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一、内容概述

1.成果简介

岩溶山区表层岩溶水引蓄开发技术是国家科技支撑计划与国土资源大调查项目联合攻关形成的成果，主要针对我国西南岩溶地区地下河深埋、干旱缺水严重而研制的开发利用位置高的山区表层岩溶水水源的技术体系，主要内容包括表层岩溶水调查与开发、蓄水柜建设、设施管理及水源保护，是岩溶山区合理高效利用有限的水资源，缓解岩溶干旱的地下水开发新技术，已在广西马山弄拉和平果果化等地区取得试验成功。

2.表层岩溶水调查与开发

表层岩溶水的特点及意义。表层岩溶带在中国南方岩溶地区广泛发育，深度大多在10m以内，其水文地质主要有以下三个特点：一是由溶沟、溶槽、浅部溶隙、溶孔、溶穴、溶痕等个体形态构成其含水、蓄水空间；二是表层岩溶带底界无明显的隔水层，而由相对完整的可溶岩带构成局部隔（阻）水底界；三是表层岩溶带的水可在有利的部位出露形成表层岩溶泉。而表层岩溶泉是西南岩溶峰丛山区居民历史上聚集和繁衍的重要条件。由于表层岩溶水位置高，开发利用便利，也为解决当地贫困居民缺水问题提供了有利条件。但随着近年来的森林破坏，石漠化加剧，环境调蓄表层水的功能减弱，水土流失速度加快，泉水衰减、水质恶化，大多数表层岩溶水只有在大暴雨期间才形成超渗产流表层岩溶泉，旱季时表层岩溶泉水普遍断流，从而使当地居民普遍丧失原有的饮用水供水条件，存在严重的干旱缺水问题。

表层岩溶水调查。主要包括：查明岩溶水系统边界、系统内岩溶发育程度、植被和土壤覆盖情况，生态环境及表层岩溶带对岩溶水资源的调蓄功能，动态监测所有表层岩溶泉的流量和水化学，把握水资源量及其动态变化。

表层岩溶水开发。一是将分散的表层岩溶水截留和归并，由于表层岩溶泉比较分散，常常有几个出水点，某一个泉水的流量较小，需要开展一些小的水利工程将分散的表层岩溶水截留和归并，以增加水的出流量。二是发展表层岩溶水系统的生态，特别是森林植被，来增强表层岩溶带的调蓄水资源的能力。三是建设水柜，引泉蓄水结合，形成集中供水。

3.蓄水水柜工程建设

（1）水柜设计

水柜选址：水柜选址要避免在裂隙发育的地方，防止地下水扬压力对池底的破坏。如果选址时确实无法避开裂隙，则要建好排水通道，降低扬压力。不允许以原山体作为柜壁，以免山体与柜体之间不均匀沉降而开裂漏水。水柜尽量建设在完整的岩基上，不能建在半边岩基、半边软基或破碎的岩基上。

水柜的建筑材料：浆砌石材料最适合岩溶石山区特点，能就地取材，结构简单，造价低。石料应选择新鲜坚硬的大块石，不允许裂隙发育、风化严重的石料上墙。现浇混凝土施工最好能一次浇筑完成，如分几个仓面浇筑混凝土则一定要对施工缝进行处理后才可以进行下一轮的混凝土浇筑，以免接缝处漏水。

水柜的容积：家庭水柜的容量大小主要依据表层岩溶水量大小和供水人畜数量来确定。

1）按人畜数量计算人畜需水量公式为

V1=N·I1·T

式中：V1为人畜需水量；N为用水人口数，要考虑人口增长，一般可按1.2×现状人口计；I1为用水定额，依据国家规范结合实际取值为40L/（人·d）；T 为连续缺水时间（取值根据实际缺水时段确定）。在实际设计中，考虑再加畜禽用水2m3，计算得理论需水量。

2）依据表层岩溶泉水流量和动态变化特征确定可供水量

V2=P·I2·W

式中：V1表层岩溶泉的可供水量；P为多年平均降雨量；I2为表层岩溶泉的调蓄系数；W为泉域汇水面积。各种类型表层岩溶泉的调蓄系数见表1。

表1 各种类型表层岩溶泉调蓄系数

地头水柜的容量大小主要依据表层岩溶水量大小和作物缺水量来确定。计算方法同家庭水柜。梯形耕地灌水每隔一星期一次，一次灌水按4m3/亩计算，旱年灌水6～8次，水柜总容量按照16～20m3/亩·年计算；洼地平旱地每隔一星期一次，一次灌水按3m3/亩计算，旱年灌水5～6次，水柜总容量按照12～15m3/亩·年计算；果树每隔一星期一次，一次灌水按2.5m3/亩计算，旱年灌水5～6次，水柜总容量按照8～10m3/亩·年计算。

家庭水柜的总容积取表层岩溶泉可供水量与实际人畜需水量中较小者，如果考虑通过集雨蓄水满足生活用水，水柜的总容积按实际人畜需水量计算；地头水柜的总容积取表层岩溶泉可供水量与实际作物缺水量中较小者，如果考虑通过集雨蓄水满足作物用水，水柜的总容积按实际作物需水量计算。

地头水柜的蓄水次数。实际生产中，地头水柜一年可以循环多次蓄水。特旱年地头水柜蓄水次见表2：

表2 特旱年各类型表层岩溶泉地头水柜蓄水次数

水柜的实际修建库容大小。地头水柜实际需要修建的水柜库容大小等于总容积与蓄水次数的比值。家庭水柜按特旱年连续干旱天数与人畜日需水量的乘积计算。

（2）水柜建设

根据岩溶区坡度大的特点，水柜建设应先开挖出平台。对傍坡水柜，整平的水柜基础上浇灌混凝土时，适当向坡内倾斜，倾斜角度控制在2%～3%。

水柜从上到下由进水管（槽）、溢流管（槽）、铁梯、供水管、清洗管、柜壁、柜底构成。

水柜砌筑要求错缝不通缝，满浆不留空。要求先勾缝后批挡，勾缝时每条缝的边缘都要与石面紧密结合。

（3）附属设施

修建水柜的附属设施是为了水净化和保护，一般有过滤池、沉沙池、放水管、盖板等。

过滤池。在进水口上方，过滤池大小为0.8m×0.8m，过滤池壁高1.0m、厚0.3m。在过滤池内由下至上依次填入棕丝、泥炭和细砂，分层高度分别为0.2m、0.3m、0.3m。表层覆盖厚0.02～0.04m的防冲碎石层。

沉沙池。在过滤池上方约1～2m处修建，一般为1.0m×1.0m×1.5m（长×宽×高）的方体池子。沉沙池口设0.4m×0.1m的溢流口，出口处设置拦污栅，底部设冲沙孔。

引水渠（管）。连接泉点与水柜，坡降控制在3%左右。引水渠和水管的尺寸按泉水的最大流量设计，要对引水渠进行三面光硬化防渗处理。

放水管。放水管预埋在砌体中，置于距水柜底板上0.15～0.2m处，防止排干水后阳光直射柜底引起底板开裂而漏水，并预防雨季大量泥沙堵塞水管。

盖板。对家庭水柜，为防止杂物掉入水柜影响水质，对地头水柜可加盖板减少水分蒸发。

4.设施管理及水源保护

水柜建成后应及时清除杂物并清洗干净，以后每隔3年清洗1 次水柜。对于家庭水柜，进入雨季前要将泉点边、沉沙池、引水渠等清扫干净，并将第一次水放掉，以便蓄到较干净的水。每隔3年更换一次过滤池内的泥炭和棕丝，并将其内的细砂、碎石彻底淘洗后再用，同时更换不能正常使用的引水、供水设备，确保正常使用。

水柜开始蓄水的半年内，不能一次蓄满，防止水压力上升过急涨坏水柜，要分3～5次逐步蓄水到位。

加强泉域水源地植被的保护，人工促进水源地植被的恢复，确保泉水流量动态稳定。柜边种植藤生植物，水柜上方搭棚架，可以使水柜防晒，减少蒸发，水柜无水时可降低温度应力对水柜结构的破坏。

二、应用范围及应用实例

本技术适宜于整个西南30多万平方千米的岩溶山区，主要用于分散居民饮用和少面积耕地灌溉用水。是应对岩溶山区抗旱的重要技术。

实例1：广西马山县弄拉屯：弄拉鸡蛋堡山峰范围仅约0.02km2，但垭口部位有大量表层岩溶水点出露。2000年以来，在表层岩溶水调查的基础上，对表层岩溶水进行截留和归并，在泉口修建1个600m3、1个300m3大水柜蓄水，每年可保持水柜蓄水2万多m3，不仅保证了全屯100多人的饮用水，而且通过水管连接，配套采用移动式胶管节水灌溉，解决了下弄拉60多亩耕地、40多亩果园、20药材及牧草地的旱季灌溉用水和几十头大牲畜饮用水。

实例1：广西平果县布午屯：2009年在对一高位表层岩溶泉进行调查监测的基础上，于泉口修建一800m3的大水柜蓄表层岩溶水，并引水1000m到布午屯，配套2个100m3的水柜和2000m的引水管，解决了布午屯300多口人及全部牲畜饮用水和200多亩耕地的灌溉用水问题。

三、推广转化方式

根据不同部门、单位和群体的需要，我单位可组织相关技术人员开办本实用技术专门培训班。对于承担国家和有关部门相关重大科技项目的单位，可采取委托业务或通过技术咨询和现场服务等方式来推广转化本项技术。

四、技术依托单位

技术依托单位名称：中国地质科学院岩溶地质研究所

联系人：王珽蒋忠诚

通讯地址：广西省桂林市七星路50号

邮政编码：541004

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