重庆市涪陵区山窝岩溶缺水区水文地质条件及开发利用建议

陈思燕 徐高海

摘 要：重庆市涪陵区山窝岩溶缺水区主要岩溶含水层为下三叠统嘉陵江组，相对隔水层为大冶组五段，地下水类型为纯碳酸盐岩裂隙溶洞水和不纯碳酸盐岩裂隙溶洞水，以大气降水为主要补给方式，属中性较软至微硬重碳酸钙型地下淡水。地下水资源较为丰富，但分布不均匀，造成部分地区缺水、部分地区水量过剩，并依据实施成井钻井情况提出了开采利用方案和保护措施。

关键词：水文地质条件;开发利用建议;岩溶缺水区

1 区域地质背景

本区位于重庆东南部涪陵岩溶山区，大耳山背斜西翼。受构造与岩性控制，区内山脉发育方向与构造线方向一致，整体东高西低，东陡西缓，属亚热带湿润季风气候，主要的河流有乌江、麻溪河、后溪河等，年降水量为800.5～1 363.4 mm，多年平均降水量為1 083.0 mm[1-2]。

本区处于扬子准地台重庆台坳万州凹褶束内，位于大耳山背斜的西翼，发育北北东和南北向断层。主要出露二叠系栖霞组、茅口组、龙潭组和长兴组，以及三叠系大冶组、嘉陵江组和巴东组，以泥质灰岩、灰岩、含燧石团块灰岩、含生物碎屑灰岩、生物碎屑灰岩、白云岩、白云质灰岩为主。

2 岩溶水文地质条件

2.1  水文地质特征

2.1.1  含水层与隔水层

本区岩溶含水层组划分为纯碳酸盐岩岩组、不纯碳酸盐岩岩组两类。前者主要为下三叠统大冶组、嘉陵江组等，以灰岩、白云岩、白云质灰岩为主，岩溶强烈发育，落水洞、溶洞、暗河等岩溶形态广布;后者主要为中三叠系巴东组，以页岩、泥岩、粉砂岩夹灰岩、泥灰岩为主，暗河、溶洞甚少，岩溶发育差[3-4]。

相对隔水岩层主要为大冶组五段页岩，厚二十余米，呈条带状分布。

2.1.2  地下水类型

本区可分为纯碳酸盐岩裂隙溶洞水和不纯碳酸盐岩裂隙溶洞水两种主要地下水类型。前者分布最广，主要为下三叠统灰岩、白云岩及其间的过渡性岩石类型，岩溶发育，岩溶地下水丰富，是区内富水性最好的一种地下水类型，并以岩溶管道、裂隙为含水介质;后者地下水水量较贫乏，主要为中三叠统巴东组页岩、泥岩、粉砂岩夹灰岩，并以岩溶裂隙为主要含水介质。

2.1.3  地下水的补给、径流、排泄条件

区内降雨丰富，地下水主要补给源为大气降水，其次在有利部位可接受河流补给，并受地貌、岩性和构造的控制和影响。

区内出露大面积碳酸盐岩，岩溶发育，补给面积大，汇水条件好。地下水补给有两种方式：通过溶孔、溶蚀裂隙漏斗、落水洞、小洼地等岩溶地形直接接收大气降雨;由地表溪流通过进水溶洞注入补给。

区内地下水总的流向是由北东至南西向乌江切割处径流，径流形式主要有脉流、隙流和管道流3种，并与地表水互有补给、互相转化。

2.2  岩溶流域

区内地下暗河有两条，即山窝三叉河地下河和大坡地下河。岩溶大泉多为岩溶管道水，有较大的汇水面积或形成明显的地下水系，出口多有集中排泄特点。表层岩溶泉水表层岩溶带的深度不大、流量不大，但调蓄功能较强，在居民分散地区，充分利用表层岩溶泉是解决当地严重干旱缺水的根本途径。

2.3  水化学特征

通过收集以往的水质分析结果和本次工作可知：本区水化学类型以重碳酸钙型为主、重碳酸钙镁型为辅;地下水pH为6.94～7.65，属中性水;矿化度为0.196～0.452 g/L，为淡水;总硬度（以CaCO3计）为0.183～0.430 g/L，为较软至微硬水。

3 地下水开发利用现状

岩溶地下水资源较为丰富，岩溶泉及表层岩溶泉分布较多，分布范围广，利用较为广泛，但农民居住较为分散，岩溶泉的分布也不均匀，造成部分地区缺水、部分地区水量过剩。

区内共有暗河主管道两条，即大坡地下河和山窝三叉河地下河，前者开发利用量不足其流量的1/6，后者超过其流量的1/2。部分岩溶泉利用条件较好，以蓄、引为主。查区共有岩溶泉51个，已开发利用42个。表层岩溶水排泄点分布较多，多数是村民的主要供水水源。查区共有表层岩溶泉87个，已利用74个。

总之，本区所需水资源大多来自地下河、岩溶泉、表层岩溶泉的开发利用，由于大多数岩溶泉、表层岩溶泉水量受季节性影响较大，而且当地养殖业、农业快速发展，现阶段的水资源开发利用量已不能满足其需求，水资源短缺问题已成当地社会、经济发展的主要障碍。

4 开发利用方案

本次工作共实施钻孔7口，累积进尺965.0 m。其中，未成井有两口，有供水意义的钻井有5口，成井钻井试验累计涌水量470.02 m3/d，可供1 600人的生活用水。

4.1  开发利用方案建议

本次工作调查钻井试验最大降深为7.5～79.5 m，涌水量为51.93～145.84 m3/d，推荐最大允许开采量为52.00～219.50 m3/d，建议开采时水量为36.00～ 145.00 m3/d，单井可解决200～400人的饮水问题，并建议开采降深控制在10.0～46.0 m，具体钻井情况如表1所示。各地区所需潜水泵电机功率为1.1～3.0 kW，额定电流为6.2 A，输水管直径为15 mm，静止水位在2.4～72.9 m，水泵下入深度在20.0～110.0 m，详细情况如表2所示。

4.2  保护区设置建议

本区均为岩溶裂隙水，补给层位均为下三叠统嘉陵江组一段。建议各钻井设置3层水源保护区（见表3）。

第一严格保护区，位于钻井外围15.0 m范围内，设置隔离墙，取水点建封闭式建筑物，由专人管理，严禁人类工程活动，防止地下水污染。

第二限制保护区，位于钻井外围30.0 m范围内，不得设置居住区、工厂、厕所、水坑，不得堆放垃圾、废渣或铺设污水管道等，严禁大量使用农药、化肥等，严禁出现破坏水源地水文地质条件的人类工程活动。

第三检查保护区，查区地下水由北向南径流，依据以往经验，南北向为3倍钻井最大降深影响半径，东西向为两倍钻井最大降深影响半径，并避免钻井布置、污水排放等。

5   结语

本区主要岩溶含水层组为下三叠统嘉陵江组，相对隔水层为大冶组五段;地下水类型主要为纯碳酸盐岩裂隙溶洞水和不纯碳酸盐岩裂隙溶洞水，以大气降水补给，并以脉流、隙流和管道流3种形式径流;水化学类型以重碳酸钙型为主、重碳酸钙镁型为辅，属中性较软至微硬淡水。

岩溶地下水资源较为丰富，岩溶泉及表层岩溶泉分布较多，分布范围广，但居住分散和岩溶泉分布不均匀造成部分地区缺水，部分地区水量过剩。

依据有供水意义的5口钻孔的实际情况，提出了开发利用和保护方案。

[参考文献]

[1]蒲俊兵.重庆市地下河发育、分布的控制机制及水文地球化学区域特征研究[D].重庆：西南大学，2011.

[2]胡伟，吕玉香，周军，等.重庆市渝东南岩溶地区缺水现状及其对策分析[J].科学技术与工程，2012，12（15）：3788-3791.

[3]韦开行，王秋艳，李好.渝东南岩溶缺水区水文特征及研究—以秀山县官庄为例[J].西安文理学院学报（自然科学版），2019，22（3）：102-108.

[4]成盛.基于生态需水保护的山岭隧道地下水限排研究[D].重庆：重庆大学，2016.