喀斯特地下水開發(fā)利用與保護(hù)研究

摘 要： 我國南方喀斯特地區(qū)具有特殊的“地上、地下”二元地質(zhì)結(jié)構(gòu)，受喀斯特水文地質(zhì)作用的影響，喀斯特地區(qū)的水資源的開發(fā)、利用以及保護(hù)都是相輔相成的。為此，總結(jié)了我國南方喀斯特地區(qū)地下水資源開發(fā)與利用途徑（如制定專業(yè)打井找水技術(shù)、暗河及溶洞提水技術(shù)、植被保護(hù)技術(shù)、地表水-地下水輸疏通協(xié)管）以及喀斯特地下水保護(hù)措施（如加強(qiáng)地表河和落水洞污水排放監(jiān)管、嚴(yán)格巖溶水動(dòng)態(tài)監(jiān)測、加強(qiáng)打井建設(shè)管理、科學(xué)規(guī)劃喀斯特地下水監(jiān)測站），同時(shí)建議有關(guān)部門要及時(shí)編制巖溶地下水保護(hù)和利用規(guī)劃，以期從長遠(yuǎn)角度實(shí)現(xiàn)喀斯特水資源的高效可持續(xù)開發(fā)利用以及科學(xué)合理的保護(hù)。

關(guān)鍵詞： 喀斯特 水資源與環(huán)境 水循環(huán)利用 開發(fā)利用與保護(hù) 中國南方 地下水

中圖分類號(hào)： P641.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 1679-3567（2024）05-0049-04

基金項(xiàng)目：貴州省教育廳青年人才成長項(xiàng)目（黔教合KY字〔2022〕157號(hào)）。

Research on the Development， Utilization and Protection of Karst Groundwater

LI Qian

Department of Chemical and Environmental Engineering， Guizhou Industry Polytechnic College， Guiyang， Guizhou Province， 550008 China

Abstract： The karst region in southern China has a special "aboveground and underground" dualistic geological structure， and the development， utilization and protection of water resources in the karst region are complementary to each other under the influence of karst hydrogeology. Therefore， this paper systematically summarizes the ways of developing and utilizing groundwater resources in karst areas in southern China （such as formulating professional well-drilling and water-seeking technologies， water-lifting technology from dark rivers and karst caves， vegetation protection technology， and surface water-underground water transmission and dredging co-management）， as well as measures to protect karst groundwater （such as strengthening the supervision of sewage discharge from surface rivers and ponors， strictly monitoring the dynamics of karst water， strengthening the management of well-drilling construction， and scientifically planning karst groundwater monitoring stations）， and it also suggests that relevant departments should prepare the protection and utilization plans of karst groundwater in time， in order to realize the efficient and sustainable development and utilization of karst water resources， as well as their scientific and reasonable protection from a long-term perspective.

Key Words： Karst； Water resource and environment； Water circulation use； Development， utilization and protection； Southern China； Groundwater

我國西南喀斯特地區(qū)是珠江、長江上游重要的生態(tài)屏障?？λ固厮Y源是喀斯特地區(qū)所有生物賴以生存的基本的自然資源[1-3]。整體上，我國的水資源總量不低，但是人口基數(shù)大，人均水資源量不高。特別是我國西南喀斯特地區(qū)受喀斯特地貌的影響，降水很難保存在地表，極易造成工程性缺水?？λ固氐貐^(qū)水資源受降水影響明顯，在干旱時(shí)期，很多地區(qū)會(huì)存在水資源供應(yīng)不足的情況，對喀斯特地區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和公眾日常生活飲水都極大的影響[4]。

我國南方喀斯特地區(qū)涉及南方9個(gè)省、自治區(qū)、直轄市（貴州、云南、廣西、湖南、湖北、廣東、重慶、四川、湖北），面積多達(dá)124萬km2[5-7]。在這片廣闊的區(qū)域上形成了絢麗多彩的中國南方喀斯特世界自然遺產(chǎn)地（桂林山水、荔波喀斯特、施秉喀斯特、環(huán)江喀斯特、石林喀斯特、金佛山喀斯特、武隆喀斯特），同時(shí)也由于人為破壞形成了大量的類似荒漠化的景觀現(xiàn)象——石漠化[5-8]，如貴州的花江、撒拉溪，云南的滇東地區(qū)，廣西的河池、百色，重慶的北碚等區(qū)域都是石漠化較為嚴(yán)重的區(qū)域。我國南方喀斯特地區(qū)無論是美輪美奐的世界自然遺產(chǎn)地，還是類似荒漠化的喀斯特石漠化景觀，都是在水的參與下形成的，特別是石漠化問題一般都是在長期無水土保持措施的耕作下，造成水土流失較為嚴(yán)重的情況下形成的裸露地表現(xiàn)象[8-13]。

喀斯特地區(qū)具有特殊的“地上、地下”二元結(jié)構(gòu)[14]，大部分區(qū)域的地表水會(huì)從落水洞轉(zhuǎn)移到地下暗河，一旦地表水發(fā)生污染，勢必給喀斯特地下生態(tài)環(huán)境帶來威脅。可以說，喀斯特地區(qū)的水資源的開發(fā)、利用以及保護(hù)是相輔相成的。為此，有必要厘清喀斯特地下水開發(fā)與利用途徑以及喀斯特地下水保護(hù)的關(guān)系，以期實(shí)現(xiàn)喀斯特水資源的高效可持續(xù)開發(fā)利用，以及科學(xué)合理的保護(hù)。

1 喀斯特地下水資源開發(fā)與利用途徑

科學(xué)合理地規(guī)劃喀斯特地區(qū)地下和地表水資源的開發(fā)和利用，對本區(qū)域水資源的可持續(xù)利用具有重要意義?？λ固氐厣系叵露Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，如果盲目地開發(fā)利用地下水，無疑是對水資源的浪費(fèi)，如果控制不好污水處理，則會(huì)對地下水資源產(chǎn)生極大影響。

1.1 專業(yè)打井找水技術(shù)

喀斯特地區(qū)擁有復(fù)雜的地下水系管網(wǎng)，如何科學(xué)地尋找到地下巖溶管道，是找水打井的重中之重?？λ固氐貐^(qū)打井成本非常高，通常以幾十萬元為基本投資單位，有的甚至高達(dá)百萬元、千萬元級(jí)。為了確保打井的成功，在喀斯特地區(qū)打井開發(fā)地下水時(shí)，要做到以下幾點(diǎn)：（1）要有較為精準(zhǔn)的大比例尺喀斯特地下水文地質(zhì)圖；（2）要有專業(yè)巖溶學(xué)知識(shí)的人確認(rèn)巖溶管道走向；（3）要確認(rèn)巖層的厚度，以便最節(jié)約成本；（4）要綜合考慮地下管網(wǎng)是否有水；（5）要考慮管道的大小，出水量也需綜合考慮。筆者建議，如果沒有專業(yè)知識(shí)背景，在喀斯特地區(qū)開發(fā)地下水資源一定要慎重考慮，避免造成較大的財(cái)產(chǎn)損失。

1.2 暗河、溶洞提水技術(shù)

相對于打井開發(fā)地下水，暗河、溶洞提水則是技術(shù)簡單、經(jīng)濟(jì)成本較低的一種手段。溶洞提水一般不會(huì)考慮重新打井，而是直接在地下溶洞的暗河出露點(diǎn)，利用潛水泵來直接抽取地下水，這種技術(shù)可控性極高，成本也是遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于打井開采。筆者建議，只要是有暗河出露和溶洞存水的條件的地區(qū)，均可以采取一定的技術(shù)手段，在綜合環(huán)境評價(jià)不影響生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的前提下，均可以采取暗河、溶洞提水，輔以其他水資源利用技術(shù)。

在開發(fā)利用暗河、溶洞水資源的同時(shí)，還要考慮巖溶水補(bǔ)給路徑長、水循環(huán)緩慢、過度開采難以恢復(fù)等問題，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)地下巖溶水的開發(fā)利用監(jiān)督管理，嚴(yán)格開采總量和水位雙指標(biāo)控制，制訂年度用水計(jì)劃，合理開發(fā)利用巖溶水[15]，避免造成各區(qū)域爭相開采的惡性局面。

1.3 植被保護(hù)技術(shù)

巖溶水的重要來源是地表降水沿著巖石裂隙，慢慢滲入地下管網(wǎng)，而地表植被對減少地表水分蒸發(fā)有重要的作用。筆者大量調(diào)研發(fā)現(xiàn)，凡是植被覆蓋較高的區(qū)域，在大旱之年災(zāi)情不是很嚴(yán)重，而植被覆蓋很低的區(qū)域則受災(zāi)十分明顯。為此，要實(shí)現(xiàn)喀斯特水資源的長效的可持續(xù)利用，必須加強(qiáng)喀斯特地區(qū)的植被保護(hù)，確保匯流到地下水系管網(wǎng)的水量，避免地表沒有植被，從而造成水分的大量蒸發(fā)。同時(shí)，在條件允許的區(qū)域，要適量地增加水土保持林、生態(tài)林的種植，在不影響耕地保有量的前提下，提高森林覆蓋率，增強(qiáng)水源的涵養(yǎng)能力。

1.4 地表水-地下水輸疏通協(xié)管

喀斯特地表和地下連接處存在大量的落水洞、漏斗、消水洞，形成地表和地下管網(wǎng)聯(lián)通。在夏季等暴雨集中的季節(jié)，極易造成大量枯枝落葉、作物秸稈、死牲畜、雜物等隨著地表水流入落水洞，從而造成洞口相對狹小的落水洞的堵塞，進(jìn)而導(dǎo)致暴雨集中無法外泄，形成峰叢洼地的洪澇災(zāi)害。及時(shí)清理峰叢洼地的雜物、異物等，對協(xié)調(diào)和疏通地表-地下管網(wǎng)、促使喀斯特地區(qū)地表地下水資源的順暢流動(dòng)具有重要意義。同時(shí)，地表水-地下水輸疏通協(xié)管也是保障地下河流水源不會(huì)形成間斷的主要措施，具體措施為及時(shí)清淤、及時(shí)修剪洞口的雜灌雜草、及時(shí)清理峰叢洼地的作物秸稈等雜物。

2 喀斯特地下水保護(hù)

做好喀斯特地下水資源的合理保護(hù)規(guī)劃，是科學(xué)合理開發(fā)利用的前提。開發(fā)利用喀斯特地表水資源時(shí)，要綜合考慮地上、地下“二元”地質(zhì)水文結(jié)構(gòu)的影響，將地上、地下水資源作為一個(gè)整體，進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃。目前我國對喀斯特地區(qū)地下水的保護(hù)程度仍然不足，需要進(jìn)一步做好喀斯特地下水的保護(hù)工作，以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的開發(fā)利用。喀斯特地下水保護(hù)是一切開發(fā)利用的前提條件，只有把水資源保護(hù)做到位，開發(fā)才能更加順利、合理、可持續(xù)。

2.1 加強(qiáng)地表河和落水洞污水排放監(jiān)管

由于喀斯特地下巖溶水補(bǔ)給路徑長，水循環(huán)緩慢，必須加強(qiáng)污水排放的監(jiān)管，嚴(yán)格控制未經(jīng)過處理的污水直接排入地表河水和落水洞。為此，相關(guān)單位應(yīng)在居民點(diǎn)和城鎮(zhèn)工業(yè)區(qū)的排水點(diǎn)設(shè)置污水集中處理設(shè)備，并實(shí)時(shí)監(jiān)控。特別是農(nóng)村生活污水相對分散，難以做到監(jiān)督管理，目前大量存在農(nóng)村污水直接排放農(nóng)田和落水洞的情況。針對這種現(xiàn)象，要在農(nóng)村主要排污口和落水洞排污口設(shè)置監(jiān)控系統(tǒng)，避免排除地下管網(wǎng)造成不良后果。同時(shí)開展大量的入戶宣傳也是必不可少的，由于喀斯特山區(qū)農(nóng)村人口素質(zhì)與發(fā)達(dá)地區(qū)仍有一定差距，為此要多宣傳鄉(xiāng)村振興環(huán)境治理的政策，盡量避免不必要的生活污水直排。

2.2 嚴(yán)格巖溶水動(dòng)態(tài)監(jiān)測

喀斯特地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測是地下水資源合理開發(fā)和有效保護(hù)的最基礎(chǔ)性的工作，沒有系統(tǒng)地監(jiān)測，必然會(huì)造成不科學(xué)的盲目開采，甚至?xí)斐伤|(zhì)惡化、地面塌陷和裂縫、地下水嚴(yán)重超采等后果，對生態(tài)環(huán)境造成破壞，影響了人民居住和生產(chǎn)安全[16]。為此，要開發(fā)巖溶水，水利部門必須實(shí)時(shí)掌握地下水開發(fā)的相關(guān)資料，形成統(tǒng)一管理，做到實(shí)時(shí)監(jiān)控、實(shí)時(shí)調(diào)度。特別是在當(dāng)前極端的氣候環(huán)境下，基于巖溶水動(dòng)態(tài)監(jiān)測基礎(chǔ)，做出超前的旱情、澇災(zāi)監(jiān)測預(yù)警，對喀斯特地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展極為重要。

2.3 加強(qiáng)打井建設(shè)管理

喀斯特地區(qū)存在“十年九旱”的情況，旱情相對其他非喀斯特地區(qū)來說更為嚴(yán)重。近年來我國打井技術(shù)的不斷發(fā)展，為解決人畜飲水問題，打井情況猛增，但很多打井施工前沒有進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃。有些地區(qū)從巖溶水水質(zhì)檢測結(jié)果可以看出，局部巖溶水氟離子不斷增高，已經(jīng)造成污染[16]。一些地區(qū)由于打井監(jiān)督管理不到位，存在打井亂象，例如：打井出水量不夠或無水時(shí)隨意移位重打，廢棄工程不填埋；混合開采或上部止封不嚴(yán)格，造成串層污染[16]。為此，必須加強(qiáng)喀斯特地區(qū)打井的管理機(jī)制，以統(tǒng)一規(guī)劃來指導(dǎo)喀斯特地區(qū)水資源的合理打井開發(fā)。

2.4 科學(xué)規(guī)劃喀斯特地下水監(jiān)測站

基于目前的喀斯特地下水資源利用現(xiàn)狀，筆者建議科學(xué)地規(guī)劃建設(shè)喀斯特地下水監(jiān)測站。觀測站要對關(guān)鍵點(diǎn)位的地下水的水位、水溫、水質(zhì)、水量、可見污染物、有毒有害物質(zhì)、無機(jī)化學(xué)污染物等數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控，并收集資料，為水文資料積累提供支撐。特別是遇到極端天氣時(shí)，要及時(shí)發(fā)布喀斯特地下水的水情預(yù)警和危險(xiǎn)警報(bào)，科學(xué)分析地下水文數(shù)據(jù)并指導(dǎo)開發(fā)和保護(hù)利用地下水。同時(shí)賦予檢測站一定的行政權(quán)力，確保能夠落實(shí)嚴(yán)格的地下水資源管理，實(shí)現(xiàn)水位、水量雙控目標(biāo)[16]，實(shí)現(xiàn)全局性的地下水資源優(yōu)化調(diào)度，做到合理利用、合理開采、科學(xué)管理。

3 結(jié)語

綜上所述，我國南方喀斯特地區(qū)地下水的開發(fā)利用與保護(hù)是一項(xiàng)長期的工作，同時(shí)需要地表地下聯(lián)合協(xié)同權(quán)衡，以及綜合調(diào)度的工作。如果地上水資源問題處理不到位，就極易造成喀斯特地下水系統(tǒng)出現(xiàn)各類問題，從而影響整個(gè)喀斯特生態(tài)系統(tǒng)。從長遠(yuǎn)看，喀斯特地下水的開發(fā)利用要采取科學(xué)謹(jǐn)慎的態(tài)度，做好保護(hù)的前提下，合理、適時(shí)、有度地開發(fā)，以保障喀斯特地區(qū)水資源的可持續(xù)利用。因此，本研究系統(tǒng)地總結(jié)了喀斯特地下水資源開發(fā)與利用途徑（如制定專業(yè)打井找水技術(shù)、暗河及溶洞提水技術(shù)、植被保護(hù)技術(shù)、地表水-地下水輸疏通協(xié)管），以及喀斯特地下水保護(hù)措施（如加強(qiáng)地表河和落水洞污水排放監(jiān)管、嚴(yán)格巖溶水動(dòng)態(tài)監(jiān)測、加強(qiáng)打井建設(shè)管理、科學(xué)規(guī)劃喀斯特地下水保護(hù)和利用規(guī)劃，做到指導(dǎo)有綱，落實(shí)有度。

參考文獻(xiàn)

[1]王志恒，梁永平，史浙明，等.古堆-南梁泉域巖溶水環(huán)境問題現(xiàn)狀與泉源區(qū)保護(hù)[J].地質(zhì)科技通報(bào)， 2023，42（5）：228-240.

[2]汪發(fā)勇，張麗.喀斯特山區(qū)水土保持分區(qū)及防治措施研究：以六盤水市為例[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2023（15）：183-186.

[3]劉宇杰，敖利滿，李春茂，等.喀斯特峰叢洼地坡地橘園與梯田橘園土壤水分變化特征[J].水土保持學(xué)報(bào)，2023，37（3）：296-303.

[4]馮淼.水資源開發(fā)利用狀況分析及保護(hù)策略研究[J].珠江水運(yùn)，2019（2）：58-59.

[5]袁二雙，周秋文，嚴(yán)衛(wèi)紅，等.喀斯特林地冬季土壤水分對降雨的響應(yīng)特征[J].生態(tài)科學(xué)，2023，42（4）：56-63.

[6]熊康寧，肖杰，朱大運(yùn).混農(nóng)林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究進(jìn)展[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2022，42（3）：851-861.

[7]熊康寧，李高聰，王玲玉.中國南方喀斯特荔波世界自然遺產(chǎn)地保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展[J].中國園林，2012， 28（8）：66-71.

[8]吳強(qiáng)，李倩，周國富.水土保持生態(tài)工程公眾參與存在的問題及對策研究[J].中學(xué)地理教學(xué)參考，2018（18）：38-40.

[9]何霄嘉，王磊，柯兵，等.中國喀斯特生態(tài)保護(hù)與修復(fù)研究進(jìn)展[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2019，39（18）：6577-6585.

[10]陳永畢，熊康寧，池永寬.我國南方喀斯特石漠化治理進(jìn)展[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2019，47（1）：17-21.

[11]劉發(fā)勇，熊康寧，蘭安軍，等.貴州省喀斯特石漠化與水土流失空間相關(guān)分析[J].水土保持研究，2015，22（6）：60-64，71.

[12]熊康寧，李晉，龍明忠.典型喀斯特石漠化治理區(qū)水土流失特征與關(guān)鍵問題[J].地理學(xué)報(bào)，2012，67（7）： 878-888.

[13]熊康寧，池永寬.中國南方喀斯特生態(tài)系統(tǒng)面臨的問題及對策[J].生態(tài)經(jīng)濟(jì)，2015，31（1）：23-30.

[14]王宇，張華，張貴，等.喀斯特?cái)嘞菖璧厮Y源高效開發(fā)利用模式構(gòu)建[J].中國巖溶，2021，40（4）：644-653.

[15]郭志奇.咸陽渭北巖溶水開發(fā)利用現(xiàn)狀及保護(hù)對策探討[J].地下水，2021，43（5）：95-96.

[16]董菊亞，郭軍艷，張蕊.渭南市渭北巖溶水開發(fā)與保護(hù)研究初探[J].地下水，2021，43（4）：83-85.