变化情况［3］，进行岩溶地下水开发和石漠化综合整治区划，并就一些地下河和岩溶大泉的开发利用提出具体开发利用建议和方案，实施了一些岩溶地下水的有效开发利用与石漠化综合整治示范工程，分别在贵州、云南、湖南、广西等地取得显著成效，成功总结出了山区开发表生带岩溶水、径流和排泄区开发地下河水、平原或蓄水构造采用钻孔取水等三种岩溶水开发模式，如“贵州巨木地下河开发利用示范工程”，“广西平果表生岩溶泉利用示范工程”，“湖南龙山县八仙洞堵洞成库示范工程”［5］，在广西还成功实施了以桂中新埠江流域为例的峰林平原、以广西黎塘示范区为例的岩溶平原干旱区、扶绥县东门蓄水构造、忻城福六浪岩溶洼地等岩溶水资源开发与利用工程。［4］

概括来说，目前岩溶地区地下水一般有如下开发利用方式，一是选择地下水浅埋的地段直接开挖或钻孔取水;二是从地下河天窗、溶潭及泉口直接提取地下水;三是准确测定地下河的空间位置，或打隧道，或筑坝修建地下水库(电站)后将地下河水引出地表灌溉、发电;四是在岩溶洼地、岩溶大泉及地下河出口下游，选择有利的地形地质条件建坝成地表水库。目前西南岩溶地区地下水开发利用一般是供人畜饮用及部分耕地灌溉用水，主要方式是在地下河、岩溶泉出口、地下河溢流天窗拦堤引水，或在地下河天窗、有水溶洞、泉口开控成井装机抽水，或钻井抽水，或用水柜蓄积表层岩溶泉水［2］。虽然很多地方因地制宜采用了各种开发利用方式，但还不能充分利用岩溶山区的丰富地下水资源，地下水开发利用率低，很有必要改变利用方式，通过地下水库为主调蓄分布低位的地下水资源，采取最合适和经济的方式加以利用，最大限度地发挥地下水资源对本区经济社会发展的支持作用。

建设岩溶地下水库难度很大，但已有实例证明可行。因地形崎岖，岩溶水资源所处的岩溶地下管道十分发育且难于准确定位，岩溶水非均一性强且埋藏深度较大，地下河水本身的调蓄能力差，致使地下水勘查及开发的技术难度大，地下水开发工程建设困难，再加上对地下水开发未足够重视，缺乏资金等外部条件，造成岩溶水的开发能力弱。但是从宏观来说岩溶地区总是被非岩溶区包围分割，非可溶岩可能成为隔水边界，大的地下水库址可能不会多，但经过详细勘察总可选择到合适的库址和坝址，在地表也可以找到具有堵截成湖(库)条件的溶蚀洼地，用工程措施拦蓄岩溶地区水资源在技术上是可行的。

3 兴建岩溶地下水库的技术问题

3.1 水库淤积

地下水库的流速变小，可使来水的固体物质沉淀在地下水库的岩溶管道中，影响岩溶水库的体积和运用，甚至产生涝灾等生态环境的负面变化。要通过库区绿化和治坡、治沟等水土流失治理措施减少雨水产生的冲蚀，通过沉沙池等对地表径流进行预处理，以降低泥沙悬浮物质、营养物、有机碳等，必要时再使用过滤设备减少水中化学物质，抑制微生物的增长，可以解决含水层的堵塞问题，尽量避免补给水进入岩溶管道后产生的不良影响。同时在地下坝中设置冲砂孔，在运行中保证一定的地下水流动更替速度，可尽量减少淤积量，同时维持下游环境的生态平衡。

3.2 地下水库浸没和岩溶塌陷

岩溶地下水库的运行使地下水位比较频繁变化，地下水位上升可能引起水库地带的土地次生盐渍化、沼泽化等灾害现象，使农作物减产，工矿企业和民用建筑物地基条件恶化而损坏，矿井涌水量增加，铁路、公路发生翻浆，文物保护的难度加大。随着地下水库蓄水，地下水水力坡降变陡，渗透流速加大，某些地方会产生渗漏，原有渗漏之处渗漏量将会进一步增大，产生水流冲蚀问题，而当地下水库水位消落时，在入渗水和地下水的冲刷、淘蚀及气爆、负压等因素作用下，覆盖在一些岩溶洞穴，溶隙入口处的黄土及岩溶洞隙充填物将被冲刷带走，地下水库淤积的泥沙只能堵塞细小的裂隙，并且很难保持稳定，水流通道逐渐扩大，会导致岩溶塌陷的次数和规模增大。通过控制地下水库工程最高蓄水位，控制库水的补给和利用量以控制水位变幅和速度，可避免本问题的发生。

3.3 水库水质问题

地下水库的流速变小，水体体积增大，可使来水的溶解物质积淀在其中，有机物的变化或生物的生长改变水质。要在岩溶地下水的补给区，大力营造水源林及防护林带，过滤地表径流，净化水质;进一步推进库区生态建设和环境保护工作，加快面源污染治理，改善农业生产结构，减少农药、化肥使用量，大力建设污水处理厂，发展循环经济，使城镇生活废弃物及工业三废零排放，垃圾二次利用及无害化处理;防止矿产资源开发及其它生产活动对水资源的污染与破坏。

4 兴建岩溶地下水库措施

4.1 做好规划工作

一要做到水资源开发利用与经济社会协调发展，既要满足经济社会发展对它的需求，又要防止对其超采。二要做到统一配置，科学管理，做好流域规划、区域规划的衔接，做到地表、地下水资源统一规划、统一配置，按照岩溶水的自然特点、生态与环境保护要求，处理好开发利用与保护之间的关系，统筹考虑其开发利用现状、存在问题和未来一定时期内的各方面需求。三要重视水资源的生态与环境功能，既重开发又重保护，加强对水资源开发利用管理和污染预防监督管理，严格防止生态环境恶化。四要工程措施与非工程措施并重，综合治理和开发，科学规划地下水库群、用水、节水、水土流失治理、污染预防、监测监控等工程，将开发利用水资源与治理岩溶山区生态环境、基本农田建设、农村能源工程等结合起来。

4.2 加强地下水库开发的前期工作

从地质勘探和设计等方面科学论证地下水库建设的可行性，从库址的地质条件、地下水运动、枢纽布局、投资等方面对其进行充分审查，对于拟建区周围各种可能影响工程的因素，都要进行详细精确的调查，调查内容包括:气候(降雨、湿度、蒸发等)、水文地质工程地质条件、补给水的水质、水量和时间选择、含水层合理深度和储存能力、当地经济发展和供水需求、现有供水和排水网络、农作物和植被情况、建库技术、操作和维持地下水库运行的技术等等。

4.3 重视现场试验与监测研究

由于不同地点的、同一地点的不同层位的岩溶含水层都有自身的特殊性，不同的施工方法等等都会导致各种各样的问题，要预防和解决它们，必须在地下水库工程开工之前进行多次的小规模的现场试验研究，获取较全面的数据，以确保地下水库建成后能够正常运行。这些数据包括:地下水库设计应用的水文地质参数、建坝技术、地下水库径流调节计算等。要建立包括气象、水文地质和水土流失治理预警系统的水资源环境监测及预测系统，观测水质、水量、地下河的流场，实现RS、GIS支持下的快速准确获取水资源的时空分布信息，研究地下水库环境下的三水转化、储存、运动规律和条件及环境效应、岩溶地球化学背景和岩溶过程、石漠化动态及演变等等，了解动态变化并及时采取预防措施，为地下水库的维护管理打好基础。

4.4 要建设和完善地下水库的管理体系

要科学制定水资源管理的有关政策措施，完善水资源管理体制、地下水库运行机制，利用经济手段，科学管理水事活动。培训地下水库管理人才，提高其管理能力和水平。完善政策引导机制，吸引各种渠道的资金，加大地下水库的建设投入。宣传相关的法律、法规，加强公众教育，形成保护生态环境、治理水土流失的文化氛围。由于地下水库的水源涉及到地表水、地下水，建设与管理涉及到水利、农业、环保、城市规划、交通等部门，需要以水利部门作为主持部门，协调好相关部门，共同制订运行地下水库的方案与措施。

5 结语

桂西北岩溶地区水问题是广西水利工 作迫切需要解决的问题之一。只有坚持科学的发展观，在水土流失综合治理，充分发挥地头水柜雨水集蓄利用工程的作用的基础上，通过科学规划、合理布局修建地下水库，形成工程、生物、农业相结合的综合措施，充分调蓄地下水资源，使地下水得到合理利用和有效保护，才能确保用安全，提高水资源的利用效率和效益，增强水资源承载本区经济社会发展的能力，走出一条解决干旱、恢复生态平衡、再造秀美山川之路，人口、资源、环境和经济的和谐发展，发电、灌溉、供水的经济效益与社会效益和环境效应三丰收，根本解决大石山区的水问题，促进本区可持续发展。地下水库建设将标志着本区水资源开发利用进入地表水与地下水合理调蓄利用的新阶段。

［1］邓永光.解决桂西北大石山区水问题的措施浅探［J］.科技信息.2011，(11):274－402.

［2］黎谊锴.应重视开发利用岩溶地下水.［EB/OL］.广西壮族自治区地质矿产勘查开发局网站 http://www.gxdkj.com/build/200911/200911302227515713.htm，2009－11－30.

［3］黄志强，黄桂强.广西岩溶地下水开发利用潜力大［EB/OL］.广西壮族自治区国土资源厅 http://www.gxdlr.gov.cn/Newscentre/NewsShow.aspx NewsId=6378，2010 －01 －14.

［4］蒋忠诚.西南岩溶地区地下水与环境地质调查 项目进展和展望［EB/OL］.中国地质环境信息网 http://www.cigem.gov.cn/readnews.asp newsid=3272，2005 －05 －30.

［5］范宏喜.地下水能否解西南之渴——我国西南地区旱灾审视与应对［EB/OL］.国土资源网 http://www.mlr.gov.cn/xwdt/dfdt/201003/t20100331_143512.htm，2010－03－31.