广西扶绥东门蓄水构造特征及地下水资源开发

广西扶绥东门蓄水构造特征及地下水资源开发梁礼革（广西地质勘查总院，南宁530023）摘要：广西扶绥东门蓄水构造为广西大岩溶地区典型的富水构造区（带），具有岩溶区特有的地表水奇缺、人饮和农作物受旱严重、而地下岩溶发育、地下水十分丰富且埋藏较浅并易于开发利用等特点。本文通过对蓄水构造特征及地下水开发利用经验进行总结，为本区乃至广西其他岩溶地区具有相似地质、水文地质条件的区域地下水开发提供有益的借鉴。关键字：蓄水构造；地下水；开发；东门1区域概况东门蓄水构造位于广西扶绥县西南东门镇以北的东门——渠多地区，属构造断块内背斜轴部富水区，呈条带状顺构造沿北东向展布，总面积约30km2。地貌上属开阔平缓的溶丘坡地，地形呈波状起伏，高差较小，一般10~50m，坡地高程一般110~150m，是扶绥县主要的蔗糖生产基地之一。区域总体地势南高北低，南部为碎屑岩低山区，是低山向岩溶平原的过渡带。该处地处北回归线以南，属亚热带季风气候，多年平均气温21.9℃，多年平均降雨量1000~2000mm，每年5~9月份为雨季，降雨量占全年的74%，其中7~8月份最高，占全年降雨量的36%。年蒸发量1192~1704mm，相对湿度74%~83%。区内没有地表水系发育，加之降雨量较其他地区明显偏小，时间分配不均，历年来旱情十分严重，严重制约了当地人民生活水平的提高和农业生产的发展。2蓄水构造特征2．1地质构造特征东门蓄水构造是沿着广西著名凭祥——大黎活动性深大断裂的东门段断裂带一断块中两个北东东向平行展布的背斜轴部发育的，它的形成与区域构造活动密切相关，是构造应力集中作用的结果，构造活动形成的断裂、裂隙为地下岩溶发育及地下水的富集提供了良好的条件，属于构造富水。从区域构造形迹看，东门断裂带由四条近乎平行的北东东向延伸的断裂和若干轴向断裂一致的相间分布的褶皱组成的，主断裂两侧断块中，背斜被次一级的断裂破坏，轴部及两翼岩层不完整。蓄水构造以两个背斜轴部出露的上石炭统（C3）及下二叠统（P1m、P1q）中厚层状灰岩、白云质灰岩等质纯碳酸盐岩为含水层，其外围相对隔水的上二叠统（P2c、P2h）及下三叠统（T1）薄层状的灰岩、泥灰岩夹少量泥质岩等不纯碳酸盐岩为边界。形成了蓄水构造内纯碳酸盐岩岩溶强烈发育，外围不纯碳酸盐岩岩溶发育较弱的格局（图1、图2）。根据调查，蓄水构造属桂西汪庄河流域渠多地下河岩溶子流域，形成该流域地下一强径流排泄带，它的圈定是在对水文地质调查、钻孔及水点涌水量统计、物探等资料的研究结合地质水文地质条件综合分析确定的。据1：20万区域水文地质普查有关资料，渠多地下河为沿东西向的向斜轴部附近发育的，流域面积195km2。上游补给区位于岜羊一带，流经渠坡、渠多等地，排泄于汪庄河，长约13.3km，出口枯季流量1020L/s。前人推测地下河管道发育与向斜轴部附近的长兴组（P2c）下伏的茅口阶（P1m）厚层灰岩中，是继承古侵蚀面附近溶洞发育的（图3）。由前述可见，蓄水构造及渠多地下河的发育均受区域地质构造的控制，它们的形成是区域构造和地下水运动共同作用的结果。2．2水文地质特征据水文地质调查及物探等资料，本区上覆第四系粘土、亚粘土厚约10~30m，属弱含水微透水层，无供水意义。蓄水构造内下伏碳酸盐岩岩溶发育以溶蚀裂隙为主，与小型溶洞构成网状的溶洞裂隙系统，岩溶发育强烈且相对均一，含丰富的溶洞裂隙水。钻探统计资料反映，钻孔命中率高，遇洞率达70%以上，线岩溶率4.6%左右。垂直向上岩溶主要发育于地面以下30~70m，单孔涌水量一般30~80m3/h，最大达100~130m3/h。蓄水构造边界以外的不纯碳酸盐岩区岩溶发育较弱且不均一，单孔涌水量一般10m3/h。如地处蓄水构造外围西北侧的渠坡屯，地层为上二叠统（P2）含泥质及白云质不纯碳酸盐岩，为解决村屯居民的生活用水问题，曾在村屯周围2~3km2的范围内施工过5个地下水开采钻孔，孔深70~80m，除1个为有水孔（涌水量约10m3/h）遇到高约1m的溶洞（埋深约60~70m）外，均为岩溶不发育的无水孔。区内地下水枯季埋深一般15~30m，水位年变幅一般8~10m，较易于钻探开采利用。蓄水构造地区主要种植甘蔗、桔、橙等相对耐旱经济作物，肥料和农药施放对地下水影响不大，没有生活或工业污水的排放影响。地下水各种组分含量基本显示为背景值。地下水化学类型属HCO3-Ca型水，矿化度200~500mg/L，总硬度（以CaCO3计）200~400mg/L，pH值6.7~7.8，水温21~23℃，属中性低矿化度淡水，适宜于作为生活饮用及农灌用水水源。蓄水构造除得到区内降雨的入渗补给外，还接受来自北、西、南侧外围不纯碳酸盐岩区岩溶地下水的侧向径流补给，形成渠多地下河中下游的汇集径流带。地下河出口枯季流量1020L/s。据调查，地下河出口上游相距约1km，1.5km分别出露有朝阳、渠多溢流溶井，目前均安装有抽水设设备，其中渠多溶井前人实测枯季溢流量达245L/s，1998年以后由东门糖厂安装756m3/h、280m3/h各一台离心泵开采供糖厂生产及生活用水，目前开采量已达494.9万m3/a（相当于160L/s），上述开采均为利用其天然的溢流量，故未影响到下游出口的流量。3地下水开发工程概况该区和广西大部的石灰岩地区一样，人、畜饮水困难和连片耕地受旱十分严重。干旱缺水成了这片地区农村经济发展的瓶颈，给群众生产生活带来极大不便，耕地因此长期处于低不状态，农民生活水平较低。东门林场为了摆脱缺水现状和改变单一、低效的种值模式，于1997~2002年期间，先后投入约30万元资金在蓄水构造内打井开发地下水，共施工并成井4口开采机井，单孔涌水量除1口为50m3/h外，另3口均为80m3/h（开采井位置见图3），在解决灌溉水源基础上，进行了种植结构调整，把原先种植甘蔗的旱地改种桔、橙、柚等水果，每个机井灌溉30~65hm2果地，灌溉采用接管进行人工淋灌的方式。经过多年的收益比较，经济效益比种植甘蔗增长了近10倍之多。4地下水开发经验总结由前述可知，本区干旱缺水十分严重，渠多地下河除临近出口的管道上出露2个溢流溶井外，沿途及流域内没有天然地下水露头，地下岩溶发育又以网状的溶蚀裂隙为主，故区内地下水的开发没有建设地下水库和直接引、提天然水点的条件。东门林场在蓄水构造中进行的地下水开发尝试已取得了初步成效，其开发利用的经验和取得经济效益现总结如下：4．1从地下水的开采技术条件上看，蓄水构造地区十分适宜于机井开采岩溶地下水解决干旱缺水问题东门蓄水构造地处覆盖型岩溶的溶丘地区，打井开采地下水的主要目的层为纯碳酸盐岩含水岩组，地下岩溶发育强烈且相对均一，含水丰富，按受补给条件良好，地下水位埋藏浅，水位、流量动态变幅不大，钻孔命中率较高，开采技术条件和成井工艺简单，较适宜于机井开采，获得较大或特定的稳定开采量。据东门林场及区内农村或企事业单位人饮开采井情况分析，地下水开采机井方案为：设计井深80~10m，井距300~500m，单井涌水量30~80m3/h为宜。林场机井灌溉经验表明，50m3/h机井可灌溉果地约20~30hm2，80m3/h机井可灌溉果地约50~70hm2。灌溉可采用一星期一轮灌方式进行。据采用枯季径流模数法及比拟开采强度法初步概算，蓄水构造岩溶地下水允许开采量达5.67×106~8.541×106m3/a。故区内适宜勘探开发地下水作灌溉，地下水开采可形成一定规模，并将获得良好的社会和经济效益。4．2开发利用地下水解决农灌问题所产生的经济效益是十分显著的东门林场多年来进行的总结和比较得出如下结论：有供水条件的果园，种桔、橙、柚等水果，第三年试产，第四年开始正常产果，可以连续收果10年以上，一般至第四年每亩果地共支出3976元，从第五年开始，亩产2500kg以上，扣除成本1000元，每亩纯收入超过3000元，连续十年总纯收入32470元，每年每亩平均纯收入为2300元；无水灌溉的旱地果园果树生长较慢，一般第四年才产果，产量比有供水的果园每亩至少少收入500kg左右，且产量不稳定，大小年明显，有时甚至无收；果地原种植的甘蔗，每茬三年，三年每亩投资约1820元，收入约2380元，每年每亩纯收入仅为186元左右。可见种植水果的经济效益是甘蔗的10倍以上。而按前述，有供水果园比无供水果园按每年每亩多收至少500kg果，纯收入增加为800元计，则50m3/h涌水量的水井按其可灌溉面积为500亩计的话，其生产的每年经济增长可达40万元之多，而80m3/h涌水量的水井可灌溉面积按800亩算的话，其产生的每年纯收入增加值达64万元之巨。另外，据扶绥县有关部门在地质条件相似的地区所作的农业示范建设得到的经验，如昌平乡岜钟甘蔗示范园，打井开发地下水作滴灌，甘蔗产量比周围无供水的旱地高出1倍以上。可见开发地下水作灌溉，即使不改变原有的种植结构，其效益也是十分可观的。综上所述，东门蓄水构造地下水丰富、地下水埋藏浅，适宜于勘探开发利用地下水解决干旱问题，投资少、见效快，经济效益显著，东门林场在该区进行的地下水开发利用尝试，其经验值得借鉴与推广。