左江流域崇左幅岩溶水允许开采量及开发可行性分析

梁国军，陈海武

（广西壮族自治区地质调查院，南宁 530023）

[关键字] 岩溶水；允许开采量；可行性分析；左江流域

0 引言

广西岩溶分布广泛且类型多样，岩溶水资源普遍服务于农业生产、城市与农村供水，或应对极端气候产生的干旱等。认清水资源的形成、演变趋势和动力机制，能使其更好地发挥社会服务功能[1]。广西岩溶地区已查明地下河445条，其分布受地质、地貌条件控制。开发利用方式主要为出口建坝蓄水，天窗提水，地下河堵洞成库，堵截地下河引水发电，建地表、地下联合水库[2]。重视地下河开发与分散找水打井相结合是改善岩溶石山地区干旱缺水的重要途径之一，旨在提高岩溶地下水开发利用科学化[3]。根据地质条件、岩溶发育特征、含水介质、赋存及水动力等条件，划分其岩溶地下水系统。结合含水层富水性，分别采用降水入渗系数法、容积法和枯季径流模数法对地下水天然补给量、地下水储存资源量和可开采资源量进行评价，研究结果可为岩溶地下水的开发利用提供科学依据[4]。

根据中国地质调查局部署，2017年广西壮族自治区地质调查院开展了“左江岩溶流域崇左幅1∶5万水文地质环境地质调查”项目，笔者参与了该调查工作，并在此基础上撰写此文，以供参考。

1 左江流域崇左幅位置及范围

左江流域崇左幅为一个标准的1∶5 万图幅，处于左江流域的中部，位于广西西南部，行政上大部分属于崇左市江州区管辖，小部分属于崇左市宁明县管辖。南凭铁路、南友高速公路从北东往南西贯穿整个工作区，崇左至南宁、大新、宁明、凭祥、扶绥、龙州等地均有主要县道相连通，乡村间有村级公路相连，交通便利。工作区范围总面积475.75 km2。其中岩溶区面积451.95 km2，非岩溶区面积23.8 km2。

2 左江流域崇左幅岩溶水系统划分

2.1 岩溶水系统的划分方法

（1）工作区属西江水系的左江水系。按地表水系统的划分方法，珠江为一级水系统，西江为二级水系统，左江为三级水系统。本工作区主要位于左江中游西北岸和东南岸以及工作区西北面黑水河下游段，为四级水系统。在此基础上进一步划分地下水五级子系统。

（2）在碳酸盐岩分布区，根据岩溶含水层的空间分布特征和岩溶水的补给、径流、排泄条件，可划分为地下河系统、岩溶泉系统和基岩分散流系统。基于水资源评价的需要，为避免空间上的重复计算，本次系统划分对表层岩溶泉系统不单独划分。

（3）非碳酸盐岩地层分布区一般成山或成岭，为天然地下水分水岭，可认为是地下水系统的天然边界。因此，该区地下水系统的划分主要参照地表水系统的划分方法。另外，对部分面积较小、流量较小、调查精度较低的地下水系统进行合并处理。

（4）受地形地貌特征的影响，碳酸盐岩分布区以峰丛洼地地貌为主，其地下水分水岭不明显。因此，在系统边界的确认过程中，主要采用面上水文地质测绘和示踪试验等多种手段相结合的调查方法。在地下岩溶管道不明显、未进行示踪试验的裸露型碳酸盐岩峰丛洼地区，主要借助洼地底部高程分析方法以及根据野外调查水位资料编绘的岩溶地下水等水位简图来确定地下分水岭界线。

（5）在五级水系统的划分基础上，以地下水排泄特征对地下水系统进行归类。将工作区地下水系统划分为岩溶地下河系统（I）、岩溶大泉系统（II）和分散流系统（III）3个大类。

2.2 岩溶水系统划分结果

根据以上划分原则，将工作区分为左江东南岸和西北岸以及黑水河下游段3 个四级地下水系统，在此基础上进一步将工作区分为20 个五级地下水系统，即划分出：5个地下河系统、1个岩溶泉系统和14个分散流系统。为了为区内水资源评价服务，将工作区内所占面积比例较大，但尚不完整的地下水系统，结合区域1∶20 万水文地质调查资料补充完整，但位于区外的面积另行计算。如果区内仅仅为某个地下水系统的一小部分，则当分散流处理，待完成周边图幅的水文地质调查后再进行计算。根据上述原则，本次工作区为崇左幅1 个1∶5 万标准图幅的面积，共计475.75 km2。各个五级水系统空间接触关系具体划分见图1，其空间规模见表1。

表1 工作区五级地下水系统中划分结果一览表

图1 地下水系统分区图

工作区内分布有5.75 km2的合山组铁铝岩，构成相对隔水层，为良好的系统边界。5 个地下河子系统的基本特征是以局部分水岭为界，地下水主要通过地下河出口集中排泄，局部以岩溶泉的形式排泄。银林山庄岩溶大泉子系统的基本特征是以局部分水岭为界，地下河管道不明显，地下水主要赋存在裂隙溶洞中，以岩溶大泉形式集中排泄，主要借助地下水流场图以及洼地底部高程圈定出泉域范围。其余14 个分散流子系统的基本特征是地下河管道不明显，地下水主要赋存在裂隙溶洞、风化裂隙、构造裂隙中，以分散流的形式排泄，地下分水岭与地表分水岭基本一致。

3 岩溶水资源供需平衡分析

3.1 供需平衡分析依据

（1）生活需水。区内缺水人口多在农村，人均生活用水量按习惯标准0.1 m3/d计。

（2）农业需水。区内农业需水主要是灌溉用水，据当地水利部门定额标准，每亩水田用水量定额为750 m3/a，旱地250 m3/a。

（3）现状用水。据开发利用情况，统计各水点开发利用水量，将各岩溶水点开发利用水量作为现状开采量。

（4）缺水耕地。工作区耕地缺水情况则根据《岩溶地区农业缺水现状及其对策》中的旱片范围结合本次实地调查圈定。

（5）水资源需求。主要考虑工作区内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

为了便于分析水资源供需平衡情况，在这里以岩溶水子系统（见图1）为单元，分别统计各系统内岩溶水的可利用量（灌溉及居民用水）及岩溶水需水量（农田及居民生活），从而计算出各个系统单元内岩溶区的缺水耕地面积。通过统计岩溶水现状开采量后可得出岩溶水剩余允许开采量，再进行岩溶水供需平衡分析，以了解开发利用岩溶水解决干旱缺水的可行性及保证程度，分析结果见表2。

从表2可知，各系统岩溶水开采程度普遍较低，除包村地下河系统外，其它系统现状开采量一般占可采量的15%以下。针对各水系统存在的人畜饮水困难及耕地干旱缺水，假设都利用岩溶水解决的前提下，人畜饮水及干旱耕地灌溉总需水量为3 170.08万m3/a，占剩余允许开采量的87.11%，基本可以满足需求。但是岩溶水的分布具有不均一性，从各个水系统看，如果完全靠岩溶水解决需求，部分系统将会超采，农田灌溉需考虑用地表水来解决。由于地下水有一定的雨季补旱季、丰年补欠年的均衡调节能力，故用枯季径流模数法计算地下水允许开采量，然后在此基础上计算的可采资源量极为保守。所以可以在不动用储存量的基础上加大丰水期和平水期的地下水开采来满足需要。

表2 岩溶水供需平衡分析表

4 岩溶地下水开发利用的可行性分析

4.1 地下河开发利用的可行性

工作区内发育5 条地下河，共有3 条地下河出口在工作区内，这5 条地下河划分为5 个地下河系统。地下河源头段或上游段管道特征不明显，出露的岩溶天然水点较少，沿途地下河水开发利用条件相对较差；中、下游段，岩溶天然水点较多，水位埋深较浅，可直接抽取天窗、溶洞水进行小规模开发，开发利用条件好。

区内地下河出口4 处，其中有2 处位于坡脚或谷地中部，常年有水流出，可以直接引用，或通过简易的筑坝等工程措施拦截后可以引用，开发利用条件好。另有2 处地下河出口出露在河边，因出口与河水相连，受河水涨落影响，不易开发利用。位于岩溶管道上共发育有天窗等岩溶水点10处，这些水点呈潭状、竖井状、斜井状等，可以直接装泵抽水利用，或通过简单的人工修整后装泵抽水利用。部分斜井状岩溶水点，向下倾斜延伸较远，如果直接装泵抽水，由于管路较长，易造成水头损耗，增加抽水成本，可以通过在天窗旁施工钻孔抽水利用。同时，随着技术不断改良，市场上已有型号多样、重量轻、杨程高的水泵，使水泵的搬运、安装、拆卸等更为方便，为开发利用地下水提供了高效可靠的技术设备。

总的来说，区内除了2 个地下河出口与河水相连，不易开发利用外，另外2个地下河出口及地下河天窗的开发利用条件较好，开发利用地下河水是可行的。

4.2 岩溶泉开发利用的可行性

工作区内发育了49 个岩溶泉，其中流量大于50 L/s 的岩溶大泉有1 个。岩溶泉主要分布在工作区中部及西面峰丛洼地区边缘的山脚下或是左江边，目前有11 个岩溶泉点已开采利用，主要用于附近村屯的生活用水。

4.3 分散流岩溶水开发利用的可行性

工作区内分布有12个分散流系统，主要分布在工作区的北面、南面和北东面。这些分散流系统在峰丛洼地、峰林谷地、孤峰平原、残峰坡地、低山丘陵地貌区均有分布。在北西面一带的峰丛洼地地区，出露有较多的溶井、岩溶泉等天然岩溶水点，附近村屯可以直接利用这些天然岩溶水点，也可以通过机井、大口径井等方式开发利用南面区域的裂隙溶洞水，但开发利用成本相对较高，开发利用条件较好。

5 结语

本文结合现状农田灌溉及人饮缺水等需求，对岩溶水系统进行了水资源供需平衡分析。工作区内岩溶地下水开发利用程度总体上较低，开采方式主要是蓄、引、抽为主，年总开采量为311.18 万m3，地下水年总开采量仅占全区岩溶水可采资源量的7.88%，还有很大的开发潜力。

工作区内地下河、岩溶泉、溶井、溶潭等较发育，岩溶地下水富水性以丰富为主，大部分地区地下水埋深较浅，一般小于30 m，总体上岩溶地下水开发利用条件较好。