鲁西南缺水地区地下水勘查与供水示范探讨 地下水资源勘查
时间：2019-05-04 03:17:42 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
中图分类号：TU991.11+2 摘要：通过2011年初的山东省苍山县应急抗旱找水打井工作，初步了解了县域内地下水分布情况，总的是东南部平原区地下水丰富，西北部丘陵山区地下水贫乏。贫水区受其内外因数的制约，受旱也最为严重。本文主要针对西北部最缺水的碳酸盐岩类低山丘陵区，总结找水打井经验，为下一步地下水勘探和区域供水提供借鉴。
关键词：应急抗旱；找水打井；碳酸盐岩；地下水贫乏；分散供水
从2010年9月至2011年春，我国华北地区特大旱灾已无声无息间让全国近43％的小麦产区受旱，370万人、185万头大牲畜饮水困难。为切实抓好抗旱保麦工作，全力解决人畜饮水困难的局面，实施抗旱找水打井工程刻不容缓。我403地质队在国土资源部、省国土资源厅的号召下主动出击，按照四川省地勘局前线指挥部的统一协调，负责对口支援临沂市苍山县，找水打井以解当前燃眉之急。苍山县是全国受灾最为严重的县市之一，同时也是著名的革命老区，任务光荣而艰巨。
通过地下水勘察施工，发现苍山县平原区地下水比较丰富，在此不予评述。本文主要针对西北部最缺水的低山丘陵区，总结找水打井经验，为下一步供水示范提供借鉴。
1、基本情况
山东省苍山县位于山东省南部，临沂市西南部，北部与费县相邻，东北与兰山、罗庄区交界，东南和郯城县相连，南部与江苏省邳州市比邻，西部与枣庄市接壤。总面积1899Km2，辖21个乡（镇）1179个行政村，人口116万人[1]。其中耕地面积8.5万公顷，农业人口约106万。
苍山地处鲁南低山丘陵南缘，著名的微山湖以东，沂水河以西。海拔在30～580m之间。地势自西北向东南逐次降低，依次为山丘、平原、洼地，各占总面积的24%、55%、21%。境内山系属尼山山脉，抱犊崮为最高点，海拔580m。东南部为广阔的平原，土壤肥沃，适种面广，是该县主要农耕区。西北部是低山丘陵地带，基岩大部分裸露，土壤薄而贫瘠。苍山县临沂市惟一的国家级优质粮生产示范县，当地农作物主要为玉米、小麦、大蒜、蔬菜等。
苍山县距日照港、连云港130Km，206国道和京沪高速公路纵贯全境，省道、县乡公路纵横交错、四通八达。区位条件优越，交通便利，通信畅通。
苍山县属暖温带季风区半湿润大陆性气候，四季分明。年平均气温13.2℃，无霜期202天，日照2473小时，年降雨量600～900mm。降雨主要集中在7-9月，约占全年降雨量70％，一年内丰、枯比高达2.62倍，空间分布不均。2011年平均气温较常年同期偏高0.7℃，少雨、高温是造成干旱的罪魁祸首。
从区域上看，苍山县比较大的河流，从东至西大致有小涑河、燕子河、吴坦河、东泇河、沙沟河、汶河、阳明河、西泇河、运女河等，皆是由北而南“川”字型排列，流入江苏。东南部平原，水系发育，地下水丰富，西北部丘陵山区，干旱少雨，水系极不发育，地下水贫乏。水资源分布不均。
2、缺水现状
自2010年9月23日以来，当地平均降水量仅8mm，比常年偏少91%，属百年一遇。县城西北部广大丘陵山区，包括大仲村镇、车辋镇、尚岩镇、鲁城镇、北庄镇、徐庄镇、下庄乡、石井乡等，农田干涸，麦苗枯死，大棚蔬菜无水可浇，受旱面积达50多万亩，受灾人数达21.7万人，人畜饮水困难。东珈河甚至干涸断流。
其中车辋镇许三套村，受灾最为严重，全村共用一口水井，地下水位已明显下降，水量锐减，农户限量用水。
3、水文地质条件
经过一个月的应急抗旱找水打井工作，在最为缺水的10个点布井，其中5口井位于平原区，5口井位于丘陵山区。丘陵山区的井均采用回转取芯钻进工艺，采取率达90%以上，较为详细地了解了该区的地层岩性和水文地质条件，参见下表1。
表1各井出水量及相关参数统计表
通过上表，结合区内地表水发育状况，将勘探区粗略分区评价如下：
3.1、苍山县处于“沂河流域断陷盆地地下水资源亚区”，东迦河与西迦河之间。东迦河由北向南，流经矿坑乡、大仲村、苍山县，最后流入江苏，西迦河发源于北西的下村，流经会宝岭水库、尚岩、向城，最后流入江苏。地表水体北部丘陵山区稀少，往南逐渐密集。
3.2、西北部丘陵山区，基岩主要为碳酸盐岩类，大部分直接出露地表，岩溶不发育，地下水贫乏，地表风化物主要为粘土。据钻孔揭露，地表以下70m以内，发育一些风化裂隙，为该区主要的地下水含水层。含水层厚度一般16～70m，水位埋深一般5～25.5m，单井出水量7.2～48m3/d。
地下深部普遍分布有花岗岩。丘陵山区其埋深一般在孔深110～170m不等，厚度未揭穿，深灰色，坚硬完整，不含水。中东部（主要是大仲村镇东官庄）43m开始见花岗岩，灰白色，风化强烈，不含水。详见下表。
表2丘陵山区岩层分布一览表
(未揭穿)
3.3、车惘镇至大仲村镇一线以北为补给区，基岩主要为碳酸盐岩类，地下水贫乏；大仲村至苍山县城为地下水径流区，碳酸盐岩类含水岩组呈NE～NW向带状分布,埋藏浅，裂隙较发育，弱富水，地下水埋深小于40m；向城至苍山县城一线以南为地下水排泄区，第四系厚度大，冲洪积的砂卵石层分布广，地下水埋深小于10m，水量丰富，大部分地段孔隙水可作中型水源地。
4、贫水区地下水基本特征
通过抗旱打井所取得的第一手材料，结合实地情况，总结如下：
4.1、依据本次抗旱打井最低水量要求及成井标准：人畜饮用水井单井出水量不小于2m3/h、农田灌溉水井单井出水量不小于5m3/h，将苍山县西北部丘陵山区圈为贫水区，中部（局部地段贫水）以及东南部平原区圈定为富水区。如下图：
图例： --钻孔；--贫水区；--孔号-水量(m3/d)/孔深(m)
图1苍山县地下水分区图
Figure 1Cangshan groundwater zoning map
4.2、贫水区，主要分布于苍山县西北部的丘陵山区，占整个苍山县面积的24%。海拔80～580m，主要为碳酸盐岩类分布区，以溶蚀地貌为主。经济落后，水利等基础设施较差。
4.3、贫水区内碳酸盐岩类大面积出露，仅在低凹处分布耕植土，土地贫瘠，流失严重。碳酸盐岩类主要为灰岩、燧石结构灰岩、杂色泥灰岩、局部夹泥页岩等，厚度108～176m，底部在孔深110～176m不等普遍分布有花岗岩，厚度未揭穿。区内岩体完整，断层、节理、裂隙等不发育。
4.4、地表以下一般70m以内，发育一些岩溶裂隙，为该区主要的地下水含水层。含水层厚度一般16～70m，水位埋深一般5～25.5m，单井出水量7.2～48m3/d。深部分布的花岗岩不含水。在许山套村的371324202J孔施工中，该孔与原村里的唯一一口水井相距200m，相互间毫无影响。董村371324138J孔施工时，附近的浅民井也无影响。初步说明该区的地下水运移缓慢，影响半径小，储水空间处于相对封闭环境，水质较差。
4.5、大气降水时空分布不均，主要以面流的形式流出区外，下渗补给地下水的能力弱。目前农业主要靠天吃饭，一旦遇到干旱年份，旱灾肆掠在所难免。
5、旱情原因浅析
5.1、气候：经过这两年的抗旱实践，笔者认为，广大农村地区是受旱最为严重的地区。高温、少雨、极端气候是发生干旱的最直接原因。
5.2、水文地质条件：苍山县城西北部的尚岩、下村、鲁城、车辋等，经过钻探揭露，0～100m以内浅部仅有轻微溶蚀裂隙，下部岩石完整，裂隙不发育，底部花岗岩展布，根本不含水。此因在本质上也左右着干旱程度。
5.3、水利基础设施薄弱[2]：很多水库灌渠等年久失修，投入少、重视不够，一定程度上助长了旱灾的蔓延。由于包产到户，生产发展了，但各家只扫门前雪，导致不少灌溉系统年久失修、淤积，失去应有的灌溉功能。像位于西泇河上游的会宝岭水库，坝址座落在苍山县城西北部25公里尚岩、下村、鲁城三乡镇交界处的会宝岭村附近。水库流域面积420Km2，总库容2.09亿m3，兴利库容1.21亿m3。是一座以防洪、灌溉为主的大二型水库。1959年建成后,当年对水库灌区进行勘测设计,开挖了主干渠两条,累计长度25km。近几年，会宝岭水库被开发为一座以防洪、灌溉为主结合发电、养殖、工业供水等多种用途，由于库水的供需紧张，已经渐渐失去其灌溉功能。据灌区农户介绍，已经好多年没有水灌溉麦田，每到麦苗返青期需要灌溉的时候，渠道干涸见底。而一到汛期，农田无处排水时，反而沟满河平。为此，灌区百姓很不理解。
不管是云南，还是山东，抗旱施工时每到县城采购材料，居然有商人问：“抗旱？哪里有干旱？”，城里人龙头一拧，水是哗哗流淌，而农村，大多一户只一个水龙头。如果农村地区的供排水设施能达到城里的三分之一，干旱发展势头一定会得到遏制。
5.4、只抽无补，地下水大幅下降：广大北方地区，大多以机井抽取地下水来进行农田灌溉。在苍山抗旱打井时，当地人告诉我们，30年前，那个时候挖口井，最多十余米准有水。现在几十米深都见不到水，这说明地下水位急速下降（我们这次施工的水井都在向200m冲刺）。采用电力抽水灌溉，这种高耗能的种地模式，一方面增加成本，另一方面，加速地下水位下降。掠夺型的发展模式，按此推算，再过30年将会是什么样的后果？绝不是危言耸听。
6、建议
6.1、在苍山县西北部的低山丘陵贫水区，地下不具备大的储水构造。抗旱打井，建议采用100m以内的浅井为宜。
6.2、借鉴红层地区找水经验[3]，建议采用一户一井的取水模式，因地制宜，合理布置孔位，建立长效机制，首先解决人畜饮水问题。
6.3、改变种植模式。比如在非粮食主产区的丘陵山区，大力发展种植抗旱的经济林木，以减少大量淡水需求量，同时达到保水保土绿化的功效。这一点，已经在车辋镇得到印证，在苍山县委县政府、国土资源局等单位的领导下，大力推进土地整治工程，准备种植耐旱的金银花等经济作物，成绩喜人。
6.4、建议在旱区统筹安排，在地势有利的地方，兴建水库、池塘、储水池等设施，大量拦截时空分布严重不均的大气降水，修复新开灌渠，实现抗旱抗洪双重目标。大气降水经过拦截后，增加了下渗补给地下水的时间，地下水位抬升，原来的枯井有可能再次出水。
6.5、建议加大宣传力度，让人人都知道地下水是一种宝贵的资源，减少浪费；加大投入，为广大农村地区寻找备用水源，完善农村基本的供排水系统，使农村不至于在干旱面前异常脆弱。
6.6、建议加强地下水监测[4]，将地下水勘查上升到战略高度，三水统一，人工干预，协调发展，提前预防，运筹帷幄，我们最终才能实现可持续发展。
最后，听闻7月10日，中央在京召开建国以来第一次治水大会，倍感欣慰！广大水文地质工作者----新时代的大禹，将会遍布神州。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
