鄂西南岩溶调查研究工作进展及下步工作展望

2015-01-30吴慈华吴德宽

资源环境与工程 2015年6期

吴慈华，吴德宽，曹劲，张念

(1．湖北省地质局水文地质工程地质大队，湖北荆州 434000;2．湖北省地质局，湖北武汉 430022)

鄂西南山区属中国西部地区，由于地处偏远、山高谷深、地形切割大、经济比较落后等因素，岩溶地下水资源开发利用程度低。同时岩溶干旱、地下水污染等岩溶环境地质问题突出。在国家西部大开发战略实施十余年来，区内资源开发与基础建设不断加快和改进，为本区经济发展注入了活力，也为区内地下水资源的开发提供了良好条件。因此，中国地质调查局于2004—2015年按流域开展了该区的水文地质环境地质调查工作，查明该区环境地质背景条件、岩溶水资源及开发技术条件，主要岩溶环境地质问题，编制岩溶水开发利用区划方案，为推进西南岩溶地区干旱缺水现状和地质环境综合治理、地方经济发展提供切实可行的依据。

1 以往调查研究工作程度及评述

2002年以前，本区主要开展了1∶20万～1∶50万的水文地质、区域地质、生态环境地质、清江流域岩溶研究［1］和局部地区大比例尺的矿产地质勘查、水库地质勘察及各县(市)地质灾害调查研究工作。这些工作成果对区内地质背景条件、碳酸盐岩的组合结构及分布特征、区域岩溶发育类型、发育程度、发育规律、地下水类型、赋存富集特征和动态变化特征等岩溶地质条件进行了深入研究。对区域性地下水资源量［2-3］、可有效开发利用量、已开发利用量、开发潜力［4］指数、开发潜力模数、地下水水质及开发利用条件进行了初步评价，同时对区内的岩溶干旱缺水、石漠化、岩溶塌陷、岩溶渗漏、岩溶洪涝等岩溶环境地质问题以收集资料为主开展了有益探索，并以此为基础初步评价了区内的生态环境条件［5］，探讨了岩溶石山地区的人居环境容量［6］，总结了岩溶地下水与环境地质调查研究进展［7］，对本区社会经济发展起到了积极的促进作用。

由于以往工作受历史条件和勘查阶段等因素限制，都是区域性小比例尺成果，仅相当于供水水文地质勘察规范(GB50027—2001)中的普查阶段，其工作的深度和广度比较局限，只能用于岩溶地下水资源开发利用的区域性规划。随着本区城镇化、工业化的推进及“宜万铁路”与“沪蓉西高速公路”的建成，水文地质条件发生了较大的变化，区内一些水、工、环地质问题越来越突出，地下水资源的需求加大，已不能满足未来经济社会发展及工程前期规划的需求。所以，进行大比例尺的岩溶水文地质与环境地质调查已显得刻不容缓。

2 近期调查研究工作及主要成果

2．1 工作程度

中国地质调查局于2004—2014年分别下达了“湖北重点岩溶地区地下水与环境地质调查”、“湖北重点岩溶流域地下水勘查与开发示范”、“湖北重点岩溶流域水文地质及环境地质调查”、“西南岩溶地区1∶5万水文地质环境地质调查”项目。在鄂西南建始县—恩施市—鹤峰县一线以西地区，以流域或图幅为单元先后开展了清江支流勇洞河、清江支流盆家河、清江源、清江支流马尾沟岩溶流域与唐家村幅、沙道沟幅、下坪幅、湾潭幅、鹤峰幅、白果镇幅的水文地质环境地质调查研究工作，完成1∶5万草测或简测调查面积13 898．66 km2，正测图幅调查面积2 670 km2，钻探7 528．34 m/43孔，提交4份流域报告、6个图幅说明书及空间数据库与信息系统，并在湖北省国土厅与省地质局的支持下开展了“典型区的表层带岩溶水赋存规律及开发利用研究”。

2．2 主要成果

2．2．1 提高了调查区的地下水资源量计算精度

以完整独立输入、输出溶隙溶洞水和岩溶管道水系统作为最小的计算单元，按水利部门的统一划分原则，以五级流域汇总计算了域内地下水的多年平均、平水年、偏枯年、特枯年资源量，评价了全区还可开采利用地下水资源的绝对数量、开发潜力指数、开发潜力模数，重点评价了区内地下河、岩溶大泉特枯年的可采资源量和难开采资源量。

在计算过程中，上述资源量依据55处地下水一个水文年的动态监测数据和部分地下河、岩溶大泉的枯季偶测值及区内6县(市)6个雨量站的长系列年降雨量资料计算所得。由于本次资源量计算所采用的各站降雨量资料历时序列长(35—45年)，岩溶大泉、地下河长观资料多，而以往基本无长观资料;用于计算参数的枯季测流点的调查精度较高，计算所选用的方法、参数等，比以往更为全面实用，所以，计算精度较高，为合理开发利用与保护岩溶水资源提供了可靠依据。

2．2．2 缓解了部分地区的人畜缺水现状

项目实施过程中，对重点缺水乡村地区开展了探采结合的地下水水源地勘查工作，先后成井12口，日总出水量2 464 m3，缓解缺水人口11 950人、缺水牲畜5 200头、缺水农田896．65 hm2的用水难问题。其成井社会效益见表1。

表1 鄂西南岩溶地区成井情况统计表Table 1 Statistical table of well-completion condition of karst area in southwest Hubei province

2．2．3 深入研究了鄂西南地区的表层岩溶带

通过对不同岩性、地形地貌和构造部位、不同岩溶发育程度地区的建始县建阳坝乡、恩施市太阳河乡、白杨坪乡、崔家坝镇、白果坝乡、宣恩县椒园镇、咸丰县龙坪乡及巴东县野三关镇八个典型地段的1∶1万调查，结合沪蓉西高速公路榔坪—高坪、箐口—鱼泉口段175个钻孔勘察资料，查明了鄂西南表层岩溶带岩溶个体形态特征［8］、发育强度特征［9］、结构特征［10］、富水性特征［11］及其发育、变化、分布规律，掌握了表层带岩溶水赋存、补径排特征、开发利用现状、动态变化特征及水化学特征，首次对调查区表层岩溶水资源进行了评价，并提出了表层岩溶水资源开发利用方式及开发利用中应注意的问题。

2．2．4 针对区内的资源特征和岩溶环境地质问题，提出了综合整治方案

区内山高谷深，碳酸盐岩广布，岩溶强烈发育，地表地下水资源丰富，但岩溶干旱缺水、岩溶洪涝、岩溶渗漏等岩溶环境地质问题越来越重，而岩溶水资源的开采潜力和开采模数都较丰富，因此，根据调查区干旱缺水现状、岩溶渗漏类型［12］、岩溶洪涝灾害［13］现状、矿山环境破坏污染［14］现状、石漠化现状［15］及其发育分布特征和成因机制，结合区内岩溶水的基本特征［16］，113处岩溶大泉和76条地下河开发利用［17］的条件，大型岩溶槽(盲)谷开发利用方案［18］，隧道岩溶环境地质条件［19］后，初步拟定了岩溶水的堵、拦、蓄、引、钻等开发利用工程方案。并以五级流域水系统为基本单元，根据区内的岩溶环境地质问题特征及其发展演化趋势，本着解决好水资源开发与保护、环境地质问题防护与治理并重的关系，力争在资源开发的同时，促进干旱缺水现状得到逐步缓解，环境地质问题得到恢复控制，生态环境进一步好转，将调查区划分为以环境地质问题防治为主的岩溶水开发综合整治区，以岩溶水开发为主的环境地质问题综合防治区，以岩溶水开发为主的环境地质问题综合预防区，相应提出了石漠化的供水工程、植树造林工程、水土治理工程和保土耕作、表层岩溶带的开发与保护、生态移民措施等防治工程措施建议。

2．2．5 项目实施促进了省岩溶地质学的研究与科技队伍的发展

项目的调查研究既是一项国家公益性、战略性、基础性地质工作，也是一项应用型学术研究，具有理论性、针对性、实践性相结合、相统一的特点，因此，其研究范围广，在水文地质学、工程地质学、环境地质学、岩溶地质学方面都有涉及，项目的实施是一项交叉科学的研究范例，通过对该区岩溶地下水与环境地质问题的调查研究，取得了丰富翔实的第一手资料，为查明区内复杂的水工环条件做出了巨大的贡献。项目执行过程中提交调查研究成果11份，其中2份获得省地质局优秀成果奖，所开展的“QC”活动与重点区勘查多项获奖;发表相关论文19篇，培养技术骨干11人，从而促进了湖北省在岩溶地质学和岩溶环境地质学的深入研究，同时也有利于岩溶地质科技队伍的发展状大。

3 下步工作展望

鄂西南地区是长江中游经济带和鄂西生态文化旅游圈的重要交汇复合地带，也是重要成矿带之一的湘西—鄂西成矿带，是中国重大的“岩溶石山生态脆弱区”，岩溶发育兼具南、北方特点。岩溶干旱缺水、岩溶洪涝、岩溶塌陷、滑坡、库岸坍塌等岩溶水文地质与环境地质问题和地质灾害严重制约了鄂西城镇化建设和新农村建设的发展。因此，为促进长江中游经济带和鄂西生态文化旅游圈的发展，提出合理、科学的岩溶环境地质问题的防治措施，加强水文地质基础工作势在必行，亟待开展1∶5万水文地质环境地质调查，为后期环境保护和工程规划提供理论依据。

3．1 工作部署原则

(1)紧密结合湖北省“十三五”规划及各县市区发展规划，优先部署干旱缺水严重、岩溶水文地质与环境地质问题突出、城镇化发展建设急需的岩溶地区。

(2)根据地方政府对当地缓解岩溶干旱缺水、岩溶水文地质与环境地质问题、城镇化发展建设的迫切需求程度，本着所取社会经济效益最大化的原则优先部署。

(3)按流域部署，以1∶5万图幅为基础开展工作。

3．2 工作部署安排

根据上述工作部署原则，在鄂西南建始县—恩施市—鹤峰县一线以西地区已经开展过工作，因此，针对鄂西尚未开展工作的地区，每年安排6个标准图幅，即2015—2020年完成鄂西南30个标准图幅、13个非完整图幅的水文地质环境地质调查(图1);2021—2030年完成鄂西地区43个图幅的水文地质环境地质调查。

图1 鄂西南地区水文地质环境地质调查2015—2020年工作部署图Fig．1 Work arrangement of geological survey of hydrogedogical environment in southwest Hubei province from 2015 to 2020

4 结语

鄂西地区岩溶发育，地下水资源丰富，开发前景可观，但生态环境地质问题较突出。以往开展的区域性小比例尺成果，深入研究了岩溶环境地质背景条件，岩溶环境地质问题涉及较少，已不能满足当前社会经济的发展要求，所以，中国地质调查局于近期开展了1∶5万岩溶水文地质调查，通过对近期岩溶调查区的可开采利用地下水资源量、开发潜力、113处岩溶大泉和76条地下河开发利用方案论证，表层岩溶带的发育强度、结构、富水性特征及其发育、变化、分布规律的深入研究，结合区内岩溶环境地质问题的发育现状、分布特征和成因机制及其发展演化趋势，提出了岩溶水开发与岩溶环境地质问题防治区划及防治措施建议，为该区社会经济发展提供了翔实的地质依据。同时结合本省及各县市区发展规划与中国地调局水工环调查的战略部署规划，各地针对水资源安全、粮食安全、城镇化发展建设需求现状，展望了下步工作部署。

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