岩溶平原干旱区地下水资源可持续开发与利用——以广西黎塘示范区为例

峰林平原型岩溶水资源可持续开发与利用模式——以桂中新埠江流域为例~

夏日元1，2，罗伟权1，2，唐建生1，2，李兆林1，2
（1.中国地质大学（北京），北京100083；2.中国地质科学院岩溶地质研究所，桂林 541004）
作者简介：夏日元（1963—），研究员，岩溶资源与环境研究中心主任，长期从事岩溶水资源和生态环境调查研究工作。
摘要：针对桂中峰林平原岩溶区水资源环境特点，提出了“挖井钻孔、节水灌溉与发展高效农业”相结合的水资源可持续利用模式。即挖井钻孔，建设抽水型地下调节水库，解决区域性干旱问题；节水灌溉，发展节水型生态农业，提高取水和供水经济效益；调整用地结构，水资源调蓄—高效种植—高效养殖—生态建设相结合。水资源开发有四方面具体措施：①碎屑岩补给区兴建山塘联合水库，解决城镇供水问题；②寻找径流带打机井，解决分散居民供水问题；③挖大口井开发表层岩溶系统地下水，解决农业灌溉用水问题；④地下水溢出带修建排涝和供水渠网，供水与防涝相结合。
关键词：水资源；可持续利用；峰林平原；桂中
桂中峰林平原岩溶区主要分布于广西中部和东北部，涉及约20个岩溶县（市），总体特征为：地形平坦，耕地连片，地下水埋藏浅，水资源和光热资源丰富，是岩溶区不可多得的农业基地。本文以广西宾阳县新埠江流域为例，在1/5万水文地质和环境地质调查的基础上，在考虑水资源开发利用与生态建设和经济发展相结合原则的前提下，进行了岩溶水资源综合开发利用规划，提出了不同岩溶环境类型区水资源开发利用方式和具体措施。并通过示范，实现了以水资源的可持续利用，支持当地社会经济的可持续发展。
1 水资源环境特征
（1）地质条件。区内出露的地层有寒武系、泥盆系、石炭系、二叠系、白垩系和第四系。以碳酸盐岩岩性为主，其分布面积占流域总面积的75%，碎屑岩分布于边缘地带。褶皱宽缓，地层产状平缓；断裂构造偏少，主要有北东向发育的4条断裂带，它们切断了向斜翼部地层，使泥盆系—石炭系的碳酸盐岩地层呈叠瓦状重复出现。这些特征控制了区内岩溶发育和水资源分布的总体格局。
（2）地形地貌及耕地资源条件。碎屑岩组成的地貌多为中高山，标高200～300m，最高峰为673m；碳酸盐岩区则为典型的孤峰、残峰溶蚀平原，标高90～105m，地势平缓开阔。土层厚度0～10m。耕地面积占土地总面积的15%～20%，其中水田占耕地的60%～70%，旱地占耕地的30%～40%。人均耕地0.08hm2左右，高于西南岩溶区平均水平。
（3）土壤特性。由于渗漏、淋溶作用强，致使土壤结构疏松，涵水、保肥能力差，调节功能弱，土壤养分流失严重。有机质含量一般小于1%～2%，土地瘦瘠，低产田地多。
（4）岩溶发育特征。岩溶发育强烈，裸露区石山峰体上多见有数层溶洞，脚洞、侧洞、穿洞和岩溶泉较为普遍；覆盖区溶蚀—堆积残丘平原上，表层岩溶系统的岩溶化极强，漏斗、竖井、落水洞、地下河天窗、溶洞和地下河管道等构成物质与能量迅速渗漏转移的复杂介质结构；局部地势较低部位常形成宽而浅的洼地，石芽、“石海”遍布。
（5）水文地质条件。地表除水系干流外，多无常年性水流。碎屑岩地区和峰丛山区为地下水的补给区，峰林平原为径流区，孤峰平原则为溢出带。地下浅部水位变动带附近横向洞穴比较发育，溶隙比较均一。地下水以分散的水平运动为主，水力坡度缓，具有基本统一的潜水位；饱水带发育岩溶地下河系统，一般汇水面积较大，以集中排泄为主，非均一性强；大气降水、地表水和地下水交替强烈，地下水动态不稳定；地下水埋藏较浅，枯季水位埋深10～30m，雨季仅数米甚至溢出地表。
（6）干旱缺水状况。降水时空分布不均，农作物需水高峰期（4～5月和9～10月）降雨量偏少，旱灾频繁。据多年资料统计，春旱出现频率为25.9%，秋旱频率为19.1%。水利设施不足，地表水利工程所需投资大、运行成本高，地下水开发利用率仅有20%～30%，耕地有效灌溉面积仅占50%左右。流域内年平均受旱面积达60万hm2，平均每年减收粮食18.34万t，减收甘蔗55.41万t，经济损失超过10亿元。黎塘镇有647hm2水田因缺水而改为旱田，每年缺水量为340万m3；和吉镇51个自然村中尚有43个自然村和镇政府所在地饮水未解决，2003年全镇种植甘蔗1800hm2，因干旱枯死近667hm2。
（7）开采地下水引起了岩溶塌陷等环境地质问题。黎塘城区目前开采地下水的单位51家，日开采地下水量4.0万m3，高峰期7.2万m3，枯水期地下水超采量3万m3/d。因超采地下水引起岩溶塌陷320多处，波及面广，危及建筑物及人身安全。
2 水资源可持续利用模式与措施
由上所述，水资源是制约桂中岩溶地区社会和经济发展的关键要素，水资源的有效利用，总体应采取联合调控的方式，水资源开发—节水利用—产业结构调整—生态建设相结合，即采取“挖井钻孔、节水灌溉与发展高效农业”模式。
2.1 挖井钻孔，建设抽水型地下调节水库，解决区域性干旱问题
该类型区开挖大口径井和钻井建机井的条件比较有利，开发投资少、周期短、取水成本低。抽水型地下调节水库的基本原理为：利用峰林平原浅层岩溶化强、储水性和透水性好的特点，在农作物需水的干旱季节过量开采中深层地下水，形成调节空库容，雨季来临后通过天然入渗而恢复地下库容。
根据新埠江流域水资源分布规律和开发现状，区内不同岩溶环境类型区水资源开发利用具体措施（图1）为：

图1 新埠江流域水资源综合开发利用规划图

1—流域边界；2—地表水系；3—地下河；4—分区界线；5—地下水开发利用点；6—兴建山塘联合水库区；7—打机井开发径流带地下水和挖大口井开发表层岩溶系统地下水区；8—修建排涝和供水渠网和挖大口井开发表层岩溶系统地下水区；9—打机井、挖大口井和供水渠网综合开发区
（1）碎屑岩补给区兴建山塘联合水库，解决城镇供水问题。黎塘镇现有居民20多万人，主要以地下水和新埠江为供水水源地。由于抽取地下水引起了岩溶塌陷等一系列地质灾害和水质污染问题，已经进行了控制开采。而东南部碎屑岩区，原有6处小山塘水库，未能有效利用。该区距黎塘镇仅2～3km，地势高出60～80m，供水条件较好。故将原山塘水库扩建并串联成联合水库，增大库容和供水能力，作为黎塘城镇居民供水水源。
（2）寻找径流带打机井，解决分散居民供水问题。流域内村民居住较为分散，一般3～4km有一个自然村，每个村200～400人。原居民饮用水源为地表低洼水塘和少量大口井，旱季干枯，农田和生活污染严重，水量和水质均得不到保证。区内泥盆系下统（D3）和石炭系下统（C3）岩性较纯，发育有富水性较好的条带状蓄水构造，在岩性接触带和断裂部位形成了地下径流带或地下河，从而具备了打深井供水的条件。可采取在分散自然村每个村打1口机井，集中供应饮用水。井深一般60～80m，水质较好；井间距3～4km，不会引起大面积水位下降及地质灾害问题。
（3）挖大口井开发表层岩溶系统地下水，解决农业灌溉用水问题。区内碳酸盐岩之上土层覆盖厚度0～10m，在土岩接触带附近及其下10m范围内存在一个岩溶发育相对较强的岩溶带，岩溶形态以溶沟、溶槽和溶蚀裂隙为主，赋存有地下水，但储水量不大。可采取打浅井和开挖大口井方式，分散利用此类水资源。井深一般10～20m，井间距50～100m。由于流域内地表水利设施不完善，无供水渠网，采取该方式开发表层岩溶系统地下水，可有效解决农业灌溉用水问题，而且成本低，带来的环境问题少。
（4）地下水溢出带修建排涝和供水渠网，供水与防涝相结合。峰林平原岩溶区地下水溢出排泄带一带，由于地势低洼，雨季地下水位一般上升到地表，产生洪涝灾害，淹没农田；而旱季地下水位又迅速下降，造成干旱缺水。此类地区宜进行农田改造，修建蓄水池塘、开挖大口井、开挖排洪沟与建设供水渠网相结合，从而既解决防洪排涝问题，又解决干旱缺水问题。
2.2 节水灌溉，发展节水型生态农业，提高取水和供水经济效益
水资源的有效利用不仅要在源头上寻找水源，合理开发，而且要在利用方式上进行攻关，提高水资源利用率。具体措施有：采取喷灌、滴灌、移动式灌溉等节水灌溉技术；进行土壤持水能力改良，包括生物蓄水保肥和保水技术，引进需水量少的高效、优质品种等，增强抗旱、减灾能力；进行产业化开发，提高取水和供水经济效益。
2.3 调整用地结构，水资源调蓄—高效种植—高效养殖—生态建设相结合
包括改良水资源和土资源配置关系，调整用地结构，扩大经济果林面积；合理调整农业产业结构，减少高耗水作物种植面积，扩大高效旱作如瓜果、蔬菜、药材等经济作物的种植面积；营造生态经济林，提高森林覆盖率和涵养水源功能，治理水土流失和石漠化，改善平原区小气候等。
3 示范成果
（1）饮用水方面。通过详细调查水文地质条件，并开展地球物理探测工作，确定了流域内可以供水的优选井位。在和吉乡的伶俐、巴窄等6个村已实施了钻探成井，村民用上了自来水，三六、大吉等村的井位也已确定。和吉乡政府所在地，由于处于地势较高的分水岭和石炭系弱含水带部位，饮用水长期未能解决，居民用水依靠用车到十多公里以外拉水。本次研究通过反复调查和勘探，发现了溶蚀裂隙型含水层，打成了1口供水井，出水量360m3/d，解决了长期缺水问题。
（2）表层岩溶系统地下水开发方面。在黎塘镇谢村桥美示范区，开挖岩溶浅井6个，井深10～20m，在土岩接触带附近和基岩顶部岩溶强风化带获得了可以供水的含水层。实现保水灌溉面积约233hm2，大大改善农业生产条件。
（3）发展节水型生态农业方面。在黎塘镇谢村桥美建成了以蔬菜为主的高效农业基地，面积达约167hm2。其内铺设节水灌溉输水管9240m，开展固定式喷灌试验约33hm2，管灌约27hm2，移动式喷灌约107hm2，实现了水资源的高效利用。
（4）调整用地和产业结构方面。引种早熟品种无核黄皮和大果枇杷约26hm2，火龙果约13hm2，甜瓜约13hm2；连片种植牧草约15hm2，在河边、村边等闲荒地分散种植6.7hm2，建良种牛养殖场2个，开展了岩溶区种草养殖业试验。
通过上述措施，不仅解决了饮用水和农业灌溉用水问题，增强了防旱抗旱能力，而且促进了农民增产增收和生态环境的良性循环。桥美示范区蔬菜总产值达1300多万元，增收20%～30%；火龙果已进入挂果期，每公顷收益达1.5万元；萝卜每公顷产量由过去的3万kg提高到现在的5.25万～7.5万kg，年产值达235万元，增收125万元。
参考文献
Peter W Huntoon.1992.Hydrogeologic characteristics and deforestation of the stone forest karst aquifers of South China ［J］.Ground Water，30：167～176
Jérôme Perrin，Pierre-Yves Jeannin and François Zwahlen.2003． Epikarst storage in a karst aquifer：a conceptual model based on isotopic data，Milandre test site，Switzerland.Journal of Hydrology，279（1—4）：106～124
Walid Al-fares，Michel Bakalowicz，Roger Guérin and Michel Dukhan.2002.Analysis of the karst aquifer structure of the Lamalou area（Hérault，France）with ground penetrating radar.Journal of Applied Geophysics，51（2—4）：97～106
Mikael Calner.2002.A lowstand epikarstic intertidal flat from the middle Silurian of Gotland，Sweden.Sedimentary Geology，148（3—4）：389～403
Cooley T.2002.Geological and geotechnical context of cover collapse and subsidence in mid-continent US clay-mantled karst.Environmental Geology，（42）：469～475
张之淦.1996.中国南方岩溶区的旱涝灾害及治理途径.中国岩溶，15（1—2）：10～15
陈伟海.1996.峰林平原区岩溶含水层特征与调蓄功能.中国岩溶，15（1—2）：149～153
黄保健.1994.来宾县的土被—结构、起源及保水性初探.中国岩溶，13（2）：161～165
夏日元，陈宏峰，邹胜章等.2003.表层岩溶带研究方法及其意义.见：中国岩溶地下水与石漠化研究.南宁：广西科技出版社
夏日元，唐健生，朱远峰.2003.西南岩溶区地下水资源可持续利用对策.中国人口资源与环境，13（1）：81～85
陈伟海.1996.抽水型岩溶地下水库设想.中国岩溶，15（1—2）：149～153

杨群兴，曾土荣
（广东省地质调查院水工环地调所，湛江 524049）
基金项目：国土资源大调查项目“广东重点地区岩溶地下水与环境地质调查”（200410400014）。
作者简介：杨群兴（1968—），男，高级工程师，主要从事水文、工程、环境地质调查研究工作。
摘要：受地质环境和地域经济等条件的制约，广东在地下河的开发领域还处于探索和试验阶段，技术水平和方法仍很落后，开发利用效果也不理想。为此，本文以黎水地下河和龙坪地下河开发为例进行研究和经验总结，旨在为今后岩溶流域地下水的合理开发提供经验参考和技术指引，以更好地利用岩溶水资源、更好地弥补地下河时空分布的差异性、更好地解决岩溶石山地区干旱缺水问题，推动当地经济的发展。
关键词：经验总结；合理开发；地下水；典型岩溶流域
1 前言
广东岩溶地下河主要分布于粤北岩溶石山地区，根据岩溶水系统空间介质具地表和地下双层结构的特点，岩溶流域（岩溶水系统）的结构类型按岩溶地貌组合形态分为峰丛洼（谷）地、岩溶丘陵洼（谷）地、岩溶盆（谷）地、岩溶平原等四大类。岩溶地下河沿NE向和NW向构造活动带发育，其支流和干流总体发育方向与构造带走向基本一致。粤北岩溶石山地区已调查发现的地下河110条，单条地下河枯季流量8.92～760.5L/s，岩溶水天然资源量为56.5亿m3/a，可采资源量为43.8亿m3/a。
各级地方政府及当地老百姓经过长时期的探索和尝试，对如何开发利用地下河水资源已经积累了一定的经验。据调查，约有75%的地下河已得到不同程度的开发利用，对天然岩溶水主要采用筑坝拦截水、修渠引水、洼地堵漏成库、挖隧道引地下河水、蓄水发电、抽水提水及旅游资源开发等方式，覆盖型和埋藏型岩溶地下水主要通过民井或钻孔采用抽、提方式进行开发利用。
粤北岩溶石山地区尤以峰丛洼（谷）地、岩溶丘陵洼（谷）地等地段最为干旱缺水，本文以峰丛洼（谷）地的黎水地下河和龙坪地下河开发为例进行经验总结，为今后岩溶流域地下水的合理开发提供参考。
2 黎水地下河开发的经验与教训
2.1 区域地质条件
按粤北岩溶石山地区岩溶水系统划分，黎水地下河隶属于连州岩溶山地及谷地四级岩溶水系统（以下简称四级系统），是一个独立的五级岩溶水系统。
四级系统位于南岭山脉中段南侧，黎水地下河以北一带为构造-侵蚀类中高山-中山地形，以南为岩溶低山峰林盆（谷）地和峰丛洼地地貌；系统内主要出露泥盆系（东岗岭组、棋梓桥组、榴江组、融县组、天子岭组）、石炭系（连县组、石磴子组、梓门桥组、壶天群）、二叠系（栖霞组、茅口组、长兴组）和三叠系（大冶组、四望嶂组）等碳酸盐岩类地层，部分以并层形式出露；区域地质构造复杂，四级系统位于南岭东西向复杂构造带、湘南南北向构造带及多期构造的交汇复合部位。
四级系统具温暖、潮湿、多雨、雨季与旱季分季明显等气候特征，多年平均气温18.1～19.8℃，多年平均降雨量1413.1～1747.2mm。
2.2 岩溶发育规律
四级系统岩溶发育处于青年期，以垂向发育为主、横向发育为辅。垂向上岩溶一般分三个带（层）发育，层与层之间常以溶洞或大溶蚀裂隙相连通，水力联系较密切；横向上溶洞及溶蚀裂隙多沿构造发育方向（断层面、褶皱轴向、构造裂隙等）或岩层层面延伸，常发育地下河系统。岩溶地貌形态常表现为峰林、峰丛和洼地，峰丛成簇、洼地成片或呈串珠状发育，与NE、NNE和NW向主要构造发育线基本一致。峰顶呈倒锥状、馒头状，上陡下缓，局部见陡壁，山峰多以基座相连成簇。峰丛洼（谷）地多呈小规模的椭圆状或长条形，常发育落水洞和漏斗，并多以地下溶洞管道相通，是大气降雨及地表水向地下水转化的主要场所；峰丛洼（谷）地地表多干旱缺水，偶见季节性溪流。
岩溶发育主要受岩性、地层结构、地质构造、地貌、新构造运动等因素的控制，在不同的岩溶发育期、不同的构造部位或不同的地貌单元中常有明显的差异。据统计，超过70%的地下河（如黎水和龙坪地下河）、81.9%以上的岩溶大泉主要发育于褶皱轴部、扬起端和倾伏端、断裂带以及构造的转折、交汇部位；岩性及岩组特征是影响岩溶发育的基本因素，层厚质纯灰岩岩溶发育较含杂质多或薄层的灰岩强烈得多；在地形变化较大处或突变部位，由于水力坡度变化及地下水交替循环强烈而岩溶发育强度较大，如山峰与洼（谷）地过渡带、陡崖（坡）脚等地段常常发育地下河或大泉。
2.3 地下河系统特征
黎水地下河出口位于连州市大路边镇山塘村委会黎水村北西侧，流域面积31.96km2（图1）。
地下河处于低山岩溶峰丛地貌边缘，峰顶高程535～665m，坡度10°～20°。流域内出露融县组（D3r）、连县组（C1l）、石磴子组（C1s）、测水组（C1c）、梓门桥组与大埔组并层（C1z⁃dp）、壶天群（C2h）、栖霞组、孤峰组与童子组并层（P1q⁃t）等碳酸盐岩地层。
地下河出口发育于核部由D3r灰岩组成的背斜倾伏端，标高340m，溶洞洞口高15m、宽2～10m、朝向145°，呈三角状；主要入口——南门水溶洞位于该背斜北翼，发育于C1s灰岩中，洞口高程447m、宽25m、高15～20m，中央见一宽20～30m天窗。地下河发源于荒塘坪、观头洞、荒塘坪农场、麦田坪及童子岭一带，该地带岩溶下降泉汇成的地表水流自南门水溶洞潜入地下形成地下水；地下河自南门水入口往SW沿鹧鸪坪断裂发育，至童子岭北侧洼地后转向NEE沿C1l与D3r接触带顺层发育延伸，最后转向SE直至黎水出口，全程5.2km（图1、图2）。地下河出、入口高差110m，平均水力坡度2.1%，枯季流量151.4L/s。

图1 黎水地下河流域水文地质平面示意图

1—断层；2—地层代号及界线；3—地下分水岭；4—暗河出口，左为编号，右分子为流量（L/s）、分母为测流日期（月：日）；5—暗河入口，左为编号，右分子为流量（L/s）、分母为测流日期（月：日）；6—推测地下河管道；7—泉及其流量（L/s）；8—岩溶洼地；9—落水洞；10—峰顶高程（m）
地下河入口SW 600m发育一洼地，洼地内竖井状落水洞发育。落水洞上覆薄层冲洪积盖层，大雨时洼地常积水成涝；在水压力作用下，落水洞中充填物及上覆盖层容易被水压塌和冲走，使地表水与地下水交替的通道得以畅通，地表水直接补给地下水。
地下河流域受SN向临武断裂、NE向鹧鸪坪断裂及NNE向东村江断裂活动的作用，岩溶发育强烈，发育有洼地（漏斗）12个、暗河1条、泉点4个。

图2 黎水地下河纵剖面示意图

1—梓门桥与大埔组并层；2—石磴子组；3—连县组；4—融县组；5—灰岩；6—推测地下河管道；7—左为地下河出、入口编号，右分子为流量（L/s）、分母为测流日期（月：日）；8—岩层产状
2.4 岩溶水资源及开发利用条件
流域内地下水主要接受大气降水补给，地下河为单一的集中排泄口，故地下河的天然资源量近似于50%保证率条件下大气降雨入渗补给量、可采资源量相当于地下河天然排泄量、多年平均可采资源量相当于年平均排泄量。经计算，黎水地下河天然补给量1775.1万m3/a、可采资源量477.5万m3/a（即13081m3/d）、多年平均可采资源量1383.3万m3/a（即37895.7m3/d），多年平均可采资源量是补给量的77.9%，可见地下河的可采资源量是有保证的。
地下河主干河道最大高差110m，水力坡度2.1%，总体地势变化不大；岩溶流域属中低山区的径流排泄带，地下水主要富集于溶洞、构造裂隙及溶蚀裂隙当中，以管状流为主、脉状流及网状流并存，水位埋深大于50m，流域内地下水交替循环强烈程度中等。这些决定了黎水地下河的开发利用条件较为复杂。
2.5 社会需求分析
地下河流域及其附近工农业用水及生活饮用水都依靠岩溶地下水，出口一带现状、近期社会经济发展对水资源的需求情况见表1。
表1中数据对比前述水资源量，地下河水资源量能满足居民生活饮用水、牲畜饮水及农业用水的现状需要和近期内社会经济发展需要，能满足现有电站装机容量现状需水量的29.2%和近期发展需水量的29.1%。据调查，丰水季流量是枯水季流量的20～40倍，该时段是电站利用水资源发电的高峰期。

表1 水资源社会需求统计表

注：农田日需水量按照200天生长期由年需水量6000m3/hm2算得。
2.6 岩溶水开发利用工程方案
地下河开发利用包括抽水或引水方式供村民生活饮用水、修筑引水渠道供农业灌溉及种养殖业用水、利用隧道及环山渠道引水发电等方式。这里主要论述黎水一级发电站工程（图3）。
根据工程结构特征，本工程由土质重力坝、隧道、环山引水渠、压力管、发电机房等电站建筑及发电设备等五个单项工程组成，总费用224万元。
图3中，土质重力坝近SN向横跨洼地，坝长98m，顶宽1.5m，底宽4.5m，高2m；隧道自地下河洼地西端至奄堂宕南西600m处一沟谷侧坡穿出地表，长1.433km，宽1.0m，高1.2m，全为天然洞壁，隧道入水口装有闸门及监控室；环山引水渠自隧道出口沿山坡蜿蜒修筑至黎水暗河出口NE向的水口岭西侧，长1106m，排水口与压力管间设有压力池，环山引水渠过水断面宽1.6m、深1.5～1.7m、壁厚0.5m，压力池长14m、宽10m、深3.9m、壁厚1m，环山引水渠为石砌结构；压力管采用Φ1000mm钢管，上端与压力池相连，顺山坡铺设至发电机房，长471m，压力水头90m；黎水一级电站位于地下河出口下游50m的左岸，机房、管理办公室及宿舍等汇集在两层框架结构的楼房内，楼房为砖混结构，总建筑面积400m2，机房内安装水轮发电机组2套，装机容量500kW。
2.7 开发后取得的效益
黎水电站于2002年底建成投产，年均发电量904万kW，电费总收入为271.5万元/a，电站的运营不仅带来直接经济收益，也缓解了当地电力不足现象，提高了老百姓生活水平。
黎水村在地下河出口利用抽水、取水方式解决了约560人的饮用及部分生活用水，结束了长期挑水的历史；出口一带还利用水资源灌溉农田约64hm2、种植西洋菜等反季节蔬菜约2.13hm2、养殖鱼塘约0.5hm2，为当地老百姓产生了可观的经济效益。
据调查，黎水地下河开发利用工程很好地解决了如何充分利用岩溶石山地区时空分布不均的水资源问题，有效地提高了岩溶水资源的利用价值，产生了明显的生态环境效益。

图3 黎水地下河开发利用工程平面布置示意图

1—拦水土质坝；2—引水隧洞；3—环山引水渠；4—压力池；5—压力管；6—发电机房；7—抽水泵房；8—地下河出口及其编号；9—地下河入口及其编号；10—推测地下河管道；11—岩溶洼地；12—落水洞；13—地下分水岭；14—峰顶高程（m）
2.8 成功经验与教训
黎水地下河水资源开发利用工程方案成功经验体现在因地制宜、开发形式多样、一次性投资、见效快及效益高等特点。该方案充分利用了地下河流域的区域地质条件、地下河系统特征及水文地质条件等，有的放矢，合理布局，有效地提高地下河流域水资源的利用率，产生了明显的社会、经济和生态环境效益。
在总结成功经验的同时，对工程初期出现的一些问题应引以为戒。工程初期由于未摸清岩溶洼地的岩溶发育规律，只对洼地西端边缘与坡脚接触处可见的消水洞进行堵塞，而洼地内发育的竖井状落水洞并未处理，因而未能发挥蓄水成库的功能；后经水文地质勘查工作，选择在坡脚外约100m处修筑土坝拦蓄水，避开了落水洞强发育块段，蓄水后未发现较大渗漏现象。但经调查，目前蓄水区域的地下浅层岩溶也较发育，且多数与地表连通，故今后在未对库底实施堵漏前，建议拦水坝不宜超出现有2m的高度，以控制水压力；同时应疏通坡脚附近消水洞，增大消水能力，以保证洪涝期间能迅速排走汇聚在洼地的积水，避免水位过高造成库底塌陷而产生跌窝渗漏。
3 龙坪地下河开发的经验
3.1 区域地质条件
龙坪地下河隶属于连州岩溶山地及谷地四级岩溶水系统，是一个独立的五级岩溶水系统。
岩溶流域地貌类型为峰丛谷（洼）地，峰顶高程550～800m，地面坡度5°～20°；出露石磴子组（C1s）、梓门桥组（C1z）、壶天群（C2h）、栖霞组（P1q）、茅口组（P1m）等碳酸盐岩类地层，岩性为灰岩、白云质灰岩、白云岩（图4）。
地质构造较为复杂。地下河地处EW向流沙向斜北翼与孔塘背斜北翼接触部位和位于连州流沙旋卷构造北侧及西江旋卷构造北侧的收敛部位，流域汇水范围涉及第一级夷平面（高程150～270m）、第二级夷平面（高程350～450m）、第三级夷平面（高程550～700m）。
3.2 岩溶发育规律
地下河流域地处一级区域构造隆起带，碳酸盐岩组的岩性、岩相特征是影响岩溶发育的基本因素和物质基础，岩溶发育受褶皱及断裂构造的控制。龙坪地下河流域岩溶发育正处于青年期，溶蚀作用强烈，岩溶谷地、洼地、漏斗、落水洞、溶隙及溶洞等形态发育，峰丛洼地、漏斗、落水洞呈串珠状分布，峰丛、槽（谷）地及漏斗的分布以NE、NNE及NNW向为主，与主要断裂构造发育线基本一致。
3.3 流域概况
地下河发源于孔塘、围子村一带的地表水流及岩溶下降泉，水体入渗或流入围子村—孔塘村—黎屋村以西一带（即孔塘背斜轴部及其北翼倾伏部位）的岩溶谷（洼）地、天窗、漏斗和落水洞中，上游在勿村SE见多次岩溶泉呈NE向出露，经短暂地表径流后继续渗至地下，通过地下岩溶管道在龙坪街流出地表，其间穿越地层 →C1c→C1z⁃dp→C2h→ （图4）。地下河出露水体除被用作饮用、养殖、农业灌溉和蒸发外，又下渗补给地下，成为下游龙塘大泉（图4中6号泉）及龙塘水库的水源。
地下河流域地面高程230～700m，入口高程380m，出口高程240m，出、入口高差140m，流域汇水面积17.63km2。地下河水位埋深在龙坪街—勿村一带为0.0～60.0m，龙坪圩镇附近多小于10.0m，地下河流量1980年11月10日测得47.147L/s、2002年9月30日测得49.88L/s、2004年8月19日测得32.82L/s，水温为18～20℃，水化学类型为HCO3-Ca型。
3.4 补、径、排条件

图4 龙坪地下河流域水文地质平面示意图

1—断层；2—地层代号及界线；3—峰顶高程；4—地表水系；5—地下分水岭；6—推测地下河管道；7—岩溶洼地；8—落水洞；9—地下河入口；10—地下河出口，左为编号，右分子为流量（L/s）、分母为测流日期（月：日）；11—下降泉，左为编号，右分子为流量（L/s）、分母为测流日期（月：日）；12—龙坪地下河蓄水工程；13—钻孔，左分子为编号、分母为孔深（m），右分子为流量（m3/d）、分母为降深（m）
岩溶水以大气降水入渗补给为主，谷地边缘下降泉和基岩裂隙水的侧向补给次之。大气降水通过岩溶洼地、漏斗、落水洞、溶蚀裂隙直接补给地下水，丰水期补给最大，平水期补给次之，枯水期以侧向补给为主、该时段地下河主要为排泄过程。据连州站测得多年平均降雨量为1764.8mm，丰水期为每年的4～8月，11月至次年2月为枯水期，3、9及10月份为平水期，多年平均气温为19.3～20.2℃。
地下径流以管道型、裂隙型为主，具流速快、径流途径较长、地下水交替循环较好等特点。受地下分水岭及地形的控制，围子村—孔塘村—黎屋村以西地带入渗补给的部分水源在勿村SE第二级夷平面台地边缘以多次泉水出露，然后水体流经第一级夷平面的第二级岩溶谷地强岩溶化地段，地表水流全部入渗补给地下河，体现了岩溶山地地表水与地下水相互转化的地下径流特点。
地下河与11号钻孔（图4）为同一水源，钻孔的水位随地下河的流量增减而升降；外源水对地下河水量的调剂起了很重要的作用，地下河水量和钻孔水位随其南围子水库放水24小时后明显增大和上升（图5）。

图5 龙坪地下河流量及11号钻孔水位动态变化曲线

3.5 结构特征
受地质构造活动的影响，地下河流域存在多个源水补给点，主、支管道在平面上的展布为树枝状结构，沿途可见黎屋NW500m地下河入口、岩溶洼地、落水洞、天窗及多个泉水点。其中黎屋村以西洼地见4处NW向展布的落水洞，最大的落水洞呈长轴30m、短轴20m、深20m的平面椭圆状及垂直漏斗形，底部可隐约见到地下延伸管道和听到地下水流声，落水洞延伸方向与地下河入口的方向一致。
地下河流域垂直岩溶发育，据11号钻孔揭露深度9.77～172.16m，均见溶蚀现象，地下溶洞主要发育在9.77～54.55m深度范围内，其中26.0～30.0m见4.0m高溶洞。
地下河出露于 中厚层白云质灰岩中，岩层产状100°∠65°，节理不发育，沿地下河溶洞方向溶蚀裂隙发育。地下河出口位于NNE向东山湾断裂与近EW向的堡坪断裂、大田西帚状断裂的交汇部位，原见三个大小不等的岩溶洞穴（图6），溶洞长约10～15m，水体自SW向NE垂直涌出地表，现出口已被蓄水工程水体及地下河冲积物淹没而不清。

图6 龙坪地下河出口剖面示意图

3.6 岩溶水资源及开发利用条件
由于地下河流域地表径流枯水期和大部分平水期基本断流，岩溶水主要接受大气降水补给，且地下河以集中式单一出口排泄，故岩溶水资源量近似于50%保证率条件下大气降雨入渗补给量，可采资源量基本与地下河的多年天然平均排泄量一致。经计算，龙坪地下河天然资源量为382.73万m3/a、多年平均可采资源量为299.8万m3/a，多年平均可采资源量是天然资源量的78.33%。
地下河主干河道最大高差140m，坡度5°～20°，黎屋村—勿村一带地势变化较大、水力坡度较大，勿村—龙坪街一带地势变化不大、水力坡度较小；流域属岩溶谷地的径流-排泄带，地下水主要富集于地下溶洞及裂隙当中，以管状流为主、脉状流及网状流并存，地下水交替循环强烈程度中等；地下河出口位于龙坪圩镇，人口较密集、土地较多。这些为岩溶水资源开发利用提供了充足储备，决定了水资源的开发利用技术条件简单及利用率高。
3.7 社会需求分析
地下河水资源主要被用于龙坪圩镇居民及龙坪村村民的生活、畜牧业、渔业养殖及农田灌溉等，龙坪圩镇一带现状、近期及中远期对水资源的需求情况见表2。
表2中数据与前述水资源量对比，现状需求水资源量与多年平均可采资源量的比率为23.1%，近期需求水资源量与多年平均可采资源量的比率为49.2%，中远期需求水资源量与多年平均可采资源量的比率为57.5%，社会需求的水资源量未超出地下河多年平均可采资源量，可见地下河水资源量能够满足水资源利用现状、近期内及中远期的社会经济发展需要。
3.8 地下河出口蓄水工程
本工程1994年初建成，工程布局具结构较简单、功能较全面及实用性较强等特点，工程费用33.35万元。

表2 水资源社会需求统计表

蓄水工程布局总体呈南北向，由蓄水与饮用水源区、洗涤与引水灌溉区、养殖与引水灌溉区等三大功能区组成，总占地面积约0.8hm2，每个功能区均为水泥砂浆砌石结构墙分隔。蓄水与饮用水源区位于地下河出口内侧，占地面积约1300m2，蓄水深度0.8m，作用是建立一定规模的地下水库、提供充足优质的生活用水、更好地合理调配地下水资源，附近居（村）民1000多人的生活用水正是从地下河出口处抽取或引用；洗涤与引水灌溉区位于蓄水与饮用水源区北侧，占地面积400m2，蓄水深度0.3m，是居（村）民洗涤、耍水嬉戏及饭后休闲的场所；养殖与引水灌溉区位于蓄水与饮用水源区东侧，占地面积0.6hm2，利用优质流动的岩溶水资源养殖鲩鱼、鳙鱼、鲤鱼等。
蓄水工程在结构上由重力坝、蓄水结构池及排洪沟构成。重力坝修筑在蓄水结构池外侧，坝体呈NE向，长120.0m、高2.5m、底面宽4.0m、顶面宽3.0m，除近圩镇端20.0m为水泥砂浆砌石坝外、其余为均质土坝，坝体具支挡蓄水结构池、引水灌溉及排洪等功能。
蓄水结构池构成蓄水工程的三大功能区，由呈网格状的七个结构池组成，池底为厚0.2m的混凝土铺设，外墙和分隔墙为水泥砂浆砌石结构及墙壁均抹水泥砂浆并用水泥浆光面，墙体宽60cm、高1.3m。其中洗涤与引水灌溉区又被墙体分隔成12格，呈网格状，墙体宽1.0m、高0.5m，养殖与引水灌溉区由五个结构池组成、结构池间设有引水沟，地下河出口两侧及洗涤区均铺设石砌阶梯，以方便村民取水及洗涤。
排洪沟设在蓄水工程东侧紧挨丘陵山脚延伸，由白云质灰岩铺砌，沟长150.0m、宽3.0m、深2.0m，主要是将勿村—龙坪一带的地表水流导走，保护蓄水工程。
3.9 钻孔取水工程
11号钻孔原为水文地质普查钻孔，后经龙坪镇投入6.89万元建为水源地。钻孔成井口径φ150mm，静水位2.94m，涌水量10.71L/s时的水位降深为2.36m（抽水试验影响半径为102.16m）；钻井的下泵深度为28.0m，深井泵流量30m3/h、功率7.5kW，水源供给龙坪镇政府的办公场所、圩镇中心的居（村）民，受益人员5500多人。
3.10 取得的效益及经验总结
10年来，龙坪地下河开发利用已取得很好的社会、经济和生态环境效益。10年间共向6500多人、大牲畜约300头供水290万m3，较好地保证了社会经济的持续稳定发展；利用水资源进行农田灌溉、种植果树与无公害蔬菜和利用优质流动的水资源进行渔业养殖，直接受益的农田达46.7hm2（全部用岩溶水灌溉有10hm2），年产稻谷约120t和年供肉质鲜美的鱼类产品1500kg，对提高当地的生活水平起了较好的促进作用；蓄水工程有效地了保护水源及水质，取得了明显的生态环境效益。
实践证明，龙坪地下河开发利用是成功的。因地制宜，选择有利地形修建蓄水工程，有效地控制工程规模和工程量，用较低成本便能合理地调节岩溶水资源，较好地解决了干旱缺水问题，使之切实符合民生的利益；充分利用国家资金投入完成的勘探试验孔，以较低成本的投入较好地解决了附近居（村）民的生活用水问题，其探采结合取水方式为干旱缺水地区的地学研究和找水提供了正确指引；蓄水工程布局合理性、功能和取水方式的多样性，使地下河始终保持天然排泄状态，满足了多方面的社会需要，取得了很好的社会、经济和生态环境效益。
4 结语
地下河开发利用具一次性投资、短期见效、功能多、长期实用等优点，因地制宜科学合理地开发地下河对于解决干旱缺水、调节水资源的时空分布不均、改善生态环境和促进地方经济的持续发展等具有积极意义；在开发的同时应不断改善地下河流域生态环境，增强水土涵养功能，加强地表水与地下水的调蓄能力，增大天然资源量，更好地弥补地下河时空分布的差异性，以充分发挥岩溶水资源的效用。
本文在编写过程中，魏凤英、林琼珍等同志做了图件清绘等工作，在此致谢！

唐建生^1，2，夏日元^1，2，李兆林^1，2，徐远光²，蓝芙宁²

（1.中国地质大学（北京），北京 100083；2.中国地质科学院岩溶地质研究所，桂林 541004）

资助项目：国家科技攻关2002BA901A13；中国地质调查局计划项目200310400043；广西科技攻关0133001-1。

作者简介：唐建生，男（1957—），瑶族，中国地质科学院岩溶地质研究所研究员；中国地质大学水资源与环境工程学院在读博士研究生。主要从事岩溶资源与环境研究。

摘要：从水土资源分布调查与资料分析着手，针对岩溶平原干旱区形成的基本因素、水土资源配置特征、岩溶水资源赋存与开发条件，揭示岩溶平原区发育地表、地下双层水文网和岩溶强烈发育的特点，即地下水文网与地表水文网有很高的流域边界和水流方向一致性，平原区夷平化程度较高，水力梯度平缓，以及受地下水排泄基准面的控制，地下岩溶层的厚度较小，但发育的强度高，岩溶空隙的均一性强于峰丛、峰林岩溶区。在新、老构造活动的影响下，形成了具有网络状的导储水岩溶介质系统。岩溶含水层具有较强的水资源储集和调蓄功能，在旱季，地表水枯竭或断流，地下水位下降5～8m，浅部（20m以内）岩溶含水层储集的水资源量可达300×10⁴m³/km²。抽取地下水，增加1m水位降深，黎塘地下水系统内的岩溶平原区，可以多取水253×10⁴m³，相当于增加2个小（一）型水库。在示范试验研究基础上，提出示范区地表/地下水联合开发、充分开发利用岩溶地下含水层的调蓄功能，采用分散浅井技术规避地质灾害，推广节水技术，提高水利利用率的岩溶区水资源可持续开发利用措施。

广西桂中地区以裸露和浅覆盖的岩溶平原为特征，主要有峰林平原、孤峰平原和峰林谷地等岩溶类型，岩溶系统表层的岩溶化极强，各类岩溶空隙构成地表物质与能量迅速渗漏转移的复杂介质结构系统。造成地表土层浅薄贫瘠，植物少，土壤结构疏松，涵、保水能力差，调节功能弱，以致处在南亚热带湿润季风气候带，降水量充沛（平均降雨量1451mm）的条件下，仍然存在严重的农田用水和人、畜饮水困难，旱灾频繁。据历年资料统计，桂中地区几乎每年都有不同程度的旱灾发生^［1］。其中最大干旱年（1963年）受旱面积达29.3×10⁴hm²；5年连续大面积干旱年（1988～1992年），平均每年受旱面积21.9×10⁴hm²，占总耕地面积的48%，旱情对农业生产影响极为严重，为历史罕见，平均每年减收粮食18.34×10⁴t，减收甘蔗55.41×10⁴t，经济损失超过10亿元。可见，频繁的旱灾严重制约着本区的经济发展。岩溶平原区地下水分布广，储存量大，调蓄能力强，供水投资少^［2］。作者针对岩溶干旱区的综合治理，提出了以岩溶水资源有效利用与土地资源合理利用为切入点，实施地表、地下水联合调配、开发，调整水资源与土地资源配置和农业生产结构，综合治理岩溶旱区农业生态环境技术途径。采用引水提水、水源调蓄、节水灌溉、土壤改良、高效农业、生态重建等综合治理技术进行典型示范，组织开展了“广西桂中旱片综合治理示范”和“桂中岩溶峰林平原典型水文地质调查与地下水资源示范”等项目。本文将部分示范研究成果进行总结。

1 地理、地质环境概况

1.1 自然地理、水文

黎塘示范区位于广西宾阳县东部（图1），地处东经109°02′～109°18′、北纬23°04′～23°20′之间地带。区内有铁路以黎塘为枢纽，北接柳州，西连南宁，东南通达贵港、湛江。公路交通网纵横交错，柳南高速公路呈南北向穿越本区，南捂高等级公路以东西向经过本区，交通便利。岩溶区分布面积占土地面积的66.86%，地形地貌为岩溶孤峰平原和岩溶丘陵地带。地处北回归线以南，属南亚热带季风气候区，年平均气温21.0℃，7月份气温最高，可达40.0℃，1月份是最冷月，最低气温为0.5℃。黎塘年降水量为1200～2000mm，多年平均降水量为1584mm，年内各月份降水量分布不均，多集中在5～9月份，约占全年降雨量的76%以上。

图1 黎塘示范区交通位置

区内以新埠江为主干河流，全长25km，属珠江流域红水系红水河流域清水江一级支流的次级河流，平均水力坡度3‰，由北东向西南转向北汇入清江。除主干流外，有细江支流为间歇性河流，枯水年份一般在11月至次年3月断流。主干流河流平水期流量约为4～6m³/s，主要补给源为大气降水和地下水。

示范区地势开阔平坦，基岩地层岩性为泥盆系—石炭系的碳酸盐岩，地下岩溶极为发育。地下水位埋深一般小于10m，年可利用资源量25.15×10⁴m³/a·km²，主要用于黎塘镇工业和居民生活。区内水利工程老化，且多已废弃，农田用水多为农民自行抽取新埠河水进行灌溉，且多为漫灌方式，水资源利用效率很低。距河道较远的地带则为“望天田”和旱地，干旱缺水问题严重。

1.2 地质环境

本区岩溶含水层由泥盆系下统郁江组上段至石炭系上统的碳酸盐岩组成，非岩溶区主要分布寒武系至泥盆系下统郁江组下段的碎屑岩，部分地段近地表浅部分布有白垩系碎屑岩，局部分布厚1～10m的第四系。本区地下水主要赋存空间为碳酸盐岩溶洞管道—裂隙介质。

该区主要分布灰岩、白云岩，构造裂隙发育，根据岩性、构造、岩溶发育程度及水文地质现象等资料，含水岩组分为富含水层、中等含水层、弱含水层、相对隔水层。富含水层包括马平组灰岩、大塘阶灰岩夹白云岩、融县组下段灰岩、东岗岭中段灰岩夹白云岩；中等含水层为黄龙组灰岩白云岩、融县组上段白云岩、东岗岭上段、下段灰岩白云岩；弱含水层为莲花山组粉砂岩及榴江组上部不纯灰岩夹白云岩；相对隔水层包括榴江组硅质岩、郁江组页岩及那高岭组泥页岩。地下岩溶非常发育，据钻探揭露资料显示，在地下10～88m都有大小不等的溶洞发育，大者达7～17m，为地下水的储存、富集创造了有利条件。

本区在构造上位于广西山字型弧顶内侧，属镇龙山复背斜的北翼。地层走向大致是北东东—南西西，向北西倾斜，倾角20°～40°。由于中部凌村—志广F5断层呈北东东—南西西向一组逆断层的影响，地层有缺失和重复现象。伴随着该组断层产生的北北西—南南东向平推断层，使得中部及西部地层沿走向方向上都发生了不同程度的位移。

从黎塘镇附近点的统计资料看，高角度（50°以上）的张裂隙及剪切裂隙发育，主要是310°～340°、50°～90°两组裂隙。一般宽0.01～0.15m，长数米，可见深0.1～1m不等，多为岩石碎屑及粘土充填。部分裂隙经地下水长期溶蚀作用后，相互连通成为富水的岩溶通道。

受构造、地层控制，东南面是由中下泥盆统碎屑岩系组成的低山丘陵，标高250～650m，沟谷呈扇形向北西、北东发育，季节性有水外流，补给平原区。东部为中泥盆统至石炭系碳酸盐组成的峰林谷地，标高210～320m，基岩裸露，其间有洼地及漏斗发育，是大气降雨补给地下水的主要地带。西部、北部为孤峰平原，平原标高90～105m，覆盖层较厚。北部的平原间有一上泥盆统榴江组硅质岩组成的局部隔水层，呈北东—南西向延伸，阻隔黎塘平原地下水径流区的水力联系，形成了南部林山—白水塘富水段和北部鸦乌—石龙富水段。

2 岩溶地下水的蓄积条件

2.1 岩溶地下水蓄水建造特征

图2 黎塘地区岩溶含水层电测解译密度分布图

（据广西水文地质工程队黎塘地区电测资料编绘）

黎塘地区处于广西山字形构造前弧，主控构造为新华夏构造体系。随着中-新生带的区域构造演变，形成以NNE或NE向与NWW或NW向的两组构造控制下的碳酸盐岩单斜储水建造。岩溶含水层中溶洞和溶蚀缝隙的发育与两组构造密切相关，溶蚀洞缝的发育方向与构造裂隙展布方向相近。本区岩溶管道或地下河多沿NNE或NE向断裂带或地层接触带发育，形成地下水自北东向南西运移的主径流带，而NWW或NW向溶蚀裂隙则往往成为区域地下水向主径流带汇集的主要途径。地球物理探测结果表明，岩溶发育带具有较低的视电阻率，在黎塘地区相对较低的视电阻率地带，除了沿主要断裂带展布外，同时与本区的两组构造裂隙的岩溶化密切相关，在区域上形成网络状格局（图2），由此构成岩溶地下水的蓄积和运移网络体系。

在垂向上，地下水储存空间的分布，取决于不同深度的岩溶发育程度，受区域侵蚀基准面的影响，据钻探资料分析，孤峰平原区，基岩埋深一般4～9m，局部裸露^［3］。地下岩溶随深度可分为强发育带，发育深度小于20m；较强发育带的深度为20～60m；中等发育带的深度为60～90m；岩溶弱发育带在90m之下。可见，本区岩溶水主要赋存于地下60m以内的岩溶含水介质空间。

2.2 岩溶水动态

观测结果表明，岩溶水系统中自补给区到径流区至汇水排泄区，地下水的埋藏深度变浅，地下水位的变化幅度变小（见下表）。岩溶平原区地形起伏平缓，一般3～5m，即使与水位变幅叠加，该区域的枯季地下水埋深一般小于10m，多在2～6m，降雨后水位变化滞后时间短。丰水期地下水出露地表，形成溶潭、凌或岩溶湖、季节性泉水，为推广浅井灌溉技术奠定了物质基础。

黎塘新埠江流域岩溶地下水动态观测结果表

注：为2004年丰水期至2005年枯水期观测结果。

2.3 岩溶含水层的调蓄功能

如前所述，岩溶平原区表生带岩溶发育强烈且相对均匀，岩溶管道多呈网络状；中层岩溶带未充填洞穴和管道十分发育，侧向水流通畅。经过长期发育演化，岩溶平原岩溶系统内部结构有序度已达到最佳状态^［4］。在本区主要表现为：岩溶水系统的径流排泄区具有孤峰平原特征，岩溶平原面起伏高差小，一般2～6m，接近水平的二维平面；地表和地下水文网的流域面积和水流方向已趋向一致；平原区地层的夷平化程度，与其含水性能和形成地下暗河的性能好坏相对应，强岩溶含水层在地表已基本被夷平，仅遗留极个别孤峰。岩溶储水建造由岩溶化强的溶洞管道—裂隙介质构成，具有较均一的地下水导储网络，宏观上起着汇聚和储存地下水的作用。

根据钻孔揭露情况，岩溶发育具明显垂直分带性（图3），浅层（表生）岩溶带、中层溶洞带和深层溶洞带，其深度界线大致在地面之下20m以内、20～60m和60～90m，在90m以下岩溶发育微弱。①浅层岩溶带（0～20m段）以溶沟、石牙、漏斗为主，溶隙宽大，多与浅部风化裂隙重叠，溶洞管道发育，总岩溶率高，但充填强烈。②中层溶洞带（20～60m段）平均总岩溶率下降，但空洞率增大至4.5%，以充水的溶洞、溶缝为主。洞穴形态的特点之一是串珠状发育，即由较宽阔的洞穴和相对狭窄的喉结相间组成，喉结的瓶颈效应限制着表生带碎屑物质下移，从而形成充填程度较低的中层溶洞带。由于岩溶发育程度相当高，洞穴管道连通性好，侧向水流通畅。③深层溶洞带（60～90m段）对该深度段岩溶研究程度低，洞穴管道主要沿大型近直立的结构面（岩性或构造）发育，管道的孤立性表现渐趋明显，岩溶发育不均一性加强。

图3 黎塘地区溶洞发育垂直分带

（据广西地质局贵县幅1/20水文地质调查报告修改）

从钻孔抽水试验可知，含水层释放的水量实际上表示岩溶含水空间充填物质——水、气交换，对于浅埋藏、开放型的含水层岩溶介质空间，当所含水分析出并充气时，它就具有再充水的功能。由上述可知，本区岩溶含水层厚度可达90m，较强岩溶带发育深度达50～60m，而自然条件下的年际水位变幅一般小于10m，可见自然条件下，岩溶含水层以充水为主，含水介质空间的水、气交换只占用了约20%岩溶空间，仍具有很大的调节潜力。

根据本区钻孔抽水试验结果分析，浅层岩溶带和中层岩溶带平均给水度分别为0.022、0.015。对浅层岩溶带而言，相当于每米厚度有22mm水柱的调蓄能力；20m厚的浅层岩溶带整体调蓄能力相应为440mm（相当于44万m³/km²），相当于当地年平均降雨量（1584mm）的27.8%，表明具有较强的地下水调蓄的能力，水位下降1m，形成的调蓄空间达2.2×10⁴m³/km²。

2.4 岩溶地下水资源状况与开发潜力

黎塘新埠江地下水系统是一个具有边界完整封闭、相对独立的补给、径流、排泄水流循环系统，岩溶含水介质具有溶蚀管道-裂隙特征，岩溶储水建造接受大气降水和系统内非碳酸盐岩地区地下水的侧向补给。

根据多年平均降水量计算，黎塘新埠江地下水系统的降水资源量为6.50×10⁸m³/a，该区多年平均径流总量3.18×10⁸m³/a，水库蓄水量0.062×10⁸m³/a，地下水系统的天然资源量为（1.65～1.68）×10⁸m³/a，地下水可利用资源量为0.69×10⁸m³/a，探明可采资源量0.44×10⁸m³/a。

目前，该区地下水开采，主要用于生活饮用、工业生产及农田灌溉，地下水开采已形成了一定规模，主要集中在黎塘镇人口、工业密集分布区，开采方式以机井为主，少数挖大口井或直接提取天然岩溶水点的地下水。据调查统计，全区仅以机械抽取（2002年）地下水的开采量达0.082×10⁸m³/a，其中生活饮用水约占47.4%，工业生产用水占32.8%，农田灌溉用水占19.8%；利用民井分散取水方式，用于农村人、畜供水的地下水开采量达0.062×10⁸m³/a，每年地下水开采量共计0.144×10⁸m³/a，占探明地下水可采资源量的32.7%。地表水开采量0.73×10⁸m³/a，其中生活和工业用水占21.5%，农业用水占78.5%。

由上所述，黎塘新埠江流域地下水系统的降水资源总量多年平均达6.50×10⁸m³/a，平均年径流量3.18×10⁸m³/a，其中地下水天然资源量为（1.65～1.68）×10⁸m³/a，探明的地下水可采资源量0.44×10⁸m³/a。目前已开采的地表、地下水量为0.908×10⁸m³/a，占平均年径流量的28.55%；已探明地下水资源中还有2/3未利用，可见该区的地表、地下水资源仍具有较大的开发利用潜力。

3 岩溶平原区水资源有效利用措施

黎塘镇耕地面积5267hm²，其中水田3267hm²，旱地2000hm²。现有水库的总库容803万m³，电灌站总装机容量120万kW，设计总灌溉面积367hm²。由于水库工程老化失修、干渠及配套设施水毁渗漏，没能发挥应有的灌溉效益，致使367hm²保水田变成单造田，有647hm²水田改成旱田。每年缺水量为340万m³。研究区内，地下水与地表水水力联系密切，本区地表水和地下水为一个不可分割的系统，开发利用地下水应上下统筹考虑。因此，地表水与地下水合理安排，才能做到有效地合理地利用水资源，提高防旱抗旱能力，保障水资源的持续利用^［5］。

3.1 地表、地下水联合开发，强化地下水防旱抗旱功能

水系统的物质循环，最重要的是水的循环，大气降水、地表水、地下水三者之间在一定尺度空间下产生水量的交换和运移。地表水与地下水通过岩溶裂隙、管道相互转化，并且随季节而变化。枯水期，地下水补给地表水，成为河道的基流；洪水期，地表水通过岩溶管道倒灌，补给地下含水层，使地下水位升高^［6］。而岩溶水系统的地下储水介质空间是有限的，降水补给量超过其储集能力时，地下水溢出地表，通过地表径流排出系统。在枯水季节，大气降水急剧减少，区内新埠江地表水均由地下水排泄所补给，上游支流随着地下水位下降河道干枯、断流。这段时间是该区旱情高发季节，地表水资源不足，地下水资源是农业生产的唯一供水水源。在此条件下，开展地表、地下水联合开发，地表水采取泵站提水，地下水则兴建与灌渠或耕地配套的浅井群网，建立水田-旱地复合灌区。在旱象发生时或枯水季节，采用浅井抽取地下水，保障农田和旱作蔬菜、瓜果生产供水。

3.2 充分开发利用岩溶地下含水层的调蓄功能

岩溶平原区地形平坦，地下水埋深较浅，天然露头较少。地下水分布的基本特征是东北部峰林谷地区地下水埋深较大，多在10～15m。天然露头以溶洞、竖井为主，在和吉一带向峰林平原过渡区，地下水天然露头以溶井、溶潭（凌塘）为主。黎塘一带以孤峰平原为主，地形平坦开阔，除见到一些溶潭外，河流两岸可见到岩溶泉、地下河出口，地下水埋藏浅，多在2～8m，地下水的基本运动规律是以峰丛山区为补给区，峰林平原为径流区，孤残峰平原则为溢出带。如前所述，受区域排泄基准面控制，钻孔揭露本岩溶平原区的岩溶含水层厚度可达90m，较强岩溶带发育深度达50～60m，而自然条件下，随季节变化从含水层中排出地下水而形成的调蓄空间只在地面以下的8～10m之内，可见对于整个岩溶含水层来说，含水层的调蓄功能只发挥约20%的作用。

根据岩溶含水介质系统调蓄功能分析结果，如果抽取地下水，使得水位多下降1m，形成的调蓄空间达2.2×10⁴m³/km²，本地下水系统内岩溶平原区面积约115km²，地下水开采增加1m的降深，可以多取水253×10⁴m³，相当于增加2个小（一）型水库。而所需补充的水量仅为本区径流资源量的8‰或地下水可开采资源量的3.7%。

3.3 科学布井，合理开发浅层岩溶水资源，规避地质灾害风险

根据岩溶平原区岩溶发育规律和地下水系统介质结构特征，按照地下含水层的管道-裂隙网络兴建浅井灌溉体系，采用浅井、大口井等开发方式，解决旱片灌溉用水。分散布井，开发浅层地下水，具有规模小、投资省、见效快等特点。同时，可以避免水源区局部形成大降深，地下水位强烈变化，有利于激发地下含水层的调蓄能力和地下水回补，可以避免岩溶塌陷产生所造成的危害。

3.4 推广节水技术，提高水利利用率

岩溶平原区耕地面积广、人口密度大，水资源供需矛盾突出。农业用水量占水资源总量的2/3，现有农田水利工程大部分于20世纪五、六十年代建设，设计标准低，运行时间长，输水渠道年久失修，田间配套斗、支渠不全或破损、渗漏严重，水利有效利用率低，有效灌耕比低于30%^［6］，平均灌溉水有效利用率仅在40%左右。因此，必须坚持开源与节流并重的原则，在重视兴建新水源工程的同时，加强节流、节水水利工程建设，推广节水农业技术，提高抗旱能力。主要包括①灌区节水灌溉渠道网络配套工程，健全灌区斗、支渠防渗渠道系统，提高供水利用率，增加有效灌溉面积。②旱地节水灌溉工程，采用喷灌、管灌、滴灌技术，解决甘蔗、蔬菜、果园灌溉。旱地分布区往往是地表水利工程的水尾区，灌溉水源多采取地下水，其供水成本较高。通过旱地种植园区建设，引进高效优质作物品种，采用节水灌溉，提高单井灌溉面积和供水增值率，以获取更大的经济效益。③农艺节水技术推广，采用地膜种植技术，解决春、秋季节降水不足，防止强烈蒸发，保水保肥，保障作物生长；引进耐旱新品种，针对本区秋旱频率高、旱象严重的特点，选育或引进成熟早或生长期短、适应性强的优质作物品种，避免旱象影响的同时获得好的生产效益；调整种植结构，改两季水田种植为水旱交替种植，改善秋季耕作需水与供水资源的矛盾，水稻种植安排在雨季，降水资源丰富，引进高产优质品种，保障粮食生产；旱作种植蔬菜、瓜果等生长过程中不需要短时间大量供水的作物，可充分利用地下水含水层的调蓄供水功能，从时间上调整水土资源配置，达到防旱抗旱效果。

4 水资源有效利用示范

在示范区的核心示范片——吴江村，开展地表、地下水联合开发与浅层地下水含水层调蓄示范。该村处于岩溶平原区，发育季节性地表河溪，河床到地面2.5～3.5m，是本区农田供水的主要水源。据访，一般年份断流2个月左右，枯水年份9月开始流量剧减，11月中旬至次年3月初断流。因此，秋冬农业生产依赖于地下水源供水，岩溶含水层为石炭系下统夹薄层泥灰岩的中厚层白云质灰岩、白云岩、灰岩，富水程度中等，为岩溶管道-裂隙水。地下水埋深0.5～6m。设计开展地表、地下水联合开发，地表水采取泵站提水，地下水则兴建浅井群网，建立水田-旱地复合灌区。

该示范片现有人口3370人，有耕地面积354hm²，其中水田137hm²、旱地217hm²，项目实施以来，先后投资320万元，修建一个地表水提水站，配套建设6000m的三面光防渗引水渠道；开挖六处地下水浅水井，修建一个100m³的蓄水池和约27hm²的管灌管网，确保了农田的正常灌溉。实现有效灌溉面积233hm²，从而彻底地改变了该村以往“靠天吃饭”的状况。在此基础上，开发20hm²的经济果林示范基地和167hm²优质蔬菜基地，农业种植形成了水稻、蔬菜、玉米、糖蔗、水果的多元结构。通过示范工程项目的实施，并不断地引进新品种、新技术，并以特色品种注册了“桥美萝卜”品牌。由于改善水源和灌溉条件，2004年种植白萝卜、胡萝卜200多hm²，平均产量52500kg/hm²，比2001年增产40%，家家建起了“萝卜楼”；玉米平均产量6750kg/hm²，比2001年增产50%。通过水资源有效利用开发示范，使该村委的农业经济发展较快。2004年农民人均纯收入2302元，比2001年增加682元，年增长率达14%。

5 结论

岩溶平原区发育地表和地下水网同时并存的双层水文网。因旱期盆地抬升与后期排泄基面下移，岩溶水向下切蚀形成地下河道，与谷地表面地表河网构成双层排泄系统。雨季河水位顶托，盆地地下水位上涨，埋深仅0.5～1m，甚至溢出地面与地表河相连。旱季，地下水回落，地表尚有一定降雨径流，形成间隔5～8m的双层排泄。最枯季节，地表河断流干涸。地下水沿岩溶管道、裂隙运移排泄。该区NE断裂构造和NW向挽近期构造裂隙十分发育及岩溶化也较为强烈，为地下水的赋存提供了良好的空间；受排泄基准面控制水力梯度很小，径流缓慢。地下水埋层浅、回补快、水质优，开发条件优越。近期年开采量不足总量的5%，应加大地表、地下水联合开发力度，充分发挥岩溶含水层的调蓄功能。

采用浅井、大口井等开发方式，属微型水利，群众有建设能力，地下水开发具有规模小、投资省、见效快等特点。在干旱区建设供水系统，按照地下含水层的管道-裂隙网络兴建浅井灌溉体系，解决旱片灌溉用水，供水保证率和利用率高。可以通过行之有效的“以奖代补”政策等刺激措施，实行“谁建设、谁拥有、谁管理、谁受益”的优惠政策发动群众兴建，以降低投资风险和管理风险，形成规模化效益。但地下水开发应适度进行，原则上控制在可采资源量的75%，即年开采规模0.52×10⁸m³以内，可大大缓解农业灌溉、中小型企业生产用水和农村生活用水的矛盾。从该区水文地质环境条件看，不宜过分集中开采地下水，避免出现降落漏斗，发生地面塌陷等地质灾害问题。

参考文献

［1］金典慧，魏文达，何素萍.广西21世纪初期水资源可持续利用对策［J］.广西水利水电，2002.（1）：4～7

［2］朱琰.水与发展［M］.北京.地质出版社，2004.26～29

［3］徐建华.浅析黎塘镇地下水资源的开发利用［J］.广西地质，2000，13（2）：51～54

［4］陈伟海，张之淦.峰林平原区岩溶含水层特征与调蓄功能［J］.中国岩溶，1999，18（1）：19～27

［5］夏日元等.西南岩溶区地下水资源可持续利用对策［J］.中国人口资源与环境，2003，13（1）：81～85

［6］光耀华.广西岩溶地区水资源可持续开发利用研究［J］.工程地质学报，2001，09（04）：418～424

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