重慶市紅層地下水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀及對策*

(重慶工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院地質(zhì)與測繪工程學(xué)院，重慶 402260)

紅層是指在侏羅紀(jì)和白堊紀(jì)干熱氣候條件下形成的，以泥巖和泥質(zhì)巖、粉砂巖為主的沉積巖層，因其顏色呈紅色而得名。 重慶紅層分布面積為3.98×104km2，占全市面積的48.3%，該區(qū)域人口1600多萬。這一地區(qū)的地下水資源屬于最貧乏地下水類型，據(jù)有關(guān)統(tǒng)計，有800萬～1000萬人口處于飲水困難和不安全狀態(tài)，加之大部分紅層地區(qū)又屬于農(nóng)業(yè)區(qū)，其缺水的方向主要為人畜飲水和農(nóng)業(yè)用水，因此研究探討紅層缺水地區(qū)地下水資源開發(fā)利用具有深刻而長遠的意義。

自20世紀(jì)70年代重慶紅層地區(qū)被劃定為“貧水區(qū)”以來，各屆重慶市政府都高度重視紅層地區(qū)缺水的問題，許多學(xué)者進行了探索研究工作[1-5]，從1974年開始，地質(zhì)隊對紅層地區(qū)進行了1∶20萬、1∶5萬區(qū)域水文地質(zhì)調(diào)查等工作，進而形成農(nóng)業(yè)、環(huán)境水文、集中供水等基礎(chǔ)資料，其中對紅層地下水資源勘查涉及深層地下水富集規(guī)律等，但很少提及淺層地下水。直到2001年，云南、重慶、四川等紅層地區(qū)，相繼重點開展了研究紅層淺層地下水資源的富集規(guī)律、水量、水質(zhì)及其開發(fā)利用模式，并取得了卓有成效的業(yè)績。經(jīng)過多年實踐與應(yīng)用，2007年紅層打井工程被重慶政府列為“八大民心工程之一”。打井工程在市區(qū)紅層區(qū)全面按計劃逐步展開，截至2015年已打26多萬口，解決140多萬分散用戶飲水難題。隨著工程的新一輪深入開展，需要對成井運行的綜合效果從生態(tài)、社會和經(jīng)濟等方面進行全面系統(tǒng)的總結(jié)分析。

1 重慶紅層地下水開發(fā)利用現(xiàn)狀

1.1 重慶紅層地下水賦存特征

通過文獻資料分析總結(jié)，對重慶地區(qū)紅層地下水的賦存特征從巖層、構(gòu)造和補給影響因素三個方面進行了分析總結(jié)，紅層地下水賦存特征統(tǒng)計見表1[6]，這些特征綜合匯總了紅層地下水的富集規(guī)律，對于重慶紅層地下水合理開發(fā)有重要的現(xiàn)實意義。

表1 重慶紅層地下水賦存特征

1.2 重慶紅層地下水水質(zhì)類型

重慶紅層地下水化學(xué)成分受巖性特征、地下水量、地下水循環(huán)交替條件以及人居環(huán)境條件等因素影響，加之紅層形成的特殊氣候條件，可溶性的膏鹽、芒硝等含量普遍偏高(遂寧組J3s和蓬萊鎮(zhèn)組J3s中的CaO+MgO含量在9%～11%之間)，鐵、錳等金屬離子的背景值也高于其他地層，化學(xué)成分極其復(fù)雜，水質(zhì)差異變化大。無論在垂直方向，還是平面上均有不宜飲用的咸水和高鐵、錳水存在。咸水賦存深度不一，咸淡水界面變化復(fù)雜，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

a.淺層地下水普遍表現(xiàn)為低礦化度重碳酸鹽水，但隨著較深層膏鹽的出現(xiàn)，漸為碳酸鹽水，再往下即被氧化物水替代，逐步演變?yōu)楦叩V化鹵水。紅層上部淡水分布普遍，但厚度較薄，下部咸水——鹽水埋藏深，但分布廣泛，而且還具有從重慶西部逐漸向東部加深的趨勢。

b.水質(zhì)化學(xué)成分在垂直方向上一般隨埋藏深度和交替條件的改變而改變，紅層淺部水質(zhì)簡單，主要以低礦化度重碳酸鹽水為主，但部分10～30m機井水質(zhì)成分較為復(fù)雜，礦化度也比地表泉略高，處在0.4～0.5g/l。

c.紅層淺部淡水帶以下大約30～100m， 存在一個水化學(xué)成分極為復(fù)雜的咸水帶，即緩慢交替帶水，該帶與上帶之間界面深度受地貌、巖性影響變化較大，大部分深度被確定為15～30m之間。

d.紅層淺部地下水存在隨使用時間的增長，水質(zhì)由微咸水或總硬度和硫酸鹽偏高向降低的趨勢發(fā)展的特點，特別是硫酸鹽含量的變化，這主要與水交替存在一定的關(guān)系。

1.3 紅層地下水成井水量

通過分析紅層找水打井工程成井抽水運行情況，紅層賦存地下水資源是否充足，主要由含水層給水率大小、地質(zhì)構(gòu)造條件復(fù)雜程度和地下水徑流循環(huán)條件綜合決定。現(xiàn)從紅層找水打井工程成井地質(zhì)資料和運行情況，總結(jié)當(dāng)前紅層不同水文地質(zhì)條件下的成井水量特點見表2[8-9]。

表2 紅層地下水成井水量特點

1.4 紅層地下水成井過程管理政策與成井規(guī)格

a.打井受益對象。分散居住在重慶紅層地區(qū)內(nèi)，且集中供水工程無法解決的人畜飲用水嚴(yán)重匱乏的農(nóng)戶，其中以老、弱、病、殘和貧困戶為重點。

b.成井資金承擔(dān)方式。重慶紅層地區(qū)農(nóng)戶自愿申請打井并對名單予以公布，技術(shù)人員依據(jù)此名單進行水文地質(zhì)調(diào)查，并編制年度實施方案，通過后進行機井位置的確定，然后實施鉆探成井、洗井、抽水試驗、砌筑井臺、取樣化驗、資料整理和驗收工作等一系列程序。這部分程序所花費的費用皆由政府來承擔(dān)，其取水設(shè)備和輸水管等費用由農(nóng)戶承擔(dān)。

c.成井深度一般在20～25m之間，成井開口直徑172mm,機井一般應(yīng)遠離污染地下水飼養(yǎng)場、廁所、垃圾堆積等20m以上。

2 重慶紅層地下水開發(fā)利用問題

紅層地下水開發(fā)利用工程涉及范圍較為廣泛，包括了自然、經(jīng)濟和社會的各個方面，地質(zhì)條件的復(fù)雜性，政策實施的統(tǒng)一性，農(nóng)戶自身經(jīng)濟條件、認(rèn)知水平等都影響到紅層地下水科學(xué)合理開發(fā)利用。目前主要存在以下主要問題：

a.紅層地區(qū)水文地質(zhì)研究少。主要體現(xiàn)在紅層淺層地下水基礎(chǔ)普查工作開展不足、水文地質(zhì)調(diào)查和勘查精度資料嚴(yán)重不足。

b.紅層地區(qū)找水打井利用技術(shù)模式較分散，缺少集成。雖然一些研究積累了找水勘查技術(shù)理論與經(jīng)驗，但在區(qū)域科學(xué)合理開發(fā)紅層地下水水資源方面，還缺乏與之相對應(yīng)的技術(shù)模式總結(jié)與集成。

c.紅層地區(qū)地下水開發(fā)利用評價工作尚未開展。紅層地表水資源與地下水水資源轉(zhuǎn)化快，受地形、含水層和大氣降水等影響明顯，大面積開發(fā)紅層淺層地下水資源是否對水文環(huán)境、生態(tài)環(huán)境和地面沉降等有影響，缺乏監(jiān)測數(shù)據(jù)，對其科學(xué)評價就無法開展。

d.紅層地區(qū)缺乏對農(nóng)戶開展地下水賦存知識的科普宣傳工作。存在很大一部分農(nóng)戶對紅層找水打井的內(nèi)容、性質(zhì)和方法不甚了解，出現(xiàn)了擅自挪動井位、盲目增加井深、無水強行要求打井、水量需一次性滿足、相互攀比心理等不良現(xiàn)象。

e.紅層地下水的不良水質(zhì)缺乏簡單的處理方法。對已成井的不良水質(zhì)如高鹵、含鐵錳等井水，有一部分農(nóng)戶沒有進行相關(guān)處理就直接飲用，造成飲水安全問題，對身體健康極為不利，究其主要原因是農(nóng)戶自身經(jīng)濟問題和認(rèn)識不到位等造成的。所以研究開發(fā)一些相對簡單有效、經(jīng)濟成本低的地下水水質(zhì)處理的方法和設(shè)備，對于紅層區(qū)飲水安全有重要的現(xiàn)實意義。

3 紅層地下水科學(xué)合理開發(fā)利用的對策

針對紅層地區(qū)地下水開發(fā)利用存在的主要問題，以科學(xué)合理開發(fā)水資源、節(jié)約水資源、高效利用水資源為目標(biāo)，現(xiàn)提出以下對策：

a.依據(jù)水文地質(zhì)單元，科學(xué)合理配置地下水資源。因紅層地下水含水巖層組差異較大，地下水循環(huán)交替條件復(fù)雜，易受到構(gòu)造、地貌等因素的影響，故應(yīng)對同一水文地質(zhì)單元，結(jié)合補給條件，進行優(yōu)化機井?dāng)?shù)量、井距，合理分配地下水資源；對于不同水文地質(zhì)單元，根據(jù)蓄水條件確定地下水埋藏深度，從而確定當(dāng)?shù)剌^為合理的成井深度。

b.對紅層地下水要素進行長期監(jiān)測與評價。由于紅層地區(qū)正在逐年按計劃實施打井工程，涉及面積不斷擴大，對區(qū)域水文環(huán)境造成一定的影響，科學(xué)、合理地布設(shè)地下水監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，并開展紅層地下水水位、水質(zhì)和水量的長期監(jiān)測工作，了解各要素隨時間的變化過程，為更科學(xué)合理地開發(fā)利用地下水資源提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐，對紅層地下水資源可持續(xù)利用的管理、修復(fù)等方面有重要參考價值。

c.防止環(huán)境污染。由于紅層地區(qū)淺層地下水補給條件除降水外，一大部分來自水稻灌溉水、河溪和塘堰補給，地下水易受到污染。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)盡量使用低毒農(nóng)藥、綠色肥料等，并砌筑好井臺，防止污水直接進入井中。

d.修建水利設(shè)施，充分開發(fā)利用雨水與泉水資源。由于紅層地區(qū)降水較為集中，且紅層土壤入滲率較低，可以修建集流場和蓄水池，收集并利用雨水資源；也可以利用自然泉點，修筑蓄水水池，輔以適當(dāng)管道鋪設(shè)即可供農(nóng)戶取水飲用。

e.充分利用高校相關(guān)專業(yè)優(yōu)勢，加強開展紅層成井專業(yè)科普宣傳工作。由于紅層找水打井?dāng)?shù)量多，分布范圍廣闊，加之紅層地下水含水層組差異大，井深和出水量大小等需要有基礎(chǔ)專業(yè)知識才能理解到位，高校相關(guān)專業(yè)大學(xué)生進行這方面的宣傳工作，自身優(yōu)勢就比較突出。

f.加強紅層地下水特殊水質(zhì)處理開發(fā)與應(yīng)用。在紅層嚴(yán)重缺乏水資源部分地區(qū)，對于鐵、錳偏高的淺層地下水開發(fā)利用，應(yīng)加大力度開發(fā)相關(guān)低成本、有效凈化處理程序與設(shè)備，應(yīng)用于紅層地區(qū)，解決人畜飲水困難問題。