梁國軍，陳海武

（廣西壯族自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院，南寧 530023）

[關(guān)鍵字] 巖溶水；允許開采量；可行性分析；左江流域

0 引言

廣西巖溶分布廣泛且類型多樣，巖溶水資源普遍服務(wù)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、城市與農(nóng)村供水，或應(yīng)對極端氣候產(chǎn)生的干旱等。認清水資源的形成、演變趨勢和動力機制，能使其更好地發(fā)揮社會服務(wù)功能[1]。廣西巖溶地區(qū)已查明地下河445條，其分布受地質(zhì)、地貌條件控制。開發(fā)利用方式主要為出口建壩蓄水，天窗提水，地下河堵洞成庫，堵截地下河引水發(fā)電，建地表、地下聯(lián)合水庫[2]。重視地下河開發(fā)與分散找水打井相結(jié)合是改善巖溶石山地區(qū)干旱缺水的重要途徑之一，旨在提高巖溶地下水開發(fā)利用科學(xué)化[3]。根據(jù)地質(zhì)條件、巖溶發(fā)育特征、含水介質(zhì)、賦存及水動力等條件，劃分其巖溶地下水系統(tǒng)。結(jié)合含水層富水性，分別采用降水入滲系數(shù)法、容積法和枯季徑流模數(shù)法對地下水天然補給量、地下水儲存資源量和可開采資源量進行評價，研究結(jié)果可為巖溶地下水的開發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)[4]。

根據(jù)中國地質(zhì)調(diào)查局部署，2017年廣西壯族自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院開展了“左江巖溶流域崇左幅1∶5萬水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查”項目，筆者參與了該調(diào)查工作，并在此基礎(chǔ)上撰寫此文，以供參考。

1 左江流域崇左幅位置及范圍

左江流域崇左幅為一個標準的1∶5 萬圖幅，處于左江流域的中部，位于廣西西南部，行政上大部分屬于崇左市江州區(qū)管轄，小部分屬于崇左市寧明縣管轄。南憑鐵路、南友高速公路從北東往南西貫穿整個工作區(qū)，崇左至南寧、大新、寧明、憑祥、扶綏、龍州等地均有主要縣道相連通，鄉(xiāng)村間有村級公路相連，交通便利。工作區(qū)范圍總面積475.75 km2。其中巖溶區(qū)面積451.95 km2，非巖溶區(qū)面積23.8 km2。

2 左江流域崇左幅巖溶水系統(tǒng)劃分

2.1 巖溶水系統(tǒng)的劃分方法

（1）工作區(qū)屬西江水系的左江水系。按地表水系統(tǒng)的劃分方法，珠江為一級水系統(tǒng)，西江為二級水系統(tǒng)，左江為三級水系統(tǒng)。本工作區(qū)主要位于左江中游西北岸和東南岸以及工作區(qū)西北面黑水河下游段，為四級水系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上進一步劃分地下水五級子系統(tǒng)。

（2）在碳酸鹽巖分布區(qū)，根據(jù)巖溶含水層的空間分布特征和巖溶水的補給、徑流、排泄條件，可劃分為地下河系統(tǒng)、巖溶泉系統(tǒng)和基巖分散流系統(tǒng)?；谒Y源評價的需要，為避免空間上的重復(fù)計算，本次系統(tǒng)劃分對表層巖溶泉系統(tǒng)不單獨劃分。

（3）非碳酸鹽巖地層分布區(qū)一般成山或成嶺，為天然地下水分水嶺，可認為是地下水系統(tǒng)的天然邊界。因此，該區(qū)地下水系統(tǒng)的劃分主要參照地表水系統(tǒng)的劃分方法。另外，對部分面積較小、流量較小、調(diào)查精度較低的地下水系統(tǒng)進行合并處理。

（4）受地形地貌特征的影響，碳酸鹽巖分布區(qū)以峰叢洼地地貌為主，其地下水分水嶺不明顯。因此，在系統(tǒng)邊界的確認過程中，主要采用面上水文地質(zhì)測繪和示蹤試驗等多種手段相結(jié)合的調(diào)查方法。在地下巖溶管道不明顯、未進行示蹤試驗的裸露型碳酸鹽巖峰叢洼地區(qū)，主要借助洼地底部高程分析方法以及根據(jù)野外調(diào)查水位資料編繪的巖溶地下水等水位簡圖來確定地下分水嶺界線。

（5）在五級水系統(tǒng)的劃分基礎(chǔ)上，以地下水排泄特征對地下水系統(tǒng)進行歸類。將工作區(qū)地下水系統(tǒng)劃分為巖溶地下河系統(tǒng)（I）、巖溶大泉系統(tǒng)（II）和分散流系統(tǒng)（III）3個大類。

2.2 巖溶水系統(tǒng)劃分結(jié)果

根據(jù)以上劃分原則，將工作區(qū)分為左江東南岸和西北岸以及黑水河下游段3 個四級地下水系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上進一步將工作區(qū)分為20 個五級地下水系統(tǒng)，即劃分出：5個地下河系統(tǒng)、1個巖溶泉系統(tǒng)和14個分散流系統(tǒng)。為了為區(qū)內(nèi)水資源評價服務(wù)，將工作區(qū)內(nèi)所占面積比例較大，但尚不完整的地下水系統(tǒng)，結(jié)合區(qū)域1∶20 萬水文地質(zhì)調(diào)查資料補充完整，但位于區(qū)外的面積另行計算。如果區(qū)內(nèi)僅僅為某個地下水系統(tǒng)的一小部分，則當分散流處理，待完成周邊圖幅的水文地質(zhì)調(diào)查后再進行計算。根據(jù)上述原則，本次工作區(qū)為崇左幅1 個1∶5 萬標準圖幅的面積，共計475.75 km2。各個五級水系統(tǒng)空間接觸關(guān)系具體劃分見圖1，其空間規(guī)模見表1。

表1 工作區(qū)五級地下水系統(tǒng)中劃分結(jié)果一覽表

圖1 地下水系統(tǒng)分區(qū)圖

工作區(qū)內(nèi)分布有5.75 km2的合山組鐵鋁巖，構(gòu)成相對隔水層，為良好的系統(tǒng)邊界。5 個地下河子系統(tǒng)的基本特征是以局部分水嶺為界，地下水主要通過地下河出口集中排泄，局部以巖溶泉的形式排泄。銀林山莊巖溶大泉子系統(tǒng)的基本特征是以局部分水嶺為界，地下河管道不明顯，地下水主要賦存在裂隙溶洞中，以巖溶大泉形式集中排泄，主要借助地下水流場圖以及洼地底部高程圈定出泉域范圍。其余14 個分散流子系統(tǒng)的基本特征是地下河管道不明顯，地下水主要賦存在裂隙溶洞、風(fēng)化裂隙、構(gòu)造裂隙中，以分散流的形式排泄，地下分水嶺與地表分水嶺基本一致。

3 巖溶水資源供需平衡分析

3.1 供需平衡分析依據(jù)

（1）生活需水。區(qū)內(nèi)缺水人口多在農(nóng)村，人均生活用水量按習(xí)慣標準0.1 m3/d計。

（2）農(nóng)業(yè)需水。區(qū)內(nèi)農(nóng)業(yè)需水主要是灌溉用水，據(jù)當?shù)厮块T定額標準，每畝水田用水量定額為750 m3/a，旱地250 m3/a。

（3）現(xiàn)狀用水。據(jù)開發(fā)利用情況，統(tǒng)計各水點開發(fā)利用水量，將各巖溶水點開發(fā)利用水量作為現(xiàn)狀開采量。

（4）缺水耕地。工作區(qū)耕地缺水情況則根據(jù)《巖溶地區(qū)農(nóng)業(yè)缺水現(xiàn)狀及其對策》中的旱片范圍結(jié)合本次實地調(diào)查圈定。

（5）水資源需求。主要考慮工作區(qū)內(nèi)缺水耕地灌溉需水量及缺水人口的生活需水量。

3.2 供需平衡分析

為了便于分析水資源供需平衡情況，在這里以巖溶水子系統(tǒng)（見圖1）為單元，分別統(tǒng)計各系統(tǒng)內(nèi)巖溶水的可利用量（灌溉及居民用水）及巖溶水需水量（農(nóng)田及居民生活），從而計算出各個系統(tǒng)單元內(nèi)巖溶區(qū)的缺水耕地面積。通過統(tǒng)計巖溶水現(xiàn)狀開采量后可得出巖溶水剩余允許開采量，再進行巖溶水供需平衡分析，以了解開發(fā)利用巖溶水解決干旱缺水的可行性及保證程度，分析結(jié)果見表2。

從表2可知，各系統(tǒng)巖溶水開采程度普遍較低，除包村地下河系統(tǒng)外，其它系統(tǒng)現(xiàn)狀開采量一般占可采量的15%以下。針對各水系統(tǒng)存在的人畜飲水困難及耕地干旱缺水，假設(shè)都利用巖溶水解決的前提下，人畜飲水及干旱耕地灌溉總需水量為3 170.08萬m3/a，占剩余允許開采量的87.11%，基本可以滿足需求。但是巖溶水的分布具有不均一性，從各個水系統(tǒng)看，如果完全靠巖溶水解決需求，部分系統(tǒng)將會超采，農(nóng)田灌溉需考慮用地表水來解決。由于地下水有一定的雨季補旱季、豐年補欠年的均衡調(diào)節(jié)能力，故用枯季徑流模數(shù)法計算地下水允許開采量，然后在此基礎(chǔ)上計算的可采資源量極為保守。所以可以在不動用儲存量的基礎(chǔ)上加大豐水期和平水期的地下水開采來滿足需要。

表2 巖溶水供需平衡分析表

4 巖溶地下水開發(fā)利用的可行性分析

4.1 地下河開發(fā)利用的可行性

工作區(qū)內(nèi)發(fā)育5 條地下河，共有3 條地下河出口在工作區(qū)內(nèi)，這5 條地下河劃分為5 個地下河系統(tǒng)。地下河源頭段或上游段管道特征不明顯，出露的巖溶天然水點較少，沿途地下河水開發(fā)利用條件相對較差；中、下游段，巖溶天然水點較多，水位埋深較淺，可直接抽取天窗、溶洞水進行小規(guī)模開發(fā)，開發(fā)利用條件好。

區(qū)內(nèi)地下河出口4 處，其中有2 處位于坡腳或谷地中部，常年有水流出，可以直接引用，或通過簡易的筑壩等工程措施攔截后可以引用，開發(fā)利用條件好。另有2 處地下河出口出露在河邊，因出口與河水相連，受河水漲落影響，不易開發(fā)利用。位于巖溶管道上共發(fā)育有天窗等巖溶水點10處，這些水點呈潭狀、豎井狀、斜井狀等，可以直接裝泵抽水利用，或通過簡單的人工修整后裝泵抽水利用。部分斜井狀巖溶水點，向下傾斜延伸較遠，如果直接裝泵抽水，由于管路較長，易造成水頭損耗，增加抽水成本，可以通過在天窗旁施工鉆孔抽水利用。同時，隨著技術(shù)不斷改良，市場上已有型號多樣、重量輕、楊程高的水泵，使水泵的搬運、安裝、拆卸等更為方便，為開發(fā)利用地下水提供了高效可靠的技術(shù)設(shè)備。

總的來說，區(qū)內(nèi)除了2 個地下河出口與河水相連，不易開發(fā)利用外，另外2個地下河出口及地下河天窗的開發(fā)利用條件較好，開發(fā)利用地下河水是可行的。

4.2 巖溶泉開發(fā)利用的可行性

工作區(qū)內(nèi)發(fā)育了49 個巖溶泉，其中流量大于50 L/s 的巖溶大泉有1 個。巖溶泉主要分布在工作區(qū)中部及西面峰叢洼地區(qū)邊緣的山腳下或是左江邊，目前有11 個巖溶泉點已開采利用，主要用于附近村屯的生活用水。

4.3 分散流巖溶水開發(fā)利用的可行性

工作區(qū)內(nèi)分布有12個分散流系統(tǒng)，主要分布在工作區(qū)的北面、南面和北東面。這些分散流系統(tǒng)在峰叢洼地、峰林谷地、孤峰平原、殘峰坡地、低山丘陵地貌區(qū)均有分布。在北西面一帶的峰叢洼地地區(qū)，出露有較多的溶井、巖溶泉等天然巖溶水點，附近村屯可以直接利用這些天然巖溶水點，也可以通過機井、大口徑井等方式開發(fā)利用南面區(qū)域的裂隙溶洞水，但開發(fā)利用成本相對較高，開發(fā)利用條件較好。

5 結(jié)語

本文結(jié)合現(xiàn)狀農(nóng)田灌溉及人飲缺水等需求，對巖溶水系統(tǒng)進行了水資源供需平衡分析。工作區(qū)內(nèi)巖溶地下水開發(fā)利用程度總體上較低，開采方式主要是蓄、引、抽為主，年總開采量為311.18 萬m3，地下水年總開采量僅占全區(qū)巖溶水可采資源量的7.88%，還有很大的開發(fā)潛力。

工作區(qū)內(nèi)地下河、巖溶泉、溶井、溶潭等較發(fā)育，巖溶地下水富水性以豐富為主，大部分地區(qū)地下水埋深較淺，一般小于30 m，總體上巖溶地下水開發(fā)利用條件較好。