求解西南岩溶地区水资源困局

【阅读提示】我国第三个扶贫日前夕，记者有幸随中国地质调查局等单位的多位专家来到贵州省罗甸县—平塘县进行野外考察。在亲眼目睹石漠化地区独特而恶劣的自然条件、地下河岩溶水开发示范工程的巨大功效之后，记者对专家提出的一系列西南岩溶生态脆弱区水资源环境问题有了更直观的认识，更感慨于地质调查工作在精准扶贫及国家生态文明建设中显现出的基础与先行作用。

 

 

巨木地下河开发示范工程

 

广西都安县三只羊乡表层岩溶水开发与生态恢复示范工程

 

专家考察巨木地下河开发示范工程

 

平塘县石漠化地区

 

云南省断陷盆地类型区岩溶地下水开发利用示范工程

 

1 西南岩溶生态脆弱区主要分布于8个省区，普遍存在水资源环境问题

 

9月26~29日，来自中国地质调查局、国家自然科学基金委员会、贵州省地质矿产勘查开发局、云南省地质调查局、北京大学、南京大学、河海大学等单位的近40位专家学者汇聚贵阳，这一次，吸引他们思索与研讨的是一系列“西南岩溶地区水文地质环境地质重大科学问题”，而更深层次的目标则是——为西南岩溶地区贫困地区寻找可持续发展之路提供智力支撑。

9月27日，记者跟随专家学者前往贵州罗甸县涞阳区董架乡，考察了大小井地下河系统。

本次研讨会由中国地质调查局水环部组织、中国地质调查局地科院岩溶地质研究所主办，而开展大小井地下河系统岩溶水文地质环境地质调查，便是主办单位岩溶所承担的一项重要地质调查工作任务。据项目负责人、岩溶所夏日元研究员介绍，大小井地下河系统以自北向南流的摆郎河为干流，沿途接受20余条单枝状地下河补给，长约85千米，是贵州最大的地下河。地下河系统的出口分大井和小井两处，两者相距400米，地下河水流构成了坝王河的源头，在蚂蚁寨注入蒙江，属珠江水系。地下河平水期流量20~30立方米/秒，枯水期流量6.6 立方米/秒。

近年来，岩溶所对大小井岩溶地下河系统开展了持续的动态观测和综合研究，为岩溶地下水资源的合理开发利用与保护提供了依据。目前，大小井地下河系统岩溶水资源开发利用方式主要包括：在地下河天窗提水引灌及出口处直接引灌，以及山区分散居民利用地下水引水等。现状开发利用量约占大小井地下河系统资源量总数的10%左右，开发利用程度低。

9月28日，专家一行来到平塘县石漠化地区。平塘县位于贵州南缘中部，总面积2815平方公里，全县总人口32.94万。平塘县境内山地居多，素有“八山一水一分田”之说。境内岩溶发育强烈，分布范围广泛，其中岩溶区面积占总面积的 97%。平塘县是贵州石漠化分布较广且程度和类型齐全的岩溶区之一。据最新统计，境内石漠化面积1.72万公顷，占国土总面积的50.4%，其中，中度—强度石漠化面积约6000公顷，主要分布在平塘县中部及中南部的平舟镇及甲茶镇部分地区。

该地区石漠化发生的原因一方面是特殊的岩溶地质和地形、地貌，以及亚热带季风气候条件，导致地表和地下岩溶强烈发育，水土漏失严重，表层蓄水能力差；一方面是人类不合理的土地利用，造成植被退化和生态环境破坏，加速水流流失和漏失的过程，导致石漠化的加剧。近年来，通过珠江防护林、退耕还林、世行等重点生态工程的建设，有力地推动了石漠化治理与生态重建，已经显著改善了当地石漠化地区的自然生态状况。但当地百姓的生计仍存在较大问题，甲茶镇和平舟镇仍有贫困人口4000多人，多集中在严重石漠化区域，由于农作物品种单一，灌溉水源不足，土壤贫瘠，导致产量有限，使得当地群众致富无门。

据专家介绍，大小井、平塘地区存在的水资源环境问题在西南岩溶生态脆弱区普遍存在。

西南岩溶生态脆弱区主要分布于云南、贵州、广西、湖南、四川、重庆、湖北、广东8个省（区、市），岩溶面积78万平方千米。区内总体地势西高东低，海拔从1500~1800米降至200米左右，西部为高山峡谷区，分布峰丛洼地等岩溶地貌；东部为低山丘陵区，分布溶蚀谷地、峰林平原等岩溶地貌；北部为中山区，以侵蚀—溶蚀和构造—溶蚀地貌为主，高程一般为1000~2000米。

受地形、地貌和岩溶条件的控制，西南地区地表水和地下水在空间上分布极不均匀，地表水具有支流少、切割深、坡降大等典型特征，对区域性供水十分不利；地下岩溶含水介质则以管道、大型溶蚀裂隙和溶蚀孔隙为主，具有极高的非均质性和各向异性特征。每年 4~9月为汛期，降水量占全年总降水量的 72%~88%。径流时空分布不均，丰水年和枯水年水量之比达 6~7倍，极易引发洪涝和干旱灾害，水资源环境问题急需解决。

 

2 西南岩溶地区天然水资源量大，开发利用率低，水资源环境方面面临五大问题

 

通过专家介绍，西南岩溶生态脆弱区水资源环境面临的五大问题清晰呈现：

一是受全球气候变化和特殊岩溶地质条件影响，岩溶地区干旱缺水严重，急需开展水文地质调查工作，查明水资源开发利用条件，为居民生活和经济发展提供水资源保障。

2009年秋至2012年，西南地区持续发生严重干旱，仅云南、贵州和广西有1900多万人饮水困难，1亿多亩耕地受旱，直接经济损失 250多亿元。数据显示，截至2010年，贵州全省仍有1299.8万农村人口饮水不安全，其中水质不达标人口9.43万；全省耕地2358万亩，尚有1461.43万亩旱地无水浇灌。

云南历史上一直出现旱灾。1500~1999年间的500年，云南旱灾出现473次，旱灾频率94.6%。2010年，云南旱灾造成2702万人受灾，965万人、619万头大牲畜饮水困难，744条中小河流断流、564座小型水库和7599个小坝塘干涸，农作物受灾4740多万亩。

在广西，饮水不安全人口1780万，无灌溉设施耕地面积4330万亩；万亩以上岩溶旱区共有83片，总面积643万亩，其中干旱片57片共464万亩，既旱又涝26片共179万亩。

二是既旱又涝，洪涝灾害频发，洼地排洪能力不足，岩溶内涝成为农村经济发展的制约因素，急需查明洪涝分布、规模、产生原因，提出洪涝灾害治理措施或方案。

以贵州省为例。贵州各地年降水量的多年平均在850~1600毫米之间，岩溶内涝灾害频繁，具有点多、面广、危害大的特点。根据目前已调查的岩溶内涝灾害的525处，其淹没土地面积30万亩，岩溶内涝灾害规模大多数为300~500亩。易涝区分布在金沙以南—大方以东—织金以北、福泉—黄平—玉屏—铜仁和盘县—兴仁—安龙一带。贵州省目前岩溶内涝洼地的调查精度不高，没有查明水文地质条件，对大多数岩溶内涝洼地的成因和地下管道结构不明，治理存在盲目性。目前的治理工程主要是针对周边山体较为单薄、相邻河谷或沟谷标高低于洼地的岩溶内涝洼地，采用地表排洪工程进行治理。但对于周边山体厚大、相邻沟谷标高高于洼地的岩溶内涝洼地来说尚未得到整治。

三是西南岩溶系统对水资源的调蓄能力较差，水土流失与石漠化问题严重。国家重点生态功能区环境恶化，石漠化整体上呈改善趋势，1999年11.35万平方千米，2015年9.20万平方千米，平均每年减少1.2%。但局部地区石漠化恶化现象严重，江河上游生态功能区石漠化治理、生态恢复与保护规划需要水文地质和环境地质综合调查技术支撑。

四是岩溶地下水污染越来越严重，地下河水质变差，给供水安全和人民生命健康带来了安全隐患，急需解决地下水污染防治和水质保护问题。

五是岩溶石山地区经济发展缓慢，居民生活困难，为西南地区主要的贫困分布地区。在西南岩溶地区，地表水主要分布于极少数大江、大河中，无法解决区域性供水问题；地下含水介质具多重性，孔、隙、缝、管、洞并存，而且地表生态涵养调节水资源的能力差；天然水资源量大，开发利用率低。西南岩溶地区地下水可开采资源量534亿立方米/年，现开采量仅66亿立方米/年，开发利用潜力巨大。

 

3 西南岩溶区地下水开发利用直接服务于脱贫攻坚，已形成三类示范工程、四种岩溶水资源开发模式

 

9月27日，记者跟随专家学者前往贵州省巨木县，对巨木地下河岩溶水开发示范工程进行了现场考察。这个工程是岩溶所承担的中国地质调查局西南岩溶项目之一，采取的措施是在地下河出口处筑坝拦蓄地下水成库，库容239.2万立方米地下水库、300立方米的高位蓄水池，解决了区内5000余人和1万余头大牲畜的饮水、缓解了6000余亩农田缺水灌溉。

据岩溶所副所长蒋忠诚研究员介绍，2003~2015年，中国地质调查局在西南岩溶区共设立了126个工作项目，包括：1：5万水文地质环境地质调查80项、地下水开发利用与环境治理示范17项、地下水动态监测5项，综合研究23项。

10几年来，岩溶所联合西南8省（区、市）地勘单位及有关科研院所、高校等30多家单位，开展了西南岩溶地区地下水与环境地质调查综合研究、南方岩溶水文地质环境地质综合调查与整治示范等计划项目，完成1：5万水文地质调查面积25万平方千米，综合地球物理探测9万点，岩溶洞穴探测6万米，水文地质钻探6.8万米；查明工作区水资源开发利用条件，制定了岩溶水资源开发利用方案和地质环境综合整治区划；选择典型地段进行了岩溶地下水开发利用和生态环境综合治理示范，建立了地下水开发利用和生态环境综合治理模式；解决了620万人饮水困难，为西南岩溶干旱缺水区水资源合理利用、石漠化治理和生态环境保护提供了重要技术支撑。

其中，在地下水开发利用方面，形成了三类示范工程、四种岩溶水资源开发模式，巨木地下河岩溶水开发示范工程就是开发模式之一。

三类示范工程分别是：地下河（大泉）供水示范工程，采取引、提、堵、蓄、凿等方式，开发地下河水作为供水水源，解决严重干旱缺水问题；机井示范工程，寻找蓄水构造，探采结合，打井供水；生态环境综合整治示范工程，将地表和地下水系统作为一个整体，通过农业结构调整、水土流失防治、石漠化治理和生态恢复，建立水资源有效开发利用与保护优化模式。

开发模式之一是岩溶峰林平原区开发利用浅层地下水与节水生态农业模式。即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，开采地下岩溶径流带水资源，形成调节空库容，雨季来临后通过天然降水入渗而恢复地下库容；通过喷灌、滴灌、移动式灌溉等节水灌溉技术的应用，提高水资源利用率。如：宾阳县黎塘镇谢村桥美示范区，通过开发表层岩溶系统地下水，建设以蔬菜为主的高效农业基地，年产值达1300多万元。

模式之二是溶丘洼地区堵洞引水与庭院经济模式。即在地下水补给区的高位洼地，选择岩溶管道集中发育的部位，堵洞形成地表—地下联合水库；径流区开凿隧洞，拦截地下河，引水灌溉和发电。专家们现场考察的巨木地下河岩溶水开发示范工程属于这一类。

模式之三是深切峰丛洼地区表层岩溶带调蓄与生态经济模式。即在表层岩溶泉处建水柜，蓄集水源；在高位洼地修建小山塘水库，因地制宜，分散蓄水和引水，解决零星耕地灌溉用水和分散居民饮用水问题。如：广西都安县三只羊乡表层岩溶水开发与生态恢复示范工程，通过实施表层岩溶泉串联调蓄工程，在表层岩溶泉和坡面流汇集部位，分散修建蓄水池，采用滴灌技术，提供果树和药材用水，形成了岩溶洼地生态经济示范区。

模式之四是断陷盆地区堵洞蓄水与水资源联合调度模式。即在地下河下游筑坝堵水，抬高地下水位；中游凿洞拦截，引用季节性泉水；上游建调节水库，地表水与地下水联合调度；盆地内建立灌溉渠网，集中供水。如：云南省断陷盆地类型区岩溶地下水开发利用示范工程，在泸西盆地边缘建成了皮家寨岩溶大泉束流调压壅水开发示范工程，允许开采量6万立方米/天，解决了2.57万人的饮水困难和3.6万亩耕地的灌溉用水问题。

据悉，截至目前，岩溶所针对不同类型区开发条件提出的“堵洞成库、建柜蓄水、抽水调节和束流壅水”4种岩溶地下水有效开发利用模式，已经成功拦截地下河形成地下调节水库5座，地表溶洼成库2处，钻探成井300多眼，表层岩溶水调蓄20余处，开挖浅井50多口，应急抗旱打井2800多口，解决了620多万人饮用水、100万多亩耕地的灌溉用水问题，并通过示范推广，直接服务于脱贫攻坚。

 

4 研讨西南岩溶地区水文地质环境地质重大科学问题，以城镇化为主精准扶贫

 

9月29日，在贵阳举行的室内研讨会上，40多位专家学者在考察的基础上，对西南岩溶地区水文地质环境地质科学发展的现状、地下水循环转化过程、岩溶地下水污染、水土流（漏）失与石漠化等问题进行了探讨。

与会专家学者梳理了西南岩溶地区水文地质环境地质的几个重大科学问题以及未来重点研究方向：

一是复杂多重岩溶介质结构与地下水运动机理。重点研究典型岩溶地下河系统含水介质孔、隙、缝、管、洞构成的多重性；揭示地下水流运动机理；建立岩溶地下河系统三维含水介质结构模型和运动模型；探索岩溶地下水综合地球物理探测与准确定位地下河技术；研究岩溶地下河系统发育与分布的非均一性等内容。

二是岩溶地下河系统水资源环境驱动机制。重点研究大气降水、地表水、土壤水、表层岩溶水、地下河管道水“五水”循环转化机制；揭示不同岩溶带结构与功能；掌握水循环过程多尺度效应；研发多重岩溶含水介质水资源评价与管理模型，进行岩溶地下水资源开发利用潜力评价等内容。

三是岩溶水资源可持续利用与生态经济协同机制。重点研究人类活动与气候变化的岩溶地下水响应机制和岩溶地下河系统生态环境效应；研发采补平衡调控与水土保持生态工程技术、地表水与地下水联合调度技术、水资源高效利用技术、地下水涵养与生态功能修复技术；建立水资源开发利用、生态环境保护和经济发展协同模式等内容。

针对岩溶生态脆弱区水资源开发利用，专家们提出以下建议：

一是进行区域水文地质规律研究，并关注新的方向，进行适当调整。西南岩溶水系统范围较小，且分散分布，地表和地下水的分布、动态和转化特征完全不同于以大型盆地为北方主要地下水系统，决定了开发利用条件和方式的多样性，应因地制宜，分类开发利用；要综合集成岩溶地质、水文地质、环境地质和农业地质等地质背景资料，建立水资源开发利用、经济发展和生态环境保护可持续模式。

二是环境地质研究不能“目中无人”。生态系统退化表面上是生态环境问题，归根结底是社会发展问题，要从社会经济方面寻求根本的解决途径，社会生态系统是研究“人类—环境耦合系统”的主要理论途径。所有环境地质问题，如岩溶区地下水循环转化、岩溶地下水污染、水土流（漏）失与石漠化等，都与人有关。只有社会经济发展了，才能改变“土里刨食”那样对土地（生态系统）的严重依赖，进而解除人类活动对生态系统的干扰。

三是要改变扶贫的思路，应该有更好的思路和长远的眼光。要主动转换思维，扶贫不能仅仅满足于打井抗旱，要以水资源有效开发利用为龙头，以生态经济综合发展为模式，促进扶贫攻坚工作的进程。

扶贫要以城镇化为主进行精准扶贫，生态产业试验与示范后，一定还要看有没有产业链，不能仅仅在部分边远地区为了扶贫而扶贫。上游人口很少，下游几千万，所以种植模式不要什么都搬来，要以生态为主、以人为本。如，在云南蒙自西北勒乡，上游只住了20~30个人，为了扶贫发展当地生态产业，上游看上去脱贫了，却把下游蒙自市的水源破坏，得不偿失。从点到面，顶层设计要考虑整个区域，示范要顺应规律，按流域解决生态环境问题，实现区域可持续发展。要在以往研究的基础上进行科技创新，加大理论研究。

四是应选择不同成因类型的岩溶内涝洼地实施示范工程。鉴于“少土”是岩溶石山区典型的生态环境脆弱的基本特征之一，应重视岩溶内涝灾害形成的地质环境背景条件的综合研究，加强多部门合作、多学科参与，合理提出综合整治方案，竖立整治示范样板，从而推动岩溶石山区的洪涝灾害的综合整治。

五是要对岩溶地区重大工程导致的区域水文地质结构改变进行监测。如，9月底正式投入运行的贵州省平塘县克度镇大窝凼的射电望远镜工程（FAST），是借助天然圆形岩溶洼地建造的，要监测该工程对当地水文地质的改变情况。同理，岩溶山区的高速公路等重大工程也是如此，要对工程的下游水文安全进行监测。

六是要开阔思路，整合大数据。与城市化建设同步，将地质调查工作中已经获得的数据如勘探点钻孔资料等进行整合，在小范围内如优先在示范区先行，围绕重大科技问题集中力量进行科技攻关，解决区域地质理论认识问题，把科学研究转化为生产力，推动和引领形成产业化。