曹建文

“烏蒙山連著山外山，月光灑下了響水灘。”

隨著《奢香夫人》這首歌曲的流行，烏蒙山也走進(jìn)了人們的視野。

真實的烏蒙山到底啥樣？是不是像歌曲中描繪的那么美呢？

我來告訴你，真實的烏蒙山區(qū)是典型的巖溶山區(qū)，是國家級扶貧重點工作區(qū)，區(qū)內(nèi)地質(zhì)環(huán)境條件脆弱，缺水少土、旱澇頻繁、石漠化嚴(yán)峻、環(huán)境容量低。

地下水是烏蒙山區(qū)革香河流域重要的飲用水源。但是由于地下水發(fā)育規(guī)律復(fù)雜，地形起伏巨大，給地下水的有效開發(fā)利用帶來了諸多困難，當(dāng)?shù)卮笃貐^(qū)存在干旱缺水問題。

經(jīng)過艱辛的野外調(diào)查，我們課題團(tuán)隊利用巖溶地下水“調(diào)查—探測—評價”綜合方法，查明了烏蒙山革香河流域地下水賦存發(fā)育規(guī)律，揭示出流域內(nèi)干旱頻發(fā)的成因機(jī)理，歸納總結(jié)出向斜蓄水構(gòu)造、背斜蓄水構(gòu)造、斷層蓄水帶和斷陷盆地蓄水構(gòu)造四類典型蓄水構(gòu)造模式，優(yōu)選了斷層阻水、向斜蓄水、巖性界線阻水、上下阻水和地下河徑流帶五種富水成井區(qū)位，并有效應(yīng)用于嚴(yán)重干旱缺水區(qū)的打井找水工作。最終，我們找水定井成功率達(dá)到70%以上，解決了流域內(nèi)2萬多人的飲水難題，有效地服務(wù)于當(dāng)?shù)孛撠毠詰?zhàn)。

革香河成脫貧攻堅路上一道難題

烏蒙山革香河發(fā)源于沾益馬雄山北麓，為北盤江的次級支流，位于云南省東北部，流域涉及宣威市、沾益縣、富源縣，其中宣威市屬烏蒙山片區(qū) 38 個深度貧困縣之一。革香河全長157. 3公里，徑流面積為 4703. 1平方公里，其中云南省宣威市境內(nèi)的徑流面積為 2747. 3平方公里；屬亞熱帶高原季風(fēng)氣候，冬春光照條件較好，冬少嚴(yán)寒、夏無酷暑，春溫不穩(wěn)定，降水豐富，時空分布不均；低溫、霜凍、冰雹、干旱、洪澇災(zāi)害性天氣頻繁交替出現(xiàn)。

這一地區(qū)碳酸鹽巖分布面積占到 67% 以上，為典型的西南巖溶石山地區(qū)，地表水資源匱乏，地下水出露稀少且埋藏深度大，不利于開發(fā)利用，干旱缺水情況非常普遍。區(qū)內(nèi)煤炭資源豐富，常年煤炭開采導(dǎo)致地下水位下降和地表水質(zhì)污染，使得當(dāng)?shù)氐母珊等彼疇顩r更為嚴(yán)峻。宣威市存在著大量安全飲水困難人口，是脫貧攻堅道路上亟待解決的難題。

摸排地下水發(fā)育強(qiáng)度及含水類型

根據(jù)地下水的賦存條件，水理化性質(zhì)及水力特征，我們首先劃分出碳酸鹽巖巖溶水、基巖裂隙水、松散巖類孔隙水。然后，根據(jù)巖溶發(fā)育強(qiáng)度及含水類型的差異，將碳酸鹽巖巖溶水劃分為碳酸鹽巖裂隙溶洞水、碳酸鹽巖夾碎屑巖裂隙溶洞水；基巖裂隙水劃分為火山（玄武）巖孔隙裂隙水、碎屑巖類孔隙裂隙水兩個亞類。最后，根據(jù)不同地層巖性單位富水性指標(biāo)，進(jìn)一步細(xì)化為 9 個含水巖組。

我們發(fā)現(xiàn)，這一地區(qū)內(nèi)碳酸鹽巖巖溶含水層基本分布于向斜軸部、背斜兩翼及斷層兩盤，含水層受剝蝕、侵蝕和地表水體切割作用十分活躍，除羊場向斜軸部外，含水巖層基本裸露于地表。由于構(gòu)造作用強(qiáng)烈，地形起伏較大 ，溝谷發(fā)育 ，大多數(shù)巖溶含水層均被溝谷切割、支解，區(qū)內(nèi)巖溶含水層的埋藏條件較差。不同地貌組合類型和地層構(gòu)造展布格局發(fā)育的垂直循環(huán)帶所表現(xiàn)出的差異決定了地下水水位的埋深情況，水位埋深數(shù)米到數(shù)百米不等。

基巖裂隙水含水巖組零散分布于整個流域。碎屑巖、玄武巖基巖裂隙水埋藏條件簡單，一般埋藏淺，且隨著地形起伏而變化，地下水位埋深小于50米。

革香河發(fā)源于云南省宣威市馬雄山西北麓，流經(jīng)的宣威盆地段地勢平坦，河流縱剖面起伏很小，出宣威盆地后河谷開始逐漸深切，河流落差不斷加大，總體處于巖溶高原面向巖溶峽谷的過渡地段，流域內(nèi)最高點為東山主峰滑石板，海拔有 2 868米，最低點革香河與可渡河交匯處，海拔約 950米。其巖溶高原面地貌類型包括了巖溶盆地 、丘 叢洼地 、溶 丘谷地等，位于流域西部，海拔分布大致在 2 000～2 500 米之間，局部侵蝕基準(zhǔn)面分布于盆地及谷地底部，發(fā)育少量地下 河 及 巖 溶 大 泉 出 口 ；巖 溶 峽 谷 海 拔 分 布大 致 在 1 000～2 000 米之間，位于流域東部及東北部，革香河谷底為流域最低侵蝕基準(zhǔn)面，兩側(cè)發(fā)育大量地下河及巖溶大泉出口。

巖溶盆地、丘叢洼地、溶丘谷地是地下水主要補給區(qū)，由于含水層和隔水層的相互迭置，加之構(gòu)造、地形地貌及局部侵蝕基準(zhǔn)面的控制，地表水和地下水之間轉(zhuǎn)化頻繁，發(fā)育了白龍洞、三丘田、旮旯菁等多條地下河。 總體上地下水的補給以大氣降水為主，但在可溶巖與非可溶巖接觸帶的裂隙水側(cè)向補給和巖溶盲谷終端的地表溪水點狀流補給也是重要補給源。

純碳酸鹽巖分布區(qū)，地下水以管道流為主，溶隙孔洞是連接主、支管道的有效空間，地下水發(fā)育深度受排泄基準(zhǔn)面控制；不純碳酸鹽巖分布區(qū)，地下水常沿接觸面運移，地下水發(fā)育深度受隔水層控制。宣威斷陷盆地東緣，斷裂河谷帶地下水徑流、運移還嚴(yán)格受南北向構(gòu)造控制，斷層帶附近巖溶上升泉出露屢見不鮮。

革香河及其支流是地下水主要排泄區(qū)，區(qū)內(nèi)出露大泉 161 個、地下河 10 條；地下水排泄總體上受控于革香河及其支流排泄基準(zhǔn)，但在宣威盆地東緣自南向北近 30 公里沿斷裂帶分布有較多上升泉，則嚴(yán)格受斷裂構(gòu)造控制；部分單斜緩傾 巖溶槽谷地區(qū)，由于下伏相對隔水層的存在，地下水可淺埋、富集，有時甚至可與地表水連為一體，而成為沼澤地 ，這在宣威盆地內(nèi)部板橋 、虹橋一帶較為常見。

造成當(dāng)?shù)貒?yán)重干旱的原因有三方面

據(jù)統(tǒng)計 ，云南省 1500-1999 年間的 500 年 ，旱災(zāi)出現(xiàn) 473 次 ，旱災(zāi)共發(fā)生294年 ，旱災(zāi)年比例達(dá)58. 8%，且常出現(xiàn)幾年連旱的情況。云南旱災(zāi)發(fā)生最為嚴(yán)重的是滇中以及滇東部分地區(qū)，有“冬春小旱年年有，大旱十年有三載”的說法，每年的冬春兩季旱情時有發(fā)生，尤其是四五月份恰逢農(nóng)民春種之際，缺水情況愈發(fā)嚴(yán)重。要解決地方干旱缺水難題，首先應(yīng)查明其形成原因，對癥施治，通過巖溶地下水系統(tǒng)性調(diào)查，歸納出造成當(dāng)?shù)貒?yán)重干旱情況發(fā)生的原因有“天、地、人”三個方面。

大氣降雨量時間分布不均和總體減少是形成干旱的直接原因。由前述可知，大氣降水是當(dāng)?shù)刈钪饕牡叵滤a給來源，地下水補給量的匱乏直接從根源上導(dǎo)致了革香河流域干旱的頻發(fā)。

特殊的地質(zhì)背景是形成干旱的主要原因。宣威市地處云南東北部，處于珠江流域源頭，區(qū)內(nèi)出露地層局限于古生界—中生界范圍 ，包 括石炭系 、二 疊系、三疊系、侏羅系，零星分布第四系堆積物，各地層的巖性以碳酸鹽巖分布最為廣泛，分布面積占到 67% 以上。這些碳酸鹽巖地層多為厚層至塊狀，缺少相對穩(wěn)定的隔水層，同時巖溶含水層中構(gòu)造裂隙發(fā)育，溶蝕作用強(qiáng)烈，落水洞、天窗、豎井和溶蝕縫大量發(fā)育，巖溶含水層形同一過水漏斗，基本不能蓄水，導(dǎo)致大氣降雨迅速滲入地下深部，地下水水位埋深較大。

流域內(nèi)地貌形態(tài)以峰叢洼地、巖溶谷地和深切峽谷為主，巖溶發(fā)育強(qiáng)烈，規(guī)模相對較大，地下溶洞及管道發(fā)育，地下水多集中在較大型的巖溶洞穴和通道中賦存和運移 ，水位埋深大 ，含水層均一性極差，地下水多以巖溶大泉和地下河出口的形式在河谷兩岸集中排泄，造成當(dāng)?shù)氐叵滤Y源量比較豐富，天然出露泉點較少、水位埋藏深、開發(fā)難度大且動態(tài)變化劇烈的困局。區(qū)內(nèi)的務(wù)德鄉(xiāng)全境、東山鎮(zhèn)西部、熱水鎮(zhèn)及落水鎮(zhèn)大部均是此類代表，“守著水井沒水吃”是這些地方的真實寫照。

煤炭生產(chǎn)等人類活動是干旱發(fā)生范圍擴(kuò)大的誘因。宣威市是全國100 個重點產(chǎn)煤縣（市）之一， 是典型的煤炭資源型城市。近年來由于煤礦開采疏干地下水，形成較大的地下采空區(qū)，造成礦區(qū)范圍內(nèi)不同程度的地面開裂和地下水位下降，原本并不缺水的碎屑巖分布區(qū)內(nèi)的機(jī)民井供水量普遍下降，更加劇了山區(qū)農(nóng)村的缺水程度。

五種打井找水模式為類似地區(qū)提供參考

“感謝巖溶所的各位專家，解決了我們苗寨多年來的吃水難題，為我們帶來了干凈水源，我們再也不用花幾個小時去山下挑水啦！”，在宣威市熱水鎮(zhèn)大洼子苗寨內(nèi)，來自寨子的省人大代表送來了錦旗。類似的場景已在宣威市干旱缺水地區(qū)多次上演。

云南省宣威市屬云貴高原斜坡地帶國家重點扶貧區(qū)、“烏蒙山區(qū)”38個深度貧困縣之一。我們圍繞宣威市干旱缺水地區(qū)群眾飲水安全等重大問題，為貧困區(qū)人民提供“放心水”和“致富水”，全力支撐宣威市打贏脫貧攻堅戰(zhàn)。

我們項目組查明了烏蒙山連片貧困區(qū)內(nèi)宣威市水文地質(zhì)條件、巖溶發(fā)育條件、地下水分布規(guī)律、地下水開發(fā)利用條件和生態(tài)環(huán)境狀況，圈定富水塊段12處，在該區(qū)布設(shè)10口探采結(jié)合井，成井9口，日涌水量達(dá)到2150噸，已移交地方使用，解決了宣威市干旱缺水地區(qū)約1.1萬人、4700頭大牲畜飲水及1000畝農(nóng)田灌溉用水問題，改寫了當(dāng)?shù)厣贁?shù)民族飲用水窖水和溪溝水的歷史，助推12個自然村早日脫貧，奔上致富路。

其中，在東山鎮(zhèn)東山中學(xué)實探采結(jié)合井過程中，項目組為不影響學(xué)校正常教學(xué)秩序，加班加點開展水文地質(zhì)調(diào)查、物理探測及鉆探工作，終于在學(xué)生暑假開學(xué)前完成鉆探成井工作，鉆探進(jìn)尺102米，涌水量654.9噸/天，解決了近3000名師生的飲水難題；在熱水鎮(zhèn)秧草洼苗寨，村民日?？克褍晁鳛橛盟Ｕ?，地方政府原計劃實施引水工程通過提引下游水庫來進(jìn)行供水，但是工程成本巨大且后期維護(hù)管理成本高、難度大，項目組瞄準(zhǔn)地方需求，在村寨內(nèi)實施1口探采結(jié)合井，涌水量約87噸/天，該工程的實施不但解決了當(dāng)?shù)鼐用穸嗄陙淼娘嬎y題，也為當(dāng)?shù)卣?jié)約資金50余萬元，取得了良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

幾年來，我們在流域內(nèi)實施了27口機(jī)井，成井19口，成井率達(dá)到70%以上，日總供水量約5000噸，直接解決了流域內(nèi)2萬多人的飲水困難問題，并為20萬人口和10萬畝耕地提供了旱季保障水源。在勘探打井過程當(dāng)中，我們結(jié)合當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)條件，優(yōu)選出五種打井區(qū)位，這也為流域內(nèi)類似地區(qū)打井找水提供有益參考。

斷層阻水斷層附近因地層巖性或巖石膠結(jié)等形成阻水體，來自于強(qiáng)含水層中的地下水被其阻攔，使地下水富集于斷層上游附近，并使地下水位抬升。因此，在地下水來水方向進(jìn)行打井找水，可獲得水位埋藏較淺，含水量較大的地下水源。

向斜蓄水該模式打井位于向斜軸部及兩翼一帶，向斜整體構(gòu)造形態(tài)保存完整，為一封閉條件較好的向斜谷地。 地表巖溶不發(fā)育 ，地形封閉 ，覆蓋層較厚，富水性差，橫向溝谷發(fā)育。大氣降水通過溶隙及小型漏斗滲入地下，由于地層主要由碎屑巖及碳酸 鹽巖裂隙構(gòu)成組合，兩側(cè)均有隔水層阻隔，故地下水沿層面做順層流動，向軸部匯流，最后在河谷旁排出地表，往往在向斜軸部成井率較高，涌水量大。

巖性界線阻水在地形起伏較大的斜坡地區(qū)，受地形及巖性控 制，地下水自山體向河谷徑流，常常以河流作為最低 基準(zhǔn)排泄面集中排泄，如果山坡地帶存在碳酸鹽巖 與碎屑巖地層巖性界線，受下部碎屑巖弱透水層阻 隔，地下水會沿界線附近出露形成泉點，并造成界線 附近強(qiáng)透水層中地下水位抬升，形成地下水富集塊段。在此類地區(qū)，找水打井適宜選在碳酸鹽 巖與碎屑巖分層界線附近，而不適宜在高部位的純碳酸鹽巖發(fā)育地區(qū)。

上下阻水該模式具有承壓水的特征，上、下部為弱透水層或隔水層，如關(guān)嶺組、關(guān)底組地層中泥質(zhì)灰?guī)r與砂泥巖互層發(fā)育，這些砂泥巖層位透水性差，阻隔了其上下之間的水力聯(lián)系，可作為區(qū)域上的隔水層。含水巖層在弱透水層下部，降雨從補給區(qū)沿較為發(fā)育的裂隙、孔隙、落水洞等介質(zhì)通道下滲，地下水在含水層中富集，排泄區(qū)地下水位相對較淺，在自溢區(qū)溶潭或者巖溶泉也隨之發(fā)育，當(dāng)鉆孔打至含水層時，地下水便噴出地表，形成自流井。該模式的關(guān)鍵在于其相對隔水層的存在，其適于在泥巖等隔 水 層 連 續(xù) 性 較 好 且 厚 度 較 大 的 地 區(qū) 實 施 推 廣。

地下河徑流帶區(qū)域內(nèi)發(fā)育大面積的二疊系以及石炭系灰?guī)r，巖層內(nèi)強(qiáng)烈褶皺，斷裂發(fā)育，地下巖溶管道發(fā)育程度高、規(guī)模大，地下水徑流高度集中，并且地下水補給面積通常較大，徑流途徑長，巖溶大泉或地下河出口流量大。該模式地下水埋藏一般較深，地貌上以丘峰溝谷為主，地形上表現(xiàn)為強(qiáng)烈深切，河谷等排泄基準(zhǔn)面一般地勢較低。 該模式要結(jié)合物探工作，進(jìn)行巖溶主徑流帶探測，成井后一般水量較大，但是鉆井成功率相對較低，開發(fā)利用成本高，可作為儲備水源地考慮。

烏蒙山區(qū)革香河流域蓄水構(gòu)造對于在干旱缺水地區(qū)尋找地下水具有重要意義，流域內(nèi)五種富水成井區(qū)位，可為流域內(nèi)同類型地區(qū)地下水的鉆探開發(fā)提供借鑒。革香河地下水對當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)社會發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義，尤其是在宣威市山間盆地區(qū)，應(yīng)當(dāng)在掌握水文地質(zhì)規(guī)律的前提下，科學(xué)合理開發(fā)地下水資源，將是實現(xiàn)生態(tài)建設(shè)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)協(xié)調(diào)發(fā)展的一條新路徑。

作者簡介：

曹建文，中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）水文地質(zhì)學(xué)博士學(xué)位，碩士生導(dǎo)師，中國地質(zhì)科學(xué)院巖溶地質(zhì)研究所巖溶水資源室主任。主要從事水文地質(zhì)、巖溶地質(zhì)、水資源勘查評價與研究工作。近年來，先后負(fù)責(zé)組織了各類項目20余項，是中國地質(zhì)調(diào)查部門水資源水科學(xué)協(xié)調(diào)組副組長。他主編專著1部，以第一作者發(fā)表論文20余篇，獲批國家發(fā)明專利1件，實用新型專利7件，獲得省部級獎勵2項。