貴州普定喀斯特三水（雨水、地表水、地下水）資源開發(fā)利用與合理配置技術(shù)

羅美　王鎮(zhèn)　郭明仁

摘要 以貴州普定縣后寨河流域為考察研究對象，根據(jù)該地區(qū)長期的降水、地表水、地下水的儲水特性，合理選擇地表儲水結(jié)構(gòu)和地下調(diào)水場所，在易集流的坡面末端可以修建水池及水窖，但該區(qū)喀斯特發(fā)育廣泛，地表水困乏，因此地下水成了一個開發(fā)和運用的導(dǎo)向，地下水的開發(fā)必須把其所在的打井深度、流量、地下地質(zhì)與當(dāng)?shù)厝丝诮?jīng)濟、生態(tài)環(huán)境等緊密聯(lián)系起來。一方面，經(jīng)濟與生態(tài)相攏促發(fā)展，另一方面，緩解用水緊張狀況。多渠道開源、合理開發(fā)地表水和地下水資源、建設(shè)集水工程等措施來優(yōu)化配置該區(qū)的“三水”資源，最后有針對性地提出建議和對策。

關(guān)鍵詞 巖溶地區(qū)；“三水”資源；集水工程；開發(fā)利用；合理配置

中圖分類號 S181.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼

A 文章編號 0517-6611（2014）20-06662-03

作者簡介 羅美（1992- ），女，苗族，貴州甕安人，本科生，專業(yè)：地理科學(xué)。

收稿日期 20140613

水是命之源、生產(chǎn)之要、生態(tài)之基，水資源是基礎(chǔ)自然資源，對生態(tài)環(huán)境的控制有很大作用，同時又是經(jīng)濟戰(zhàn)略資源，是地區(qū)經(jīng)濟又快又好發(fā)展的重要條件之一，巖溶地區(qū)由于它獨特而又復(fù)雜的地表地下結(jié)構(gòu)，地表水資源相對較為缺乏，地下水開采難度大且成本高，對西部喀斯特地區(qū)尤其是嚴(yán)重工程性缺水地區(qū)行之有效的、合理的開發(fā)利用，是實現(xiàn)該區(qū)的經(jīng)濟可持續(xù)、生態(tài)可持續(xù)等的有力支撐。筆者在此以貴州普定后寨河流域為考察對象，根據(jù)該地區(qū)長期的降水、地表水、地下水的儲水特性，對“三水”資源開發(fā)利用與合理配制技術(shù)進(jìn)行分析。

1 流域狀況

后寨河流域位于貴州省普定縣，屬于典型的亞熱帶高原區(qū)巖溶流域，面積81 km2，流域地勢東南高西北低，地勢開闊平坦，海拔高度1 100～1 400 m。該地區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，全年濕潤，冬暖夏涼。年平均氣溫15.2 ℃，年平均降雨量1 178.8 mm，雨季主要集中在6、7、8月，流域內(nèi)地表、地下河發(fā)育典型，其中，地表河主要有后寨河、燈盞河和號營河（圖1）。地下河多冒水坑―油寨水系，冒水坑是地下水的出口，此外，流域內(nèi)還有青山水庫和馬官水庫[1]。

圖1 后寨河流域地理位置示意圖

區(qū)域內(nèi)天然水資源豐富，地表水較為缺乏，程性缺水突出。從中尺度上看，該地處于黔中偏西的不連續(xù)高原面上，水切深，相對高程大，盆地、峰叢等與河流相間分布，而農(nóng)耕區(qū)又主要集中分布在壩子和斜坡上，與河流的的深切高度相比較大，當(dāng)?shù)厮追Q的“提灌”被一些地方采用，但這樣的方式往往缺乏后續(xù)技術(shù)管理人員，一旦機器出現(xiàn)故障，通常要擱置許久才能完好，經(jīng)濟上不能長期支持。降水豐沛、地面水漏也是這個地區(qū)的一個顯著特征。地形崎嶇，地表破碎，暗河、溶洞、盲谷等相通且分布廣，巖石成分多碳酸鹽，水蝕作用強，地表水滲透力度大，導(dǎo)致地表水不易被攔截。另一方面，該區(qū)石質(zhì)多、土地少、土層薄、坡地多，易干旱。很多地方土被不連續(xù)，呈斑狀結(jié)構(gòu)，要開發(fā)一定規(guī)?；蛲暾墓┧到y(tǒng)著實很難，因此分散流域集水成為當(dāng)?shù)匾环N重要的輸水方式。喀斯特典型發(fā)育，一定程度控制土壤的結(jié)構(gòu)和空間分布，

后寨地區(qū)雖降水多，由于土壤的田間持水量低（遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于喀斯特濕潤地區(qū)100～130 cm的平均田間持水量[2]），如果一定時間內(nèi)

不降水，也會對該區(qū)的生產(chǎn)生活造成不利影響，甚至干旱。為此，該區(qū)域修建了青山水庫、馬官水庫等，一定程度上保證了當(dāng)?shù)毓喔?，解決15 000人及其所養(yǎng)牲畜的飲用水，緩解了用水矛盾。

2 “三水”資源的轉(zhuǎn)換及利用狀況

通?！叭钡霓D(zhuǎn)換發(fā)生在大氣水、地表水和淺層地下水之間，在太陽熱力和地球重力下，“三水”才得以轉(zhuǎn)換和循環(huán)。首先，陸地和海洋的水汽蒸發(fā)進(jìn)入大氣圈，隨氣流上升運動和水平流動，在一定條件下，再凝結(jié)，以液態(tài)或固態(tài)（雪、冰雹）降落在地表，落在地下的水一部分匯集在河流湖泊中形成地表水；另一部分滲入土壤巖隙中，形成地下水，地表水有的重新蒸發(fā)成水汽，返回到大氣圈；有的滲入地下，成為地下水；其余部分則流入海洋。地下水有的通過地面蒸發(fā)直接返回大氣圈，有的被植物吸收，通過葉面蒸發(fā)返回大氣圈；其余部分形成地下徑流。地下徑流有的直接流入海洋，有的在徑流過程中泄露地表（如泉）轉(zhuǎn)化為地表水，然后返回海洋。

2.1 水資源的開發(fā)不合理，利用程度不高 在某些坡度陡的地方，為了緩解用水的時空分布不均，當(dāng)?shù)卮迕衩つ块_石筑池，部分植被破壞，短時間難以恢復(fù)，在夏季降水集中的時候，較容易發(fā)生水土流失，水土流失占該地區(qū)面積的17.3%，因此保水、保土、保肥、集水是該地區(qū)生態(tài)環(huán)境治理的主要指導(dǎo)方針[3] ；見水便開發(fā)，以前該地區(qū)多為天然冒水坑，過度地開發(fā)地下水，使得地下水的水位逐年下降，部分地區(qū)導(dǎo)致人工塌陷，原有的地下水被迫改道，地表徑流隨漏斗通道快速流失，生活一次性用水常見，且沒用統(tǒng)一的排水渠道，直接流淌到后寨河，尤其在枯水期的時候，又逢春季，農(nóng)業(yè)用水量大，然而河流的水再次引入田中，一定程度也給地下水增加污染隱患；大氣降水主要集中在7～8月份，由于地表坡度大，洼池、落水洞多，地表徑流停留的時間短、面窄、流速快，因此該地區(qū)的地表河瞬時或一段時間內(nèi)徑流大，可是暗河多，地表徑流在農(nóng)耕區(qū)所經(jīng)過的路程減少，地表水沒有得到充分的管理和利用。

2.2 農(nóng)業(yè)用水特征分析 該區(qū)農(nóng)村經(jīng)濟和農(nóng)業(yè)發(fā)展取得初步成效，但農(nóng)業(yè)整體上面臨巨大壓力，季節(jié)性缺水疊加在工程性缺水之上，農(nóng)業(yè)種植外部環(huán)境顯現(xiàn)劣性。農(nóng)戶的農(nóng)業(yè)用水方式與技術(shù)比較粗糙和落后，有的農(nóng)戶采用較為傳統(tǒng)的“手工”灌溉，當(dāng)然“機井抽水灌溉”占大部分比例[4]，說明該區(qū)缺少農(nóng)業(yè)硬件集水技術(shù)，水資源成為制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)戶生活的一道瓶頸。在農(nóng)村用水總量中，目前農(nóng)業(yè)用水約占65%以上，因為該區(qū)的城鎮(zhèn)化水平低，進(jìn)度緩慢，農(nóng)用水轉(zhuǎn)非農(nóng)用水過程漫長，所以將來很長一段時間內(nèi)該地區(qū)的農(nóng)業(yè)用水量還會增加，因此，努力設(shè)法收集該區(qū)的“三水”資源，并加以合理化運用，是解決后寨多方面用水的一個重要措施，是一項正確的小流域集水工程，可局部緩解工程性缺水問題。

3 “三水”的收集技術(shù)

雨水收集就是大氣水降落時，未形成坡面徑流或初步形成徑流時，將它收集回用、調(diào)蓄排放的總稱。雨水收集根據(jù)不同的門類需求有多種劃分，但為了分析方便，可以將它分為農(nóng)村雨水收集和城市雨水收集，由于城市和農(nóng)村的地表覆被狀況不一樣，因而所采取的雨水收集技術(shù)在一定程度上不盡相同。

3.1 修池 水池是頂部位于地表或地表以上的蓄水建筑物，是集水系統(tǒng)常見的蓄水小工程之一，它有幾方面的優(yōu)點：①水源可以來自坡面徑流，也可以直接來自降水，在降水集中的季節(jié)可以在短時間內(nèi)蓄滿；②取水比較便捷，取水方式可以靈活多樣；③工程量不算大，對于經(jīng)濟落后的地區(qū)來說，實施性較強，單個容積較水窖大，近水田可以得到相對有效的用水補給。水池的集水方式可以分為天然集水和引泉水，前者可以通過一些坡面流連接固定的通水管道引水至水池里，后者可以采用泉水—機器（自流方式）—引水管—水池—管道系統(tǒng)輸出—人畜用水，基本能解決人畜飲水困難和生產(chǎn)生活、生態(tài)旱季的農(nóng)苗用水。

3.2 水窖 水窖是一種建筑在地下的蓄水工程，最早發(fā)源于我國北方地區(qū)，但它使用的條件廣，西南地區(qū)也可以采用這種集水模式。水窖大體由水窖主體、集流面和沉泥池3個基本部分構(gòu)成，首先，水窖的主體部分可以根據(jù)不同地方的地質(zhì)構(gòu)造和土壤狀況來修建，一般以圓柱體形和方體形居多，貴州有許多鈣質(zhì)石，可以就地取材來修建，在修建的過程中必須認(rèn)真以水泥漿抹面來防止水窖滲水。其次，選擇好集流面也是極其重要的，集流面可以包括庭院凹地、道路面等。來水方向的衛(wèi)生環(huán)境一定要最優(yōu)，以便最大化引進(jìn)優(yōu)良降水。最后，因為農(nóng)村的環(huán)境和經(jīng)濟偏差，所以沉泥池也顯得尤為重要，如果降雨過大或庭院衛(wèi)生狀況欠佳，那么就會有很多泥沙流進(jìn)水窖，沉泥池起著沉淀過濾的效果。沉泥池的具體設(shè)計如圖2所示。

圖2 沉泥地剖面圖

在使用水窖的時候需要注意幾個方面：①庭院及其附近注意衛(wèi)生安全，經(jīng)常清理，保持整潔。庭院內(nèi)不要放化學(xué)農(nóng)肥、農(nóng)藥等有害物質(zhì)。②水窖要定期清理，用殺毒器進(jìn)行消毒，等一段時間后在進(jìn)水。③生活下水道、牲畜圈、廁所要遠(yuǎn)離水窖。

3.3 屋面集水 屋面收集雨水的污染程度低，pH多顯中性，Ca2+、Mg2+等離子含量低，水的硬度低，不需要進(jìn)行軟化，可以直接回用于洗車、澆灌等，通常屋面雨水可以分為屋面外收集系統(tǒng)和屋面內(nèi)收集系統(tǒng)，屋面外收集系統(tǒng)一般由屋檐溝、收集管、連接管等組成，屋面內(nèi)收集系統(tǒng)由連接管、懸管、立管等組成。在屋頂修建集雨池，須考慮墻面和混凝土版面承受壓力，修建高度須適宜。利用輸水管道，構(gòu)建簡易自來水， 可以和水窖有機組合使用，調(diào)節(jié)水窖水位，一次性投入的成本低，在農(nóng)村能有效廣泛推廣，可以解決一年中最干旱的季節(jié)（春冬）人畜用水問題。

3.4 自然坡面集流 如路面集流、斜坡集流等，由于水源廣、面大、無方向性，要求集水地有相當(dāng)容積，因此，可以修建水塘或攔壩。在修水壩之前必須做好地質(zhì)地貌考察和分析，如果常伴有地質(zhì)活動或巖石裂隙較多，當(dāng)然排除該區(qū)域，同時可以根據(jù)基巖厚度和物質(zhì)組成及周邊環(huán)境，估算水壩的部分參數(shù)，以便更好地保水、保護周圍生態(tài)環(huán)境及水壩安全。

3.5 洼地水庫 喀斯特洼地具有良性的封閉性，底部有不同大小的地下暗河，在該地區(qū)地下河的出口一般位于坡面外側(cè)的三鹿地帶，因此可以在地下河出口的地方建壩。此技術(shù)規(guī)模大、效益好。

4 對策與建議

4.1 因地制宜，分別引導(dǎo) 根據(jù)該地不同情況，有針對性采取合乎實際的集水技術(shù)，該蓄則蓄，應(yīng)攔則攔，以微小型集雨工程為主，充分利用好該地區(qū)的雨水資源。抓好小型工程建設(shè)工作，需要把管理和技術(shù)分配到位，嚴(yán)格把好質(zhì)量關(guān)卡，力求讓人工工程對自然環(huán)境和地域系統(tǒng)影響最小化，同時又要倡導(dǎo)節(jié)水意識，發(fā)展農(nóng)業(yè)和工業(yè)節(jié)水技術(shù)，必要時利用價格調(diào)節(jié)水價。

4.2 先生活，后生產(chǎn) 在解決農(nóng)村飲用水困難的基礎(chǔ)上，依靠集約型灌溉，發(fā)展技術(shù)澆灌，多方面經(jīng)營，改善當(dāng)?shù)剞r(nóng)民生活質(zhì)量、生產(chǎn)條件和生態(tài)環(huán)境。同時要做好水資源的合理調(diào)配，保障重點部門和重點工業(yè)的用水，也要兼顧農(nóng)業(yè)用水、一般用水和其他環(huán)境用水，始終堅持“先生活、后生產(chǎn)，先節(jié)水、后調(diào)水，先河道水、再水庫水，后地下水”的原則。

4.3 節(jié)約用水，提高水的利用率 雨水收集工程要與生活、灌溉、保持水土及周圍環(huán)境有效結(jié)合，積極參與一水多用中來，使水資源得到高效利用。忙季用水既要考慮農(nóng)業(yè)用水，又要保證農(nóng)業(yè)用水不浪費，這需要地區(qū)人民把節(jié)水意識統(tǒng)一到高層上來。

4.4 把提高農(nóng)民經(jīng)濟效益放在第一位 把建設(shè)好的水窖、水池、水庫等運用于農(nóng)業(yè)中，加快地區(qū)優(yōu)勢種的發(fā)展，帶動林、果、菜等小型種植業(yè)的統(tǒng)一發(fā)展，提倡“雞—沼—果”的發(fā)展模式，努力走出一條適合當(dāng)?shù)氐奶厣r(nóng)業(yè)。發(fā)展任何農(nóng)村產(chǎn)業(yè)鏈必須把農(nóng)民利益放在第一位，提高水和土地的利用率，使農(nóng)民增收增產(chǎn)，脫貧致富。

5 小結(jié)與討論

（1）貴州喀斯特廣泛發(fā)育，山高水低、石多地漏等，雖處亞熱帶，但缺水，論其性質(zhì)屬于工程性缺水，其原因是豐富的水資源中可利用部分較少，可以供給的水量少，且擁有獨特的三維空間結(jié)構(gòu)，因此掌控水循環(huán)規(guī)律，控制水資源的最初形成和空間分布，解決該地工程性缺水。

（2）掌握該地區(qū)峰叢的三水循環(huán)規(guī)律、水資源的形成過程等是非常重要的。然后可以根據(jù)當(dāng)?shù)貙嶋H情況，改變集中提供用水原來方式，根據(jù)上述原則采用微型小工程的開發(fā)利用模式，多方面和多種類地集雨蓄水，可以增加可用水量，化整為零解決喀斯特峰叢的整體工程性缺水。

（3）貴州普定縣后寨河流域大力支持水利工程建設(shè)，以微小型水利工程為主，以偏大型水庫為輔，漸漸完善集水系統(tǒng)，有區(qū)別、有選擇地發(fā)展綜合效益強的水利設(shè)施。

（4）重視水土保持，改善生態(tài)環(huán)境。該區(qū)應(yīng)注意斜坡和耕地的關(guān)系，當(dāng)坡度>25°時不宜發(fā)展農(nóng)業(yè)，要以退耕還林為中心，推進(jìn)自然林的保護和人工綠林的建設(shè)。植被是當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的脆弱部分，但它也是生態(tài)環(huán)境重要成分，不僅可以涵養(yǎng)水源，還可以有效地調(diào)節(jié)地表徑流、控制土壤侵蝕量、改善后寨河流域環(huán)境，對當(dāng)?shù)丶旯┧袠O大的好處。

參考文獻(xiàn)

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