岩溶水處理

Ⅰ 表層岩溶水的開發利用

西南岩溶峰叢窪地區氣候暖濕，年平均降雨量1000～2000m m，平均氣溫15～20℃，具有林業（自然植被）和農業發展的優勢條件。導致生態脆弱的原因之一，是由於長期強烈的岩溶化作用造成的地表地下雙重空間結構，這不僅導致地表水漏失，使地下水深埋，枯季地表乾旱缺水，而暴雨來臨，地下管道來不及排泄，又造成洪澇災害，許多農田往往是旱澇交加。長期的岩溶作用與水土流失使周圍山坡上的岩石裸露，在窪地底部淤積了小片土壤，也因年年受淹而不宜植被生長。加上糧食產量低，導致上山開荒毀林，進一步加劇了水土流失和石山的石漠化。這一惡性循環鏈的始端是未能有效利用岩溶水資源。因此必須重點解決水的問題，然後開展綜合治理。近年來，有關部門在峰叢窪地區採用了各種各樣的方式開發岩溶水，本書主要探索表層岩溶水的開發利用。

表層岩溶帶是地表和土下各種岩溶形態構成的不規則帶狀的強岩溶化層。通過對西南表層岩溶水資源進行了初步評價，表明西南岩溶石山地區具備表層帶岩溶調蓄能力的面積在24.5萬km²左右，表層帶岩溶含水層所具備的年調蓄能力總量為247.4億m³。而且由於表層岩溶水位置高，開發利用相對便捷、經濟。據廣西地調院統計，廣西東蘭、宜山等19個縣、市調查的表層岩溶泉為471個，已開發利用的泉水為252個。表層岩溶泉水已成為我國西南岩溶山區尤其是峰叢窪地區居民聚集和繁衍的重要水源。

（一）平果果化示範區表層水資源有效開發利用模式和方法

在峰叢山區高位的匯流狀表層岩溶帶地下水分布區（有表層岩溶帶泉出露），可引泉蓄水並通過配套的管、渠自流引用，可獲得很好的效果。

在峰叢山區坡麓地帶的散流狀表層岩溶帶地下水分布區（無表層岩溶帶泉出露），通過修建集水槽和水櫃，截取坡面流和表層岩溶水，成本低效益明顯。

在高窪地底部的表層岩溶水，利用豎井、天窗等地下水天然露頭修建提水站，將地下水提到高處儲蓄後自流引用，效益顯著。

在窪地（或谷地）地下水淺埋的徑流區，採用開挖大口井的方式進行開發，是經濟、有效的方法之一。在地下水埋藏較深的地帶，應採用鑽井的方式進行開發。

在表層岩溶帶調蓄能力低、飽水帶地下水埋藏較深而又無地表水的地區，通過修建集雨水櫃、塘堰等積蓄雨水，以解決峰叢山區居民的飲水和部分農作物的灌溉，也不失為峰叢山區水資源開發的一種有效的方式。

石漠化不但破壞了生態環境，也加劇了表層岩溶水的漏失。因此，對於石漠化比較嚴重的地區，要盡可能盡快恢復生態，發展水源林，提高表層岩溶帶的水源涵養和對水循環的調蓄能力，以增大表層岩溶泉的水資源量和出流時間，提高表層岩溶水資源開發的潛力和效果。

（二）水櫃建設工程技術

1.水櫃的規劃及選點布置

為防止水土流失，凡坡度超過25°的坡地，不規劃搞玉米、甘蔗類作物的地頭水櫃灌溉，要鼓勵農民種植水果等經濟林木，在種植果樹後再逐步搞地頭水櫃開發表層岩溶水灌溉。

水櫃應選擇靠近泉水、引水渠、水溝等便於引水攔蓄的地方。應沿山邊布置，盡量少佔耕地，同時注意選擇地勢穩定的位置，避開滑坡體、高邊坡和泥石流危害地段。在地形上，水櫃點選在高於所需灌溉田地的坡地平台上，便於自流灌溉和應用節水灌溉措施。

盡量考慮交通方便的國道、省道、縣道和鄉村公路邊，偏於運輸修建水櫃的建築材料。

水櫃的基礎要求為密實的原狀土層或完整的岩基，避開構造破碎帶，不能建在地下水出露的地方和裂隙發育的地方，以免地下水產生的揚壓力破壞水櫃底板。要避免在裂隙發育的地方建池，防止地下水揚壓力對池底的破壞。

家庭水櫃選擇屋前屋後或庭院附近，並盡量選擇較居住地高的位置，以達自流用水的目的。但要遠離豬圈、廁所、生活垃圾以及耕地，避免污染。

2.水櫃的類型

根據水櫃所處位置基礎條件的不同，分為半埋式水櫃、傍坡式水櫃和地面式水櫃。半埋式水櫃外面的土石能平衡部分內水壓力。傍坡式水櫃可以利用坡面緩解水櫃內壁的抗壓力，普遍適宜石山區。

3.水櫃的容積計算

家庭水櫃的容量大小，主要依據表層岩溶水量大小和供水人、畜數量來確定。

按人、畜數量計算人、畜需水量公式為：

V₁=N★₁T

式中：V₁為人、畜需水量；N為用水人口數，要考慮人口增長，一般可按現狀人口的1.2倍計；I₁為用水定額，依據國家規范結合實際取值為40L/（人·日）；T為連續缺水時間（取值根據實際缺水時段確定）。在實際設計中，考慮再加畜禽用水2m³，計算得理論需水量。

依據表層岩溶泉水流量和動態變化特徵確定可供水量的公式：

V₂=PI₂W

式中：V₂表層岩溶泉的可供水量；P為多年平均降雨量；I₂為表層岩溶泉的調蓄系數；W 為泉域匯水面積。各種類型表層岩溶泉的調蓄系數見表27。

表27 不同類型表層岩溶泉的調蓄系數

地頭水櫃的容量大小主要依據表層岩溶水量大小和作物缺水量來確定。計算方法同家庭水櫃。梯形耕地灌水每隔一星期一次，一次灌水按4m³/畝計算。旱年灌水6～8次，水櫃總容量按照年16～20m³/畝計算；窪地平旱地每隔一星期一次，一次灌水按3m³/畝計算。旱年灌水5～6次，水櫃總容量按照年12～15m³/畝計算；果樹每隔一星期一次，一次灌水按2.5m³/畝計算。旱年灌水5～6次，水櫃總容量按照年8～10m³/畝計算。

地頭水櫃的蓄水次數。實際生產中，地頭水櫃一年可以循環多次蓄水。特旱年地頭水櫃蓄水次數見表28。

表28 不同表層岩溶泉地頭水櫃的蓄水次數

家庭水櫃的總容積取表層岩溶泉可供水量與實際人畜需水量中較小者，如果考慮通過集雨蓄水滿足生活用水，水櫃的總容積按實際人畜需水量計算；地頭水櫃的總容積取表層岩溶泉可供水量與實際作物缺水量中較小者，如果考慮通過集雨蓄水滿足作物用水，水櫃的總容積按實際作物需水量計算。

地頭水櫃實際需要修建的水櫃庫容大小等於總容積於蓄水次數的比值。家庭水櫃按特旱年連續乾旱天數與人畜日需水量的乘積計算。

對於漿砌石圓形水櫃，較理想的斷面是形狀系數r=H²/Dt=0.6-2，其中H表示水櫃的高度，D表示水櫃圓形斷面直徑，t表示水櫃壁厚度。

4.水櫃結構及其技術要求

水櫃從上到下由進水管（槽）、溢流管（槽）、鐵梯、供水管、清洗管、櫃壁、櫃底構成。

進水管（槽）：進水管（槽）用於引表層岩溶水入水櫃，其尺寸和大小主要依據泉水的豐水年最大流量來確定。

溢流管（槽）：溢流管安裝在水櫃頂往下約0.1m處，為直徑25～80m m的鍍鋅鋼管，或者直接在水櫃頂開一個淺溢流槽。溢流管的直徑或溢流槽寬度以能夠順利將雨季水櫃多餘水順利排出確定。

鐵梯：從水櫃頂內壁往下0.2m處開始安裝，到距櫃底0.4m處止，間距0.4m。選用直徑為18m m的螺紋鋼製成。

供水設施：當水櫃底板高於主用水位置時，採用自流供水方式，供水管安裝於距水櫃底板以上0.15～0.2m處，選用直徑為20～80m m鍍鋅鋼管，長度以到達用水位置的距離確定，並配備相應閘閥及龍頭。

清洗管：安裝在櫃壁底部，比水櫃底板面低0.03m 左右，與設置的清洗凼連接。選用材料、安裝長度、管徑與溢流管相同。

櫃牆：水櫃邊牆必須設大腳（其是土層）基礎，降低基礎壓強，確保水櫃邊牆穩定。採用M 7.5漿砌塊石砌成，M 15砂漿抹面防滲，當基礎為基岩時，水櫃頂寬0.4m，土基時頂寬為0.5m。若遇軟土基或軟弱夾層，應先將軟土清除後用M 15漿砌石填覆後再按確定的櫃牆寬度安砌櫃牆。櫃牆的轉角段應盡量砌成圓弧形。單個水櫃容積超過60m³，需在櫃牆四周間隔相等的距離配適量直徑14m m的鋼筋。壁厚在0.4m的水櫃用75號水泥砂漿砌築，水泥與砂子之比為1∶4（體積比）。壁厚在0.5m的，則用50號水泥砂漿砌築，水泥與砂子之比為1∶5。砂子為中砂、粗砂。

水櫃底：當為土基時，應鋪設0.15m 厚基層石，然後用C 10混凝土現澆0.1m 厚；當為相同基岩時，直接用C 10混凝土現澆0.1m 厚。如有軟弱夾層（帶），應先將其清除，用M 7.5漿砌塊石填覆後再現澆，面積過大清理困難時，則採用C 20鋼筋混凝土現澆，配筋為直徑10m m鋼筋按間隔300m m 布置。

5.水櫃建設

根據岩溶石山區土少石多、裂隙發育等特點，應先開挖出平台，盡量保證基礎置於完整的岩基上，不允許一邊在岩基一邊在軟基上，不允許基礎直接放在高差較大或破碎的岩基上。水櫃的基礎都要挖到硬土或岩石上，對傍坡式水櫃，整平的水櫃基礎上澆灌混凝土時，適當向坡內傾斜，傾斜度控制在2%～3%。

建設水櫃的主要建築材料有M 7.5漿砌石、C 14現澆混凝土、漿砌水泥磚等。漿砌石材料最適合岩溶石山區特點，能就地取材，結構簡單，造價低。石料應選擇新鮮堅硬的大塊石，不允許裂隙發育、風化嚴重的石料上牆，料石、塊石應盡量選個體大、四方平整的，以減少砂漿用量。

現澆混凝土或抹面砂漿施工時要嚴格按程序進行，現澆混凝土施工最好能一次澆築完成，如分幾個斷面澆築混凝土則一定要對施工縫進行處理後才可以進行下一輪的混凝土澆築，以免接縫處漏水。漿砌水泥磚砌築水櫃時不允許用空心水泥磚。砌築要求錯縫不通縫，滿漿不留空。勾縫用100號水泥砂漿，水泥與砂漿之比水1∶3，砂子為細砂。要求先勾縫後批檔，勾縫時每條縫的邊緣都要與石面緊密結合。做防水層前，池壁應掃洗干凈，把灰縫黏結牢固。批檔應先打底抹平，做素灰、砂漿防滲後，抹光壓光。

水櫃主體完成後，內壁抹三次水泥砂漿，三次總厚5cm。第二次抹砂漿在第一次抹後稍干，不能太乾和太濕，每次抹面都必須連續完成。

6.附屬設施

修建水櫃附屬建築物的主要目的是水凈化（飲用）和利於管理，一般有過濾池、沉沙池、放水管、護欄等。有條件的還可設置蓋板，減少水櫃中水量的蒸發。

（1）過濾池。在家庭水櫃進水口上方修建過濾池，過濾池大小為0.8m×0.8m，用M 7.5漿砌高1.0m、厚0.3m的過濾池壁，內外均用M15砂漿抹面，在過濾池內由下至上依次填入棕絲、泥炭和細砂，分層高度分別為0.2m、0.3m、0.3m。表層覆蓋厚0.02～0.04m的防沖碎石層。

（2）沉沙池。在地頭水櫃的上方（或者在家庭水櫃過濾池的上方）約1～2m處建一沉沙池，沉沙池一般為1.0m×1.0m×1.5m（長×寬×高）的方體池子，用M 7.5漿砌塊石護牆，用M 15砂漿抹面防滲，池底為C 10混凝土塊石澆築0.15m 而成。同時，沉沙池口設0.4m×0.1m的溢流口，出口處設置攔污柵，底部設沖沙孔。

（3）引水渠（管）。在泉點與沉沙池、沉沙池與過濾池、過濾池與水櫃之間修建引水渠，或者採用直徑20～80m m的鍍鋅鋼管連接。連接沉沙池與過濾池、過濾池與水櫃的引水渠和水管，控制坡降在3%左右。引水渠和水管的尺寸按泉水的最大流量設計，要對引水渠進行三面光硬化防滲處理。

（4）放水管。放水管預埋在砌體中，材料應選用熱鍍鋅鋼管，置於距水櫃底板上0.15～0.2m處，防止排干水後陽光直射櫃底引起底板開裂而漏水，並預防雨季大量泥沙堵塞水管。有條件擴建的水櫃放水管應考慮擴建後放水需要，在滿足現在放水要求的基礎上適當加大放水管管徑以備後用。

（5）護欄。為了人、畜的安全，對人、畜易至的水櫃一定要設置護欄，護欄高度一般為0.8～1.0m。

（6）蓋板。對家庭水櫃，為防止雜物掉入水櫃影響水質，採用C 20鋼筋混凝土現澆板，厚0.12m，按直徑8m m的鋼筋間隔150m m配筋。同時在鐵梯頂上預留0.8m×0.8m的檢修孔。有條件的，對地頭水櫃也可加蓋板減少水分蒸發。

7.水櫃建設應注意的問題

按照設計確定的各部分尺寸到實地放好線，盡量減少不必要的開挖，做到布局合理、實用。

水泥砂漿批檔施工時的天氣條件必須掌握好，一般夏季施工時要避開烈日高溫的天氣進行，避免由於高溫時強度增強過快而導致裂縫的產生。

避免使用質量不合格的建築材料。主要是水泥的質量問題，要注意水泥的配比，切忌使用不合格水泥、貯運過程中已經受潮產生團塊的水泥以及貯運時間超過5個月的袋裝水泥。

水櫃內壁抹砂漿時，一層一次完成，第二層抹時待第一層稍干後就進行。

Ⅱ 與採煤相關的岩溶水環境問題

一、礦井生產及排水情況

目前，焦作礦區有生產礦井12個，以市區為界分焦東礦區和焦西礦區。焦西礦區有朱村礦一個礦井，焦東礦區有韓王礦、白庄礦、方庄礦、趙固一礦、演馬庄礦、凱馬礦（原小馬村礦）、馮營礦、中馬村礦、九里山礦、古漢山礦（包括位村礦）和張屯礦。已經關閉的礦井有：焦西礦1999年10月關閉、王封礦1996年3月關閉、焦東礦1996年5月關閉。焦作市是全國著名的大水礦區，歷史上高峰時礦區總排水量超過9.2m³/s。近年來，一些礦井因資源枯竭而關閉以及注漿加固堵水技術的普遍應用，各礦排水量減少，總排水量降至5～6m³/s，各礦排水情況見表10-3。

表10-3 焦煤集團礦井2005年生產及排水情況統計表

續表

二、礦山環境地質問題綜述

焦作採煤所伴生的環境地質問題可歸納為三類：資源毀損、地質災害和環境污染。

1.資源毀損

資源毀損主要是土地資源損失和水資源浪費。土地資源損失主要表現為煤矸石占壓土地和開采沉陷毀壞土地。礦區自建礦以來產生煤矸石直接堆放於地表，已形成17座較大矸石山，歷年堆存量已達1180.77萬t，佔地面積41.81萬m²。礦區現有采空沉陷面積達到70km²。有些塌陷區常年積水，嚴重損壞耕地。礦山地貌受到嚴重破壞，水土流失面積不斷擴大。近山前地帶的孔隙水含水層因煤礦長期排水被疏干，岩溶水水位持續下降，並形成覆蓋整個礦區的水位降落漏斗。

2.主要環境地質問題及地質災害

主要環境地質問題及地質災害有地面塌陷、地裂縫、瓦斯突出、礦坑突水、煤矸石白燃等。

（1）地面塌陷

焦作煤田經過幾十年的開采，地下已形成數處大面積的采空區，在地表形成了總面積約70.2km²的采空塌陷區。在焦西礦區，采空塌陷形成6處大的移動盆地，分布在東王封—西馮封、李封—塔掌—上白作、北朱村、許家墳、嘉禾屯和焦西沙鍋窯；在焦東礦區，面積較大的塌陷區有6處，分布於焦東礦、韓王礦—演馬、方庄、馮營、前靳作、馬村等地。除此之外，沿山前洪積扇的上部還散布著一些小煤窯採煤造成的塌陷坑。因焦西礦、九里山礦、方庄礦、中馬礦、馮營礦、演馬礦還有15～45年的開采時間，因此，塌陷區的面積今後每年還要以1.2～1.5km²幅度增加。統計資料顯示，28個村莊受采空塌陷影響，30處廠礦、學校和村莊公共設施受損，12個村莊的建築物受到強烈變形破壞。

（2）地裂縫

采空區地裂縫十分發育，主要分布在采空區的邊緣地帶，區內發現規模最大的地裂縫為修武縣西村鄉窪村地裂縫，由窪村一煤礦、二礦和西村鄉煤礦採煤所致。裂縫走向近東西，長約3km，寬0.1～0.3m，局部可達2m，深0.5～1m，局部大於5m，沿疙料返斷層斷續出現，危及農田、道路及村莊，直接威脅居民的安全。九里山采空塌陷區裂縫多達數十條，形成寬60m的裂縫發育帶，裂縫寬0.1～0.5m，沿塌陷區形成半環形，農業生產受到嚴重影響。

（3）瓦斯突出

焦作煤田瓦斯含量較高，約有45%的煤炭資源在開采過程中受瓦斯突出的嚴重威脅。焦作礦區煤礦多次發生瓦斯突出事故。例如，1996年12月10日，馬村前岳村礦發生瓦斯爆炸造成2人死亡，8人受傷；2011年10月27日凌晨0點36分，焦作煤業集團有限責任公司九里山礦發生煤與瓦斯突出事故，造成18人死亡，5人受傷，直接經濟損失1151.89萬元。

（4）礦坑突水

焦作煤田水文地質條件復雜，奧陶系和石炭系碳酸鹽岩岩溶發育，煤礦在建井或採煤過程中，遇到導水、充水斷層及岩溶裂隙，引起地下水突然湧入礦井，造成礦井淹沒事故。據焦作市礦務局統計資料，曾發生底板岩溶突水的礦井有：中馬村礦、韓庄礦、王封礦、馮營礦、演馬庄礦等。自新中國成立以來曾發生過上千次突水，突水造成17次淹井。

（5）矸石山自燃

現有的矸石山中有5座發生過不同程度的自燃，矸石自燃時，將排放大量有毒有害氣體及煙塵，污染大氣環境，粉塵降落於地面也會對土壤產生污染。

（6）環境污染

除在採煤過程中，煤層、煤矸石自燃排放的有毒有害氣體對大氣環境產生污染外，煤矸石堆積過程中，經降水的沖刷和淋溶，有毒有害成分隨水滲入土壤中，造成土壤污染，礦井排水和洗煤廠廢水都會污染地表水和地下水。

三、主要水文地質環境問題

1.礦井排水消耗了大量地下水資源

焦作礦區煤礦主要開采二疊系二₁煤，礦井主要充水含水層有五個：煤層頂板有第四系砂礫石含水層和二疊系砂岩裂隙含水層，煤層底板有石炭系薄層灰岩岩溶裂隙含水層（包括八灰和二灰）、奧陶系灰岩岩溶裂隙含水層。其中，二疊系砂岩裂隙含水層是煤層頂板直接充水含水層，八灰是煤層底板直接充水含水層，其餘屬間接充水含水層。從礦井充水與煤層相對位置關系來看，第四系孔隙水和砂岩裂隙水屬於煤層頂板水，在采動影響下，通過頂板砂岩原生裂隙和采動裂隙，以滴水淋水及流水的方式進入礦井。而石炭系八灰、二灰及奧灰岩溶水位於煤層底板，通過導水斷層、構造裂隙或采動破壞裂隙、封閉不良鑽孔或巷道、鑽孔直接揭露等通道進入礦井，屬於底板水。根據統計，底板岩溶水占礦井排水量的75%左右。當礦井開采深度較淺時，第四系孔隙水和煤層頂板砂岩裂隙水（包括風化帶裂隙水）是礦井主要充水水源；當礦井開采深度較大時，底板岩溶水是礦井主要充水水源。礦區斷層構造發育，煤層底板石炭系薄層灰岩岩溶水和奧灰岩溶水水力聯系密切。焦作礦區地表塌陷和地表裂縫較為發育，一部分礦井排水還會通過塌陷坑塘再次進入礦井中，從而形成礦井的重復排水，重復排水量占總排水量的20%。

焦作礦區礦井排水量呈階段性的變化，1965～1978年為直線增長期，礦井排水量從3m³/s增加至9.2m³/s，1978～1986年為峰值期，礦井排水量在8.2～9.2m³/s區間波動。1986～2003年為下降期，從峰值逐漸降低至4.5m³/s。2003年以來，隨著煤炭產量的增加，涌水量略有增加。2008年焦作礦區12座生產礦井總排水量5.97m³/s，排水強度較大的礦井有6座，演馬礦年均排水量1.27m³/s、中馬礦年均排水量1.04m³/s、九里山礦年均排水量0.83m³/s、朱村礦年均排水量0.68m³/s、方庄礦年均排水量0.67m³/s、古漢山礦年均排水量0.60m³/s，6座礦井排水量佔全礦區排水總量的85%。從噸煤排水量數據來看（圖10-9），礦井開采初期，1960年前噸煤排水量小於10m³/t，1960年後階梯狀上升，至1984年達到73.65m³/t，此後逐步下降，2008年達到30.58m³/t。噸煤排水量的減少與煤礦普遍應用注漿堵水技術有關，致使礦井涌水量大幅度減少，突水危險降低，已連續20多年沒有發生大的突水事故。

圖10-9 焦作礦區噸煤排水量開采量變化曲線

焦作地區地下水天然資源總量為10.76m³/s，其中岩溶水為8.09m³/s，孔隙水為2.668m³/s。1978～1986年礦井最大排水量為9.2m³/s，扣除22%重復排水量，在峰值期實際排水量最大為8m³/s左右，相當於焦作地區地下水天然資源總量的75%。如果按2008年礦井排水量5.97m³/s計算，扣除重復排水量後，實際排水量是5.25m³/s，相當於焦作地區地下水天然資源總量的50%。由此可見，礦井排水是焦作礦區地下水主要排泄方式。

礦井排水和人工開采是孔隙水和岩溶水的兩種重要排泄方式，受煤礦長期排水的影響，沖洪積平原上部孔隙含水層被疏干，疏干區分布在西馮封—崗庄—百間房—安陽城—古漢山一線以北，面積達到100km²，水位埋深30～60m。與此同時，岩溶水位呈階梯狀下降，九里山岩溶泉水斷流，處在沖洪積平原前緣的小張庄孔隙水自流井、靈泉碑孔隙水泉等均斷流。

岩溶水水位動態主要受山區大氣降水和人工開采（包括礦井排水）雙重因素的影響，隨開采量增加和降水減少呈階梯狀下降（圖10-10）。

20世紀60年代，岩溶水水位標高在110m上下波動，最高水位達到125m以上，岩溶水補給與排泄處在天然動態均衡狀態，以泉群形式排泄。隨著礦井排水量的逐步增加，岩溶水位逐步下降，至20世紀80年代，礦井排水量達到峰值。與此同時，隨著崗庄水源地的建設，城市大規模開采深層岩溶水，礦井排水和城市開采量超過10m³/s，至20世紀80年代末，水位最低降至75m。在30年的時間里，岩溶水位整體下降幅度達到35～50m，年均下降幅度1.2～1.5m。

圖10-10 焦作礦區岩溶水歷年水位和礦井排水量開采量相關曲線

自1994年開始，隨著王封礦、焦西礦和焦東礦相繼關閉，礦井排水量逐年下降。但是，隨著城市發展和人口增加，岩溶水開采量逐年上升，由此抵消了消減的礦井排水量，岩溶水開采總量仍然保持在較高的水平，在8.5～9.5m³/s之間，岩溶水水位在75～90m之間波動。

根據前人研究，趙庄斷層是一條主要起阻水作用的斷層，斷層以北的奧陶系灰岩含水層被抬升至區域地下水位以上，中寒武統灰岩是岩溶水賦存和運移場所，岩溶發育程度較差，裂隙率低，連通性不好，致使岩溶水徑流條件差；而趙庄斷層以南，奧陶系灰岩地下水位以下，岩溶發育，裂隙率高，導水性強，岩溶水徑流條件好。以趙庄斷層為界形成了水位差達70～150m的地下水位陡坎，斷層北為高水位區，斷層南為低水位。焦作礦區奧灰含水層岩溶裂隙發育，斷層發育，岩溶連通性好，岩溶水有統一的水位，並有相似的水位動態特徵。低水位區岩溶水位在礦井排水、城市開采及降水共同影響下，常表現為整體性的水位升降。在礦區岩溶水水位等值線圖上，礦區岩溶水沿山前形成了橢圓狀不對稱的水位下降漏斗，水位最低點出現在開采量大的水源地（如崗庄水源地）或排水量大的礦井（如演馬礦和九里山礦）。

岩溶水位年內動態主要受到大氣降水的影響。雨後岩溶高水位區水位迅速上升，低水位區水位上升較緩慢，一般到10月底達到全年最高。低水位區岩溶水位年內動態分三個階段：1月下旬至3月底，此間幾乎無降水，岩溶水位急劇下降，至5月底或6月中上旬水位降至全年最低；6月後降水急劇增加，岩溶水獲得補給水位開始回升，至10月底達到全年最高；10月至次年2月底，降水量減少，在開採的影響下，水位緩慢下降。岩溶水位動態特徵反映了岩溶水集中補給、緩慢消耗的特點（圖10-11、圖10-12）。

2.礦區水環境污染

礦井排水是一種混合水，由岩溶水、孔隙水、砂岩裂隙水構成。一般情況下，礦井水水化學特徵與礦井所在區域內的岩溶水或孔隙水一致。反過來講，淺層孔隙水又接受礦井水的補給，孔隙水的水化學特徵與礦井排水相似。因此，在焦作礦區孔隙水、岩溶水、礦井排水的水文地球化學特徵，有許多相識之處。

圖10-11 焦作礦區2000～2008年岩溶水位和降水量相關曲線

圖10-12 焦作礦區2000～2008年岩溶水位和礦井排水量相關曲線

在水文地球化學特徵上，焦作礦區東部和西部礦井排水水化學成分和水質類型有明顯差異（表10-4）。西部各礦礦井水化學類型為·-Ca²⁺·Mg²⁺型，水的總硬度一般為350～450mg/L，溶解性總固體一般為500～600mg/L，含量一般為100～130mg/L。而東部礦井水化學類型是-Ca²⁺·Mg²⁺型，總硬度一般為270～280mg/L，TDS一般為320～350mg/L，水中含量明顯低於西部，一般為40～55mg/L，水中其他離子含量如Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、、Cl^-等也較西部礦井水低。造成東西部礦井水水化學特徵不同的原因是東部與西部地質環境不同，表現在：①西部礦區煤系地層中含量高於東部礦區；②東部與西部地下水水化學特徵存在較大差異，礦井水與礦井所在區域地下水一致。

表10-4 焦作礦區東部和西部礦井水水化學成分對比表 單位：mg/L

礦井水來源於岩溶地下水和孔隙地下水，其水質應該同區內岩溶水、孔隙水相同或相似。但是，礦井水從礦井深處向外排放過程中，受開采條件、人為活動等因素影響，礦井水中往往會混入大量的煤塵和其他雜物，而且還會遭受井下廢棄的石油類等物質的污染，從而使礦井水水質趨於惡化。焦作礦區礦井水感官性狀較差，濁度、懸浮物、細菌總數和大腸桿菌數普遍超標，但一般化學指標符合現行飲用水水質要求，基本上不含有毒有害成分，含有少量的油類有機污染物（表10-5、表10-6）。

表10-5 焦作礦區各煤礦礦井水水質分析匯總表

續表

表10-6 演馬礦和鑫珠春礦礦井水水質分析及評價結果

續表

礦井水排出地表後，除少部分被利用外，大部分被排入溝渠或坑塘，最終流出區外。自20世紀60年代起，為利用礦井排水灌溉農田，在焦作西部和東部興建了引排礦井水的渠道，形成了以礦井水為水源的焦西灌區和焦東灌區。焦西灌區灌溉耕地面積1.14萬畝，最多時達到2.4萬畝，包括王封、上白作、朱村和王褚四個鄉鎮的27個村莊，焦東灌區灌溉耕地面積為1.6萬畝，包括待王、百間房、安陽城和九里山四個鄉鎮。自20世紀90年代開始焦作西部煤礦李封礦、王封礦、焦西礦等相繼閉坑，礦井排水量減少，農業失去了灌溉水源。焦西灌區因地表塌陷，灌溉渠道受到不同程度的破壞，可灌溉面積減小。農業利用礦井排水灌溉過程中，有20%～30%的灌溉水通過灌溉回滲進入淺層孔隙地下水，礦井排水進入溝渠坑塘後，也可通過塌陷及地裂縫進入孔隙水甚至進入礦井。礦井排水是淺層孔隙地下水補給源，也是重要的污染源，不僅將大量煤粉和岩粉帶入土壤中，造成了土壤污染和土質的降低，也導致孔隙水水質受到不同程度的污染。由於礦井排水以漫灌自流狀態進入農田及田間溝渠，通過灌溉回滲和渠道滲漏補給孔隙地下水，構成孔隙地下水的污染源。

根據焦作節水辦歷年來水質監測結果，焦作西部和東部沖洪積平原中上部的淺層孔隙水，其水化學類型有兩種，·-Ca²⁺·Mg²⁺型或-Ca²⁺·Mg²⁺型，在水質監測的27個常規化驗項目中，總硬度、TDS、硫酸鹽、氟化物、氯化物和硝酸鹽有超標水樣，污染程度屬於輕度至中度污染。需要指出的是，淺層孔隙水因埋藏淺，補給途徑和補給來源多樣化，除接受礦井排水補給外，大氣降水和地表水（主要是污水）均是補給水源。造成淺層孔隙水污染的途徑和污染源也較復雜，農業噴灑農葯和大量使用化肥均會造成淺層孔隙地下水的污染。但煤礦長期疏排地下水是導致水質污染的重要因素，採煤塌陷為污染物進入地下水中提供了良好的通道。

焦作礦區岩溶水埋藏於石炭-二疊煤系地層之下，煤系地層以及煤系地層之上的新生界地層構成岩溶水的天然保護蓋層，可以起到避免岩溶水遭受人為污染和保護岩溶水質的作用。岩溶水補給區山高陡峭，人煙稀少，基本上沒有大型污染源，包氣帶厚度大，是天然的衛生防護區。岩溶水受人為活動影響較小，水質良好，屬於低硬度和低FDS的淡水。本區岩溶水中Cl^-背景值含量為26.69mg/L，但自20世紀90年代開始，岩溶水氯化物含量逐年遞增（表5-6）。焦煤水文隊水井1999年Cl^-含量為141mg/L，2002升至2135mg/L；54772部隊2000年為680.7mg/L，2002年升至1447mg/L，兩口水井皆因水質惡化而停用。一般情況下，水中氯化物多來源於生活污染和工業污染，岩溶水Cl^-含量超出背景值，表明已遭受污染。主要原因是：原焦作化工三廠燒鹼廢液池直接建在滲透性很強的奧陶系灰岩地層上，池底及四周未作任何防滲處理，廢水Cl^-含量高達100g/L，通過岩溶裂隙滲入岩溶含水層。岩溶水自山區向山前運動，並在山前集中排泄，焦作幾個大型岩溶水水源地均分布在近山前地帶，距該廢液池不足3km，岩溶水的運動和彌散作用，使山前岩溶水Cl^-含量升高。

在九里山奧陶系灰岩殘丘附近，奧陶系灰岩與第四系沖洪積層直接接觸，形成「天窗」。排放於地表的礦井水入滲補給孔隙水，孔隙水水位高於岩溶水位，又以越流形式補給岩溶水。

丹河是焦作礦區西部唯一的常年性河流，流經奧陶系灰岩分布區，河水滲漏補給岩溶水，是焦作礦區岩溶水的主要補給來源之一，多年平均滲漏量占焦作礦區岩溶水多年補給量的20%左右。河水已受到污染，主要污染因子是化學需氧量和揮發性酚，對岩溶水水質有一定影響。

3.煤矸石及其污染

煤矸石是煤礦建井和生產過程中排出來的一種混雜岩體，包括井巷掘進時排出的岩石、煤層頂底板的砂岩、泥岩、煤等。煤矸石礦物成分主要有石英、長石、黏土礦物、白雲岩及石灰石及黃鐵礦等。煤矸石化學成分比較復雜，主要為一些金屬元素和非金屬元素的氧化物，也含有微量的重金屬元素，其中SiO₂和Al₂0₃佔有相當高的比例。露天堆放的煤矸石不僅佔用大量土地，還會造成周圍環境的污染，矸石因氧化、風化和自燃，產生大量揚塵、SO₂、CO、CO₂、煙氣等有害有毒氣體，從而影響礦區周邊生態環境。露天堆放的煤矸石受風吹、日曬和雨淋等作用，所含有毒重金屬元素如鉛、鎘、汞、砷、鉻等均有可能通過雨水淋溶進入地表水域或滲入土壤，並可滲入淺層地下水中，導致水土污染。煤矸石中黃鐵礦結核經過風化和降水長期淋溶，會形成硫酸或酸性水，並離解出各種有毒有害元素如Cd、Hg等。此外，煤矸石自燃後會產生大量SO₂氣體，遇水形成H₂SO₄，會造成土壤酸化。

焦作礦區煤矸石產出量占原煤產量的20%，目前原煤開采量已達到800萬t，每年外排煤矸石150萬t。目前礦區尚有矸石山17座，佔地面積約64萬m²，歷年堆存量已達2500萬t。根據郭慧霞等人的研究，焦作礦區煤矸石主要化學成分中，SiO₂相對含量為50.09%～58.21%，Al₂O₃相對含量為15.7%～28.11%、Fe₂O₃相對含量4.61%～5.49%，燒失量為12.32%～14.35%。煤矸石普遍含有影響環境的重金屬元素，在所分析的Pb、Mn、Zn、Cu、Cr、Cd6種指標中，Cd的檢出率為50%（Cd的最低檢測限為0.05mg/kg），其他元素的檢出率為100%，其中Zn的含量為123.89～291.11mg/kg，Mn含量為35.83～888mg/kg（表10-7）。

表10-7 焦作礦區煤矸石重金屬元素含量分析結果 單位：mg/kg

焦作礦區煤矸石對土壤和地下水的影響主要表現為重金屬污染，河南理工大學胡斌、李東艷等對演馬礦、中馬村礦、朱村礦矸石山周圍土壤重金屬污染問題進行過專題研究。在每座矸石山周圍，沿主導風向和地形坡向上布置2～3條采樣線，每條采樣線上，由矸石山向外按5～50m的距離布置采樣點，每個采樣點採集深度10～15cm。土樣分析結果見表10-8，研究表明：

表10-8 演馬礦矸石山周圍土壤重金屬含量分析結果¹ 單位：mg/kg

1）朱村礦矸石山周圍土壤無Cr污染；Cd污染不明顯；Cu污染程度較輕，但已經超出本地的自然背景值，Pb污染主要與礦區交通環境有關。Zn污染較重，其污染濃度與矸石堆距離呈非線性負相關關系，距離矸石堆越遠污染程度降低。說明土壤某些重金屬元素污染是由矸石風化、揚塵、雨水淋溶等作用使其遷移到周圍土壤中造成的。

2）演馬礦矸石山周圍土壤Cd為輕污染，Cr和Zn為中等污染，其含量與矸石堆距離呈非線性負相關關系，距離矸石堆越遠污染程度越輕，土壤開始出現Pb污染，但主要受交通影響，土壤受Cu污染不明顯。

3）中馬村礦區矸石山周圍土壤中，5種重金屬元素的平均含量由高到低分別為Mn＞Zn＞Cr＞Pb＞Cu，其平均值為496.48mg/kg、242.78mg/kg、53.89mg/kg、37.27mg/kg、31.74mg/kg。土樣Zn、Pb和Cu污染普遍，其平均值分別超過河南省土壤元素背景值的3.3倍、1.9倍、1.6倍，但Cu、Cr、Pb、Zn、Mn平均值均未超過《土壤環境質量標准》（GB 15618—1995）二級標准。

煤矸石山附近包氣帶和淺層地下水污染較為嚴重，矸石堆旁土壤水中K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、離子含量高，遠離矸石堆離子含量普遍低，以離子表現得最為突出。

4.煤礦采空塌陷及其對水文地質條件的影響

當地下的煤層被采空後，便在地下形成采空區，采空區上的岩體失去原有的平衡狀態，從而引起采空區上覆及周圍岩體的移動、變形以至破壞。這種移動、變形和破壞在空間上是由采空區逐漸向周圍擴展，當采空區范圍擴大到一定程度時，岩層移動就發展到地表，在地表產生變形和破壞，即地表移動。地表移動和破壞形式與開采深度、開采厚度、採煤方法、頂板管理方式、岩性、煤層產狀等因素有關，當采深與采厚的比值比較小時（深厚比H/m＜25～30，或覆蓋層薄時），地表出現大的裂縫、塌陷坑。焦作煤田經過幾十年的開采，地下已形成數處大面積的采空區，在地表形成了總面積約70km²的采空塌陷區（表10-9）。

表10-9 焦作各礦井采空區及塌陷面積統計表

根據2008年焦作市國土資源局《焦作市區地質災害調查與區劃》調查結果，市區因采空引發地面塌陷災害共19處，除1處為開采赤鐵礦引發的地面塌陷外，其餘18處均為採煤引起（表10-10）。19處地面塌陷中，大型塌陷5處，中型塌陷13處，小型塌陷1處。采空塌陷在解放區、山陽區、中站區、馬村區均有分布，涉及12個辦事處。主要塌陷區有：小庄村塌陷、田澗村苗圃塌陷、嘉禾屯村塌陷、中馬村西塌陷、桶張河村東塌陷、崗庄村西焦東礦塌陷、馮營塌陷、中馬礦羅庄塌陷、九里山礦區塌陷、演馬庄礦塌陷、韓王礦塌陷、王莊李封礦塌陷、紅砂嶺赤鐵礦塌陷、朱村礦部塌陷、朱村四礦塌陷、中站區煤礦塌陷、西馮封村塌陷等。塌陷坑平面呈不規則圓形或橢圓形，直徑一般500～2000m，個別大於2000m。從地面塌陷穩定性來看，12處穩定性差，7處穩定性較差。

表10-10 焦作市地面塌陷區分布位置及特徵一覽表

除此之外，沿山前洪積扇的上部還散布著一些小煤窯採煤造成的塌陷坑。因焦西礦區的焦西礦、焦東礦區的九里山礦、方庄礦、中馬礦、馮營礦、演馬礦、古漢山礦還有15～45年的開采時間，因此，塌陷區面積每年還在以1.2～1.5km²幅度增加。

焦作礦區地表移動的范圍比采空區面積要大得多，其位置與形狀取決於采空區的形狀及煤層傾角的大小。礦區煤層大體上為一向東南傾斜的單斜構造，煤層傾角一般為8°～12°，煤厚5～6m，屬於緩傾斜煤層。因此，充分采動條件下的地表移動盆地多位於采空區上方，移動盆地的形狀與采空區形狀有關，盆地中心略向地勢傾斜方向偏移。地下採煤對地表的影響主要有垂直方向的移動和變形（下沉、傾斜、扭曲、曲率）與水平方向的移動和變形（水平移動、拉伸和壓縮變形），這些移動和變形都會對地面建築物產生各種形式的破壞。衡量移動盆地變形程度的指標有下沉量W、傾斜率I、曲率K、水平位移量U和水平變形值E，下沉系數η、水平移動系數b、影響角正切值tanβ是確定這5個指標的參數，其值見表10-11。

表10-11 焦作礦區地表移動實測參數表

焦作礦區地表最大下沉值一般為采高的70%～80%，最大水平移動量差別較大，最小隻有230mm（焦西礦109工作面），最大則為3794mm（焦西礦106工作面），其餘各礦水平移動一般介於500～1500mm之間。地表下沉一般在放頂後十天內開始，下沉期一般為5個月，最長可達8個月。地表下沉過程可分為起始階段、活躍階段和衰退階段三個階段。起始階段一般為30d左右；活躍階段持續時間60d左右，日均下沉量最大100mm；衰退階段持續時間60d左右；一般來說，工作面停采1年後地面變形基本停止，3年後地表變形達到穩定。從實際調查來看，焦作馬村、田門、馮營、九里山和方庄礦塌陷區最大下沉量在5～6m，與理論公式計算結果大致相同。

地面塌陷造成的危害主要表現為毀壞耕地、公路和村莊，有的塌陷坑內長期積聚礦井水及雨水，農田喪失耕種價值。地面塌陷對礦區淺層孔隙水和深層岩溶水水文地質條件也有一定影響，表現在以下幾個方面：

1）地表塌陷及地裂縫成為礦井充水和突水的通道。地表塌陷使地表高低起伏不平，礦井排水和雨水等在一些較大的塌陷坑內匯集，由於塌陷坑或地表裂縫與井下巷道或采空區存在通道，塌陷坑內積水便可再次進入礦井，造成礦井重復排水。根據焦煤集團統計，重復排水量佔到礦井排水總量的20%左右。

2）采空塌陷及地裂縫還為污染物進入地下水和礦坑提供了最直接的通道。匯集於地表塌陷坑內的地表水、雨水及礦井排水，可以通過滲漏形式補給第四系孔隙地下水，由於其水質較差，容易造成淺層孔隙水的污染。

Ⅲ 岩溶和土洞的處理方法有哪些

答：在岩溶地區進行建築，應結合岩溶發育情況、工程要求、施工條件和經濟安全原則常採取以下處理措施：1.對個體溶洞與溶蝕裂隙，可採用調整柱距、採用鋼筋混凝土梁板或桁架跨越的辦法；
2.淺層洞體頂板不穩定，可採用清、爆、挖等辦法去除，然後可結合工程要求用塊石、碎石、粘性土或毛石混凝土等回填至設計標高；3.溶洞大頂板有一定厚度可用石砌柱、拱或鋼筋混凝土柱支撐，增加洞體穩定性；4.岩體裂隙可採用灌注水泥漿等方法處理；5.地下水宜輸不宜堵，建築物附近的排泄地表水、落水及岩溶泉應清理疏導，保持水路暢通。
土洞的處理措施有：1.處理地表水和地下水，地表水可用截流、防滲、堵漏等方法，杜絕地表水滲入土層內，地下水可採用截流或改道的方法，防止土洞地表塌陷的發展；2.淺層土洞和岩溶處理方法一樣，採用挖填處理；3.灌砂處理，在頂板鑽孔然後灌砂，壓力灌注細石混凝土等；4.墊層處理，基礎底面夯填粘性土夾碎石作墊層，提高基地標高，減少頂板附近基底壓力；5.同樣採用梁板跨越土體以支撐建築物；6.採用樁基或沉井穿過覆蓋土層，將荷載傳至穩定基岩上。

Ⅳ 岩溶水系統生態環境重建與水資源有效利用模式

岩溶水流域的分水嶺地段，是峰林、峰叢發育的地下水補給區和峰林谷地向峰林平原過渡的地下水徑流區。就岩溶含水介質條件來看，具有水流循環交替迅速、資源分布不均一的特徵，提高地下水資源的供水功能，必須增強水循環系統的調蓄功能，改變岩溶山地補給區降水快速下滲、形成徑流快速排泄的狀況。研究表明，當前該地區植被衰退十分嚴重，原始植被已全部為次生植被所代替，次生植被則大部分為草叢，相當面積已變為裸岩地。現有少數森林幾乎全部為人工林，無論天然植被還是人工植被，旱生性狀均十分明顯。逆演替已由中草草叢向低草草叢退化，土壤濕度條件日趨惡化。森林植被涵養水分的功能已完全消失。因此，岩溶水流域分水嶺地區的水資源的有效利用與防旱治旱，總體應以加強水循環過程的調控為主，採取生物工程、地表蓄水工程方法調控地下水的循環轉化，有效開發地下水的方式，建立水源生態環境建設—水資源調蓄—節水利用—產業結構調整相結合，即採取水源區生態重建、引、提水、水源蓄積與水產養殖、節水灌溉與發展高效農業的綜合治旱模式（圖版Ⅶ）。如圖所示，根據小平陽示範區的資源環境特點，開展了該類型岩溶平原區的綜合治旱技術示範，建立模式的核心應用技術主要包括如下方面。

（一）水源生態環境重建

自然封育和人工造林是岩溶山地植被恢復的基本途徑。就目前大多數岩溶山地來說，由於受自然和社會經濟等條件的限制，自然封育仍是其植被恢復運用最為廣泛的基本途徑。小平陽地處桂中盆地的中心地帶，一方面由於人為破壞頻繁而導致絕大部分山地植被退化十分嚴重，森林覆蓋率低，其現存的自然植被主要為草叢和灌草叢等低矮型植被，已喪失了基本的環境調節功能；另一方面，該地氣候條件較為優越，植物種類豐富，立地類型多樣，有著極為有利植被恢復的自然和社會經濟條件。

研究表明，裸露石山環境的表層岩溶帶對岩溶水的調蓄功能較弱，只有提高表層岩溶帶的森林覆蓋率才能增加表層岩溶水的調蓄功能，隨著森林植被的恢復，地衣、藻類和苔蘚等低等植物，在岩溶生態系統中對水資源的調蓄將起到重要的作用。已有試驗成果顯示：從飽和吸水狀態經蒸發失水至恆重，藻類生物岩樣失水量是相應岩石的16.3倍，時間也延長48%，主動吸水時，吸水量是相應岩石的2.6倍，時間也延長57%，而持水量為相應岩石的17.6倍。除森林和低等植物外，枯枝落葉層也是重要的蓄水介質，同時也是生態系統內部水分的主要調節者，也具有延緩地表徑流時間和強度的功能。

在示範區，對分水嶺和平原中的峰叢、峰林石山進行封山育林或營造人工生態經濟林，是改善水源生態環境的主要措施，觀測結果表明自然封育對增加植被高度和群落層次、改變植物種類組成以及改善小環境等方面起到一定的作用，這種作用隨封育時間的增加而愈加明顯。經調查喬木幼林區自然封育已達20年，盡管1985年遭受全面砍伐已基本退化至灌叢，但由於其所處位置特殊而得到及時的封育和保護，現已基本恢復至喬木幼林階段，群落高度和總蓋度分別達6 m和95%，其中喬木層蓋度40%。喬木層中除山膠木為常綠樹種外，其他均為落葉樹種，其中貓尾木的數量最多，石岩楓次之，兩者株數分別達到5株和4株。貓尾木和網脈紫薇（1株）共同占據了群落的最上層，兩者胸徑最大值分別達到11.52 cm和13.05 cm。除觀測樣方內的樹種外，該區喬木層樹種還有圓葉烏桕、黃連木、鐵屎米、野梨、朴樹和油甘果等。灌木層蓋度高達80%，主要種類有灌木植物紅背山麻桿、石山花椒和石山巴豆等，喬木幼樹主要有黃連木、山膠木、鐵屎米和油甘果等。草本層蓋度較小，僅為15%。從整個群落的結構和物種組成來看，喬木幼林區正處於極不穩定的演替階段，隨著自然封育的繼續，它將會逐漸演替為落葉闊葉林或常綠落葉闊葉混交林。

灌草叢區和樵牧區（對照區）的群落外貌均為灌草叢，與喬木幼林區存在較大差別，兩者群落高度分別為2.2 m和1.6 m，整個群落僅包括灌木層和草本層。盡管如此，比較兩者的調查結果可以發現，短時間的自然封育也會使其植物群落發生一些比較明顯的變化，這些變化包括群落高度和種類組成等方面。由於人為干擾仍在繼續，對照區的植被總蓋度雖然高達95%，但其群落高度僅為1.6 m，大部分種類生長較差，以草本植物為優勢，其蓋度和種類數量要略高（多）於灌木植物；灌草叢區的群落高度達2.2 m，比對照區增加了約40%，已由原來草本植物占優勢轉變為灌木植物占優勢，大部分種類生長良好。在灌草叢中，灌木層的蓋度和種類數量要明顯高（多）於草本層，其中灌木層種類達19種，比對照區增加了8種，增幅達73%，相反，草本層植物僅有7種，下降幅度達42%。這對於促進該區域的植被向喬木幼林演替和實現植被的最終恢復具有非常重要的意義，因為惟有木本種類尤其是喬木種類增加，灌草叢才有可能發生質的或者根本性的變化。因此，自然封育對小平陽山地的影響和作用主要體現在增加群落高度、改變群落結構和種類組成等方面，特別是自然封育有利於增加喬木種類和數量，這對促進現存植被演替和恢復均具有非常重要的意義。

人工造林，由於山地的立地條件在不同山地或不同坡位之間差異較大，因而人工造林也因樹種和造林地而收到不同的效果。據野外觀察，村邊及山坡中下部的人工林長勢較好，而位於山坡中部以上的人工林長勢則較差。人工林中的自然植物種類主要是桃金娘、芒萁、金櫻子、黃荊條、野牡丹和掃把枝等一些耐干瘠的灌草指示植物。

由上所述，示範區地處亞熱帶，水熱作用活躍，植物生長迅速，生態系統自我恢復能力很強。通過封育，岩溶山地的植被已呈現良性演化趨勢，在15～20年的封育區段，已基本恢復至喬木幼林階段，群落高度和總蓋度分別達6 m和95%，顯示以森林為主體的植物群落將得到初步恢復，涵養水源的作用不斷增強，有利於調蓄降水入滲和循環調節，地下水的動態變化趨緩。

（二）地下水開發、調蓄與水產養殖

在峰叢、峰林山地區周圍的平原上由於接受上游補給區側向徑流和平原本身降水的雙重補給，山前地帶地下水資源相對集中，在地貌、岩溶和構造組合條件有利的部位形成地下水富水地段，採取鑽井取水。同時在山前坡丘間或岩溶谷地的低窪地地段，選擇有利部位築壩、修建蓄水山塘，積蓄山地坡面流和山區表層岩溶帶的季節性排水，攔截地表徑流，蓄水防旱。通過修整和防滲處理，並鑽井抽取地下水，保障山塘水源補給，開發山塘水產養殖功能，充分發揮山塘的蓄水抗旱與經濟生產效益。

在小平陽示範區的劉村核心示範片，2001年可用於養殖的山塘面積180畝，通過項目實施，2005年水產養殖面積增加330畝。2002年建成劉村1口機井，出水量達100m³/h，配套修建輸水管1 750m，調蓄水池1個，為蓮花塘等8個主要養殖山塘提供補充水源，同時保障310畝的「望天田」能種上了雙季稻。其中蓮花塘原有水面積80畝，水深平均75 cm左右，蓄水約4×10⁴m³，通過築壩、開挖和防滲，建壩320m，防滲約7 000m²，挖土約20 000m³，擴大養殖面積達150畝，水深平均1.5 m，蓄水量可達15×10⁴m³。不僅增強了山塘的水產養殖功能，而且調蓄水資源的能力增大了2.75倍，提高了防旱抗旱能力。2004年水產總量達250 t，同時在山塘邊新建200頭的養豬場和2 000羽養雞、養鵝場各一個，建立雜交柑示範果園50畝，取得了顯著的經濟生產和綜合治旱技術示範效益。

（三）岩溶平原區防洪排澇和引水調蓄

峰林山地至岩溶平原區過渡地帶，由於地勢低窪，雨季地下水位一般上升到地表，產生洪澇災害，淹沒農田；而旱季地下水位又迅速下降，造成乾旱缺水。在山前開挖排洪引水溝，將山地洪水和季節泉洪水匯集引入山前山塘，蓄積水源，從而既解決防洪排澇問題，又解決山塘補給水源不足的問題。在劉村南修建550m排洪引水渠，使下游250畝低窪旱地免受洪水淹沒，為近40畝水面的山塘引進充足水源，保障山塘養殖開發。

（四）產業結構和用地結構調整，發展節水旱地農業

岩溶平原區土地資源豐富，開墾耕種面積率高，旱地比例大，在糧食作物種植面和產量穩定的情況下，糧食生產滿足人口需求，大量的作物秸稈和余糧為發展養殖業提供了物質基礎。如劉村示範片，除了結合水資源調蓄進行水產養殖外，引進了2元雜種豬、良種鵝、雞的養殖，建立養殖示範場，養殖業的生產率年平均增長12.58%，2005年養殖業收入達到農林牧漁業增產值的45.36%。同時發展節水旱地農業，果園用地增加420畝，經濟作物用地增加1 500畝。在實現人均有糧350kg的同時人均純收入達到2 626元。

（五）加強沼氣池建設，合理利用生物能源，防止植被破壞，提高農業效益

岩溶平原區農村沼氣綜合利用是支撐農民增加收入、建設生物資源利用與生態良性循環機制，解決農民生活用能、緩解農村燃料短缺矛盾，防止水源涵養林破壞，保障岩溶生態恢復和保護農村生態環境的重要示範工程之一。結合產業結構調整，發展養殖業、經濟果林種植，推廣沼氣建設。劉村示範片新建沼氣池94戶，占建新居農戶和有修建條件老住戶的85%，同時進行改廁、改水、改圈，改善民居衛生環境。沼氣池的使用為農戶提供50%以上的燃料，據測算每戶節省薪材約2 500kg/a，節約勞動力人工40個，產出水肥18 t、渣肥6～7 t。沼氣液、渣不僅是優質有機肥料，沼氣液還是良好的魚飼料。綜合開發沼氣產物的利用技術和與其關聯的養殖、果蔬無公害種植技術，是調整農村能源結構、解決農民生活用能的能源工程，也是鞏固水源涵養林封育成果、保護生態恢復和生態環境重建重要的基礎工程。同時推進了農業產業結構調整、促進畜牧業發展、農業增效和農民增收，並有利於改善農村環境衛生，提高農民生活質量。

Ⅳ 岩溶地區隧道岩溶水的處理原則

對岩溶水的處理通常原則是以「排」為主，截、堵、排、防相結合的綜合處理措施，筆者認為應該是以「通」為主，截、排、堵相結合的綜合處理措施。「通」是指盡量保持原有過水通道，不能因為隧道的修建發生大的變化;「截」是指截斷原有地下水通道，改走其他通道；「堵」是封死相交的地下水通道；「排」是特指引入隧洞，通過排水溝排走；「防」是指防止地下水進入隧道即可。岩溶水處理的較大工程措施有泄水洞和涵洞兩類，採用泄水洞排水屬於「排」和「截」的范圍，採用涵洞過水屬於「通」和「截」的范圍。
1泄水洞排水
當預測到隧道區域的岩溶水量大、水壓大，而隧道確實無法避開時，需考慮專門設置排水隧洞，達到排除岩溶水，降低地下水位，保持隧道乾燥和施工安全的目的。
泄水洞應位於地下水來向的一側，為防止岩溶水突然襲擊，施工中要採用超前鑽孔探測，預備足夠的抽水設備。泄水洞的設置可能對生態環境有不利影響，是否採用應從施工、環保、安全等多方面進行評價，以保證方案考慮周全，成本最低。
2涵洞、倒虹管吸過水
隧道斷面與岩溶水相交時，為保證岩溶水暢通，在隧道底部設鋼筋混凝土圓涵，或倒虹管，同時涵洞出入口周邊至隧道邊牆外緣採用漿砌片石回填密實。在採用此方案時要正確考慮涵洞過水斷面，一般應按豐水季節流量考慮

Ⅵ 隧道施工中遇到了了溶洞最好的的處理辦法是什麼

方法：在開挖施工中，利用超前地質預報手段進一步調查溶洞的地質條件，查明分布位置大小、類型、充填物、岩層的穩定情況等。

岩溶地段一般按照以疏導為主、堵排結合、因地制宜、綜合治理的原則，採取跨越、繞行、加固洞穴、引排截流岩溶水、清除充填物或注漿加固、回填等處理措施。

岩溶地段

1、岩溶地段施工方法

溶洞是岩溶現象的一種，岩溶是指可溶性岩層，如石灰岩、白雲岩、白雲質灰岩、石膏、岩鹽等，受水的化學和機械作用產生溝槽、裂縫和空洞以及由於空洞的頂部塌落使地表產生陷穴、窪地等類現象和作用。

2、溶洞對隧道施工的影響

當隧道穿過可溶性岩層時，有的溶洞岩質破碎，容易發生坍塌。有的溶洞位於隧道底部，充填物松軟且深，使隧道基底難於處理。

有時遇到填滿飽含水分的充填物溶槽，當隧道掘進至其邊緣時，含水充填物不斷湧入坑道，難以遏制，甚至使地表開裂下沉，山體壓力劇增。有時遇到大的水囊或暗河，岩溶水或泥沙夾水大量湧入隧道。有的溶洞、暗河迂迴交錯、分支錯綜復雜、范圍寬廣，處理十分困難。

以上內容參考：網路——隧道施工技術

Ⅶ 岩溶治理

根據不同類別岩溶，確定齊岳山隧道岩溶治理方案，如表10-25。

表10-25 齊岳山隧道岩溶治理方案表

（1）貧水管道型

1）充填淤泥型。2004年3月22日，齊岳山隧道施工至PDK361＋582.5後停止掘進，採用地質鑽機進行超前地質鑽探。3月24日20：00 ，探孔鑽進至13.8 m時，鑽孔沖洗液變濁；20∶10 ，鑽進至15.2 m時，鑽孔內開始出現涌泥；20：13 ，鑽孔內開始涌水，噴射距離2 m。經測試，涌水量為300m³/h。由於涌水量大，鑽機無法鑽進，隨後停止鑽進。1小時後，鑽孔內涌水量減小到150m³/h，之後，涌水逐漸減小，穩定在30m³/h。

根據該岩溶涌水特徵：隨著充填介質淤泥的湧出，開始湧出清水，並且涌水量在短時間內逐漸減小，並穩定在30m³/h。結合該岩溶處於F3 斷層，斷層帶內岩層破碎，平導PDK361＋597發育為垂直向岩溶管道，因此管道相對獨立，管道內靜儲量已基本釋放，因而，對於該岩溶，可採取「後處理」措施，即先採取爆破開挖，待岩溶管道完全揭示後，再進行處理。

2004年4月5日，對該岩溶管道進行爆破開挖。爆破開挖後，實際揭示在隧道左側拱腰位置為一直徑ϕ2m的岩溶管道，與預測情況基本一致。針對該岩溶管道，採取以下「後處理」措施，如圖10-80。

①對隧道開挖輪廓線外5 m范圍進行錨網噴防護。錨桿採用2 mϕ22mm砂漿錨桿，錨桿入岩深度1.5 m，外露0.5 m，間距1 m×1 m。鋼筋網採用ϕ6mm鋼筋，網格間距20cm×20cm；噴射C₂₀混凝土厚10cm。

②對DK361＋594～＋600段採取格柵鋼架支撐，鋼架間距1榀/0.5 m。

③對初期支護外岩溶管道採用M5漿砌片石回填，回填高度2 m。

④預埋ϕ100mmPVC排水盲管，保持原有水系排泄通暢。

⑤對DK361＋594～＋600段採用K0.5MPa抗水壓加強型襯砌。

2）充填粘土型。2004年4月28日，齊岳山隧道正洞開挖到DK361＋597後，採取超前水平鑽探，當鑽至DK361＋614位置時，鑽孔內出現了少量涌泥，取心顯示該位置存在一充填型溶洞，充填介質為軟-流塑狀黏土。隨後，停止鑽探，繼續開挖。2004年5月7日，隧道開挖到 DK361 ＋611 位置停止掘進，並進行進一步加強探測。當探孔鑽探到DK361＋613～＋617時，突然發生突水、突泥，最遠噴射距離15 m。隨後繼續鑽探，表明正洞前方存在一條由隧道右側拱部向隧道左側底部發育的大型岩溶管道，管道直徑3～5m。管道內充填大量泥砂、粘土，儲量無法估計。根據對該岩溶管道的判斷，為確保安全施工，不留後患，對該溶洞採取「注漿加固-管棚支護」綜合措施進行治理，治理方案如圖10-81。

圖10-80 PDK361＋597岩溶管道治理方案

圖10-81 DK361＋614岩溶管道處理方案圖

（單位：cm）

①採用C₂₀模築混凝土封閉掌子面，封閉厚度1 m。

②後部徑向注漿加強：對掌子面後部DK361 ＋605～＋610 段採取5 m徑向注漿。注漿管梅花型布置，間距1 m×1 m。注漿材料採用普通水泥單液漿，漿液配比：水灰比0.6∶1～1∶1。注漿採取定壓控制，注漿終壓為1.5～2MPa。

③超前帷幕注漿：對DK361＋611～＋625段14 m范圍採取5 m超前帷幕注漿，加固溶洞充填物以及破碎圍岩。注漿材料採用普通水泥單液漿、TGRM漿，以普通水泥單液漿為主。普通水泥漿漿液配比為：水灰比0.6∶1～0.8∶1 ，TGRM 漿漿液配比為：水灰比0.8∶1～1∶1。設計注漿擴散半徑1.3 m。注漿採取定壓控制，注漿終壓為1.5～2MPa。

④超前大管棚：對DK361＋611～＋625段14 m拱部120°范圍施做超前大管棚。大管棚採用ϕ108mm鋼管，環向間距40cm，外插角5°。超前大管棚注入水泥砂漿。

⑤徑向補注漿：DK361＋611～＋625段開挖後，對該段進行徑向補注漿。注漿范圍為開挖輪廓線外5m。

⑥底部加固注漿：對DK361＋611～＋625 段底部溶洞進行垂直加固注漿。注漿范圍為基底以下5m。注漿管採用5m長ϕ42mm鋼花管，梅花型布置，間距1m×1m。注漿材料採用普通水泥單液漿，漿液配比為：水灰比0.6∶1～1∶1。注漿採取定壓控制，注漿終壓為1.5～2MPa。

⑦開挖支護：該段採取短台階法開挖，二次襯砌採用K1.0MPa抗水壓加強型襯砌。

3）充填塊石型。2005年2月17日，正洞掘進至DK362＋274.5，掌子面超前5 m探孔內出現突水，射距20m，流量為100m³/h。突水4小時後射距減小為12 m，8小時後射距減小為5 m。突水48小時後水量穩定在20m³/h。經現場分析判斷，掌子面前方發生大規模突水的可能性不大，於是2月19日22：00揭示該溶腔。揭示後，溶腔內僅有少量零星塊石墜落，觀察溶腔主要位於隧道頂部（左側為起拱線上50cm，右側為55cm），溶腔沿隧道橫向發育寬度8.3 m，縱向1.7 m。2月20日23：30，在3#橫通道爆破施工時，溶腔上部填充物突然坍塌、湧出，湧出物堆滿掌子面17.5 m空間，湧出物體積約500m³。湧出物主要為塊石和少量粘性土，最大塊石為3 m×2 m×1 m。後經探測，該溶腔沿隧道軸線長14 m，可探高度拱部以上13 m均泥夾孤石。針對DK362＋277溶洞，根據其坍塌介質為塊石土的特點，施工中採取以下治理措施。

①在確保安全情況下，對堆積體上半斷面向掌子面方向適當清理，形成上、下半斷面台階。

②採用C₂₀混凝土封閉掌子面，止漿牆厚度1.5 m，止漿牆應採用徑向錨桿和周邊圍岩連接。

③對止漿牆下部堆積體進行花管注漿，固結鬆散堆積體。注漿管長度5 m，注漿材料採用普通水泥單液漿，漿液配比為：水灰比0.6∶1～0.8∶1。注漿採取定壓原則，注漿終壓1.5～2MPa。

④對拱部120°范圍內施作ϕ108mm超前大管棚，管棚長度20m，環向間距30cm，外插角5°。管棚施作完畢後注入普通水泥單液漿，漿液配比為：水灰比0.6∶1～0.8∶1。注漿採取定壓原則，注漿終壓1.5～2MPa。

⑤採取台階法開挖，按K1.0MPa抗水壓結構設計二次襯砌。

⑥徑向注漿加強：DK362＋277～＋297段開挖後，對該段進行徑向注漿，注漿范圍為開挖輪廓線外5m。

⑦對基底採取ϕ75mm鋼管樁加固，加固深度12 m。鋼管樁採用花管，梅花型布置，間距0.6 m×0.6 m。注漿材料採用普通水泥單液漿，漿液配比為：水灰比0.6∶1～0.8∶1。注漿採取定壓原則，注漿終壓1.5～2MPa。

（2）富水管道型

2004年5月31日3：50 ，齊岳山隧道平導掘進至PDK361＋870 ，採取超前炮眼孔進行超前探測。炮眼孔鑽至PDK361＋873.5時，突然發生突水，最遠噴射距離5 m，單孔涌水量60m³/h。於是，立即啟動應急預案，封閉掌子面，進一步進行加強鑽探並進行水壓測試。針對平導PDK361＋873岩溶，通過採取TSP203、地質雷達，以及深孔超前鑽探等綜合超前地質預測預報手段，探測到含水體構造溶腔呈上窄下寬、右窄左寬形態。掌子面范圍內溶腔寬度為0.4～4.7 m，溶腔由左上向右下延伸，左上最大溶腔寬度12 m，右下最大寬度4 m，如圖10-82。測試最大水壓力為0.26MPa，穩定水壓力為0.14MPa，預估涌水量為（2～7）×10⁴m³/d。

1）方案制定。由於該富水溶腔規模大，同時，進口為反坡施工，因此，對該富水溶腔進行爆破開挖方案、泄水洞方案、繞行方案和注漿堵水方案進行方案比選。

通過對以上方案進行比選，從投資、安全、工藝、可行性、難度、遠期危害等方面綜合考慮，鑒於該富水動水溶腔規模大，目前針對該類似條件下注漿堵水無成熟的實例，且注漿周期長，投資高，又考慮到該溶腔主要受岩層產狀控制，是以溶蝕作用為主而形成的層面裂隙管道型岩溶，該處地質又為背斜構造，這種地質條件下泄水洞方案比較成熟，對地表環境影響有限，同時，該隧道為反坡開挖，若有大量水存在，抽排水費用較高，因此，應採取泄水洞方案。考慮到齊岳山隧道工期緊，採取泄水洞方案需要一定的時間周期，因此，採取迂迴導坑開挖，開辟新的工作面。現場採取右側迂迴導坑和左側泄水洞綜合方案，如圖10-83。

圖10-82 齊岳山隧道PDK361＋873岩溶管道形態圖

圖10-83 齊岳山隧道PDK361＋873岩溶管道治理方案

2）「迂迴導坑＋泄水洞」方案。

①迂迴導坑。綜合施工地質探測成果，PDK361 ＋873 主要為一豎向發育的管道型岩溶，且具有上小下大，左、右均尖滅的特徵，因此，左側迂迴、右側迂迴、豎向繞行均有一定的可行性，但考慮到右側迂迴對正洞施工有利，且費用最低，因而，選擇採取右側迂迴方案。右側迂迴方案是從平導PDK361＋805位置向正洞開設2-1#橫通道，由橫通道進入正洞後，採取下導坑斷面向前掘進，至DK361＋891處向左側進行超前深孔鑽探，設置2-2#橫通道繞行穿過含水溶腔後拐進平導，之後平導向前正常開挖。迂迴導坑完成後，平導正洞向前開挖，同時應盡快由2-1#橫通道反向開挖正洞，實現正洞1#橫通道與2-1#橫通道之間的貫通，避免平導獨頭掘進。

②泄水洞。考慮到地形條件，以及正洞、平導的平面位置關系，以及出水點情況，在平導左側距平導20m處設置平行泄水洞。泄水洞洞口設在隧道進口洞口樂園溝位置，高程1112.0（平導洞口高程1125.9），設計泄水洞為1‰上坡。泄水洞採用單車道斷面，單道內凈空尺寸為2.8 m×3.6 m。泄水洞全長1165 m。泄水洞襯砌Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級圍岩段採用噴錨襯砌，Ⅴ級圍岩段採用噴錨整體式襯砌結構，在通過斷層破碎帶、岩溶構造裂隙、溶腔等地段時，採取繞避方案。

在泄水洞施工到PDK361＋873富水溶腔時，施工救援通道，爆開含水體，實現泄水。同時，對平導與正洞相應富水溶腔構造處設置泄水通道，實現泄水，本隧道共設置3條泄水通道。

（3）富水溶槽型

2004年10月15日，宜萬鐵路齊岳山隧道進口正洞施工到DK362＋050 ，採用TSP203超前預測預報揭示出DK362＋058～＋065段節理裂隙發育，局部有水。10月17日，隧道開挖到DK362＋060，採用5 m加深炮眼孔超前探測時，由探孔中射出水流，射程4 m，隨即封閉掌子面。之後，在掌子面布置6 個ϕ90mm超前探孔，加強對前方超前預測預報。超前探測表明：在隧道前方自左上向右下發育一富水溶槽，溶槽左寬右窄，寬度為0.7～0.1 m。溶槽中充滿水。經測試，充水溶槽內水壓力為0.1MPa。

1）方案設計。

①端部加強：對DK362＋055～＋060已開挖段採取5 m徑向注漿，加固該段破碎圍岩，以避免由於對DK362＋060～＋070段超前帷幕注漿引起後部結構破壞。

②頂水注漿：對超前水平探孔進行頂水注漿，將水頂回到原有的流水通道，同時達到熟悉注漿工藝、試驗注漿材料、確定注漿參數的目的。

③超前帷幕注漿：對DK362＋060～＋070段採取3 m超前帷幕注漿，形成注漿截水帷幕。

④超前大管棚：在DK362＋060～＋070 段開挖輪廓線外布設超前大管棚，並對大管棚進行注漿，大管棚和超前帷幕注漿共同作用，形成超前剛性支護體系，確保開挖施工安全。

⑤徑向注漿：對DK362＋060～＋070段開挖後進行5 m徑向注漿，提高充水溶槽段的注漿堵水加固效果。它和超前帷幕，以及抗水壓二次襯砌結構共同作用，形成抗水壓結構體系。

2）注漿設計。

①注漿設計參數：借鑒以往施工經驗，制定該充水溶槽注漿堵水設計參數如表10-26。

表10-26 富水溶槽注漿堵水設計參數表

②注漿設計：根據設計參數進行注漿設計。

a.DK362＋055～＋060段徑向注漿：分別在DK362＋056、＋057.5、＋059斷面全環布置徑向注漿孔，注漿孔環向間距1.5 m，孔深5 m。注漿管採用ϕ42mm焊接鋼管，管長5 m，花管部分長4 m，溢漿孔間隔垂直梅花型布置，縱向開孔間距20cm，注漿管端部加工呈尖錐狀。

b.頂水注漿：對超前探孔的6個鑽孔進行頂水注漿。

c.DK362＋060～＋070段帷幕注漿：根據設計參數進行注漿設計，如圖10-84。

圖10-84 超前帷幕注漿設計圖

（單位：cm）

d.DK362＋060～＋070段超前大管棚：超前帷幕注漿結束後，對DK362＋057～＋060段擴大斷面1m形成3m（縱向）×1m（環向）工作間，利用工作間施做ϕ108mm超前大管棚，管棚環向間距0.5 m，外插角1°。

e.DK362＋060～＋070段徑向注漿：開挖完成後，對DK362 ＋060～＋070 段進行徑向注漿加強，確保帷幕注漿的抗水壓作用。徑向注漿加固孔布設間距為1 m×1 m。

3）注漿材料。注漿材料及漿液配比參數根據不同的注漿方案確定。

對於徑向注漿，採用普通水泥單液漿。對於頂水注漿，採用豆石混凝土、水泥砂漿、普通水泥單注液漿和普通水泥-水玻璃雙液漿。對於超前帷幕注漿，採用普通水泥單液漿、普通水泥-水玻璃雙液漿，對於超前大管棚注漿，採用TGRM漿。

普通水泥單液漿漿液配比為：水灰比0.6∶1～0.8∶1。普通水泥-水玻璃雙液漿配比為：水泥漿水灰比0.6∶1～1∶1、水泥漿與水玻璃體積比1∶1～1∶0.3、水玻璃濃度35Be′。TGRM漿漿液配比為：水灰比0.8∶1～1∶1。

4）注漿參數。注漿參數見表10-27 ，現場施工可根據實際情況動態優化調整。

表10-27 注漿參數選擇表

5）注漿順序。注漿順序均採取由下到上、由右到左、間隔跳孔方式進行。

6）注漿結束標准。

①單孔結束標准：注漿壓力逐步升高到設計終壓，並持續10min以上。注漿結束時地層吸漿量小於5L/min。

②全段結束標准：所有注漿孔均符合單孔注漿結束標准，無漏注現象。鑽檢查孔，符合注漿效果質量要求。

7）注漿效果檢查及評定。

①程序控製法：施工程序按規定的施工順序進行。

②檢查孔法（針對超前帷幕注漿）：在吸漿量較大的部位、設計的帷幕加固圈最外側范圍，以及可能存在的注漿薄弱環節鑽設檢查孔，檢查孔數量為設計注漿孔數量的10%，且不小於3個。檢查孔應成孔好，無坍孔現象。對檢查孔取心，漿液充填飽滿，漿液有效注入范圍大於設計值。檢查孔涌水量應小於0.2L/（m·min）。

③試驗法（針對超前帷幕注漿）：對檢查孔進行注漿試驗，檢查孔注漿壓力應很快（一般不應超過10min）達到設計終壓，達到終壓時地層吸漿量很小（一般應小於5L/min）。

④計量評定法（針對徑向注漿）：注漿後涌水量小於設計值5 m³/（m·d）。

8）現場施工。現場施工自2004年10月27日開始，到2004年12月13日結束，歷時48天。

徑向注漿和頂水注漿按設計正常施工。超前帷幕注漿按設計進行了A圈17 個孔的鑽孔及注漿施工，在進行B圈孔鑽孔時，發現鑽孔中均無水，漿液充填飽滿，於是未繼續進行B圈和C圈孔的鑽孔與注漿施工。根據注漿過程中各孔的吸漿情況，以及加固范圍要求，共布置了8個檢查孔，檢查孔均成孔好，無坍孔現象，漿液充填飽滿，無水。對檢查孔進行注漿試驗，注漿量100L，注漿壓力很快達到4～5MPa，這表明原充水溶槽已被漿液有效填充。隨後，對鑽孔過程中出水量較大、溶槽寬度較寬的拱頂及左側拱腰位置局部布置了8根超前大管棚，並注入TGRM漿。

2004年12月15日，對該富水溶槽進行爆破開挖，開挖效果如圖10-85。和注漿前探水孔相比，原充水溶槽被漿液充填飽滿，注漿效果較好，滿足了安全開挖要求。開挖後又對該段進行了徑向注漿加強。

圖10-85 富水溶槽注漿效果照片

Ⅷ 岩溶水保護的原則

水資源保護是為防止水資源因不恰當的人類各種活動引發各種環境水文地質問題，而採取的法律、行政、經濟、技術等措施的總和。岩溶地下水的保護與管理是一項綜合性強而又復雜的工作，它不僅需要明確管理目標和任務，建立有權威性管理機構，而且還需要有先進的管理技術和法律法規，否則對岩溶地下水復雜的環境水文地質問題是無法管理好的。為此，必須通過對水文地質、陸地水文、水利工程、污水處理利用、生態學、經濟發展、法律及政治方面的因素綜合分析研究。與此同時，在我國現今的管理體制下，水資源管理決不是某一部門的事，必須要求水利、環保、國土、煤炭、城建等部門密切配合，明確職責，齊心協力來開展。從技術方面來看，北方岩溶地下水保護應遵循以下原則。

一、以系統思想為指導，兼顧全局，突出重點的原則

北方岩溶地下水以相對獨立的系統進行循環。系統的地質、水資源、環境要素是一個有機整體，因此在水資源保護中要以系統論的科學方法為指導，強調系統的整體性，確定系統范圍、邊界條件、功能以及水煤資源相互依存和制約的關系，樹立岩溶地下水以及泉域內各種類型的地下水、地表水、大氣降水統一保護的思想。同時，由於北方岩溶泉域在系統結構、泉水形成條件、水文地質環境問題及成因具有突出的特點，有的放矢地開展岩溶地下水保護能夠起到事半功倍的效果。岩溶水資源保護要從岩溶基礎水文地質條件出發，根據岩溶水環境問題的成因，有重點地開展諸如水量、水質、泉水排泄區環境的保護工作。

1.水量保護

水量保護要遵循水量均衡的原則。針對北方岩溶水多以泉水形式集中排泄，在不增加岩溶水資源補給情況下，岩溶水系統內以任何方式開采岩溶水都將削減泉水流量的特點。因此要做到地域間的取水平衡、系統內打井取水量與泉口直接取水量間的平衡，在控制安全開采總量前提下，合理布局取水工程，統籌規劃岩溶地下水利用量。特別要加強與泉水流量敏感地區的開采量管理，實施嚴格的取水量許可制度。

同時，水量保護應包括開源與節流兩個方面。在控製取水許可制的同時，利用岩溶水系統的高度開放和巨大調蓄空間，積極開展岩溶地下水增補措施論證，包括直接修建漏庫、利用水庫放水（維持一定流量下的穩定放水）進行滲漏補給、在上游碎屑岩區植樹造林、涵養水源，恢復淺層地下水循環系統，建設和完善雨洪利用體系並盡力發揮防洪、補源、改善生態環境等多項功效。岩溶地下水的人工補給，是一項系統的水資源管理工程，德國漢諾威、澳大利亞Mount Gambier市，我國濟南、琉球群島的宮古島，前蘇聯、以色列、英國、美國等國家或地區已經實施並取得了顯著成效。岩溶地下水的人工補給與實施應作為岩溶地下水水量保護的一項重要內容。

2.水質保護

水質保護必須要從大氣、地表水、地下水整體出發，從三水的循環轉化機制來研究防治岩溶地下水污染的對策，根據岩溶地下水循環機制，從治理污染源和污染途徑兩方面著手開展岩溶地下水水質保護。各部門間應密切配合，特別要在燃煤產業生產工藝的改進方面、地面污水的處理方面、重點點污染源的治理方面採取齊抓共管的措施，使岩溶地下水循環的每個環節形成良好的質量環境。

我國北方煤礦「老窯水」對岩溶水潛在的污染問題必須引起足夠的重視，在煤礦閉坑前採取必要措施進行處置或閉坑後補救性處置應該作為岩溶水水質保護的一項重要內容來抓。

3.岩溶大泉排泄區保護

北方很多岩溶大泉集供水、旅遊、生態多種功能於一體，應盡量保持其自然狀態，其自然景觀的和古建築物都應得到保護。提倡先觀後用的開采方式，盡量不採用泉口直接打井取水的殺雞取卵式的開采。

二、以科學為依據的原則

北方岩溶系統是龐大的多要素構成的復雜水資源系統，引發岩溶環境水文地質問題根源多樣。開展岩溶地下水保護必須以科學為依據，查清每一個岩溶水系統的環境條件。主要內容包括：

1）系統地質結構特徵（包括系統組成，含水層、隔水層和包氣帶結構、空間分布，系統邊界特徵及形成演化等）。

2）系統水資源組成要素及其相互轉化關系（包括大氣降水、地表水、包氣帶水、岩溶地下水及與其密切相關的其他類型地下水）。

3）各水資源要素的分布、循環、演化規律（水質、水量）。

4）系統內岩溶地下水的天然資源量、可開采資源量、水質質量狀況以及影響因素。

5）系統與外界環境的關系。

6）系統內水資源的開發利用狀況（取水工程規模、布局、取水量及相關的環境水文地質問題）。

7）岩溶水環境問題、成因及發展演化趨勢。

只有在全面掌握泉域系統水資源、系統環境及相互間關系基礎上，才能夠有針對性地提出岩溶水資源保護與治理措施。因此，採用必要的技術手段，建立監測體系，加強基礎數據的監測（氣候、水文、地下水水位、水質、泉水流量、岩溶地下水開采量等）、持續開展岩溶地下水環境問題、成因機制與對策研究，以此為基礎，制定切實可行的保護目標，開展水資源開發利用的規劃與保護。

三、實現經濟效益、社會效益、環境效益三統一的原則

發展經濟，提高人民生活水平，促進社會和諧發展是各級政府的主要任務。水資源是參與人類活動各個環節的必需資源，在發展經濟與水資源環境出現矛盾時，不能一味以追求經濟利益而犧牲水環境為代價，一時的經濟繁榮掩蓋不了長期積累的水環境問題，由人類引起的各種環境欠賬終究是要由自己來償還。在北方能源基地，堅持與煤炭資源相關的一切活動對水資源影響的論證管理是非常必要的。水資源保護是一項長期艱苦的工作，是一項保證國民經濟長期、穩定健康發展的必需工作，是以持續利用為目的，實現經濟效益、社會效益、環境效益三統一，以促進人與自然和諧發展的工作。

四、依法開展水資源保護的原則

《中華人民共和國水法》、《中華人民共和國水污染防治法》以及地方性的如《山西省泉域水資源保護條例》、《太原市晉祠泉域水資源保護條例》、《徐州市地下水資源管理條例》、《遼寧省地下水資源保護條例》等法律、法規是開展岩溶地下水資源保護的重要依據。煤炭資源開發及相關產業在北方工業結構中占重要地位，採煤、洗煤、焦化、發電、煤化工等工業具有高耗水、高污染的特點，依法開展水資源的管理與保護就凸顯其重要性。在一些地區污染氣體任意排放、未經處理的工業廢水、生活污水放任自流，固體垃圾隨處堆積的現象比較普遍。擅自打井的現象；取水不計量、少報、瞞報現象；為工程上馬，領導批條子超量審批開采量的現象時有發生。無法可依、有法不依、執法不嚴的狀況是在很大程度上造成北方岩溶地下水環境問題突出的原因。再嚴格的法律、法規，再好的保護管理措施如不能嚴格執行，也不能起到作用。

鑒於北方岩溶水資源重要地位和岩溶水系統環境質量的脆弱性及環境問題成因的復雜性，有針對性地制定岩溶水系統保護的法律法規是非常必要的，但目前在不少地區還是空白，一些突出的問題還存在無法可依的問題。這方面山西省做了大量工作，早在1987年山西省人大第十三次會議就通過了《山西省泉域水資源保護條例》，1998年11月，山西省人民省政府以晉政函〔1998〕137號文批復了山西省水利廳《關於山西省泉域邊界范圍及重點保護區劃分成果審批的請示》並對岩溶泉域水資源開展了有效的管理與保護。2010年11月，針對泉域岩溶水資源保護中出現的新問題，省人大又對《山西省泉域水資源保護條例》進行了修改，2011年，中共山西省委、山西省人民政府在《中共山西省委、山西省人民政府關於加快水利改革發展的實施意見》（晉發【2011】21號文件）中提出關於「調整泉域保護區范圍」的要求，並組織山西省水利廳、國土資源廳和岩溶地質研究所等單位對重點保護區進行了重新劃定。與此同時，針對岩溶水系統跨越不同行政區的特點，建立了以岩溶水系統（泉域）為單位的專門水資源管理機構，依法開展水資源管理與保護。

Ⅸ 岩溶水資源合理開發利用和保護對策

一、礦井水資源化利用及途徑

1.礦井水利用現狀

礦井排水來源於孔隙水、砂岩裂隙水和灰岩岩溶水，其中岩溶水佔75%。岩溶水是焦作市城市供水的重要水源，合理開發利用和保護岩溶水關繫到居民供水安全。在全球化水資源越來越緊張的大背景下，將礦井排水進行資源化利用是非常有必要的。焦作礦區年排放礦井水量為1.5億m³，目前利用量約為3700萬m³/a，占整個礦區排水總量的23%，其餘被排入周邊河流，白白流失。礦井水利用途徑主要是：焦作市環境用水量為360萬m³/a，煤礦生產用水量為340萬m³/a左右，煤礦周邊農田灌溉利用量為3000萬m³/a。根據焦作市用水規劃，2030年需水量為4.72億m³，供水量僅為0.70億m³，水資源缺口4.01億m³。因此，對礦井排水進行資源化利用是解決焦作市不足的便利途徑。

焦作礦區產生的礦井水的水質符合含一般懸浮物礦井水的特徵。懸浮物SS通常小於400mg/L，COD通常小於70mg/L，毒理學和放射性指標完全符合飲用水要求。從低附加值的礦井水利用角度，礦井水經過初次沉池的沉澱，基本可滿足農業灌溉用水要求；從高附加值的礦井水利用角度，礦井水經過「混凝+沉澱+過濾」，完全能夠達到工業（主要是電廠）用水的要求；再經過「消毒」等深度處理，處理後的礦井水也可以達到生活飲用水的水質要求。我國礦井水處理已有成熟的技術和經驗，焦作礦區排水量大，水量穩定，水質簡單易於處理，礦井水的資源化利用是可行的。

2.礦井水資源化利用的途徑

目前，國內礦井水資源化的方式主要有：①井下實行清水污水分流，清水經過簡單處理後直接利用；②農業灌溉；③礦井水凈化處理後利用；④礦井水回灌補源。其中方式①～③應用較為廣泛，方式④僅限於特定條件下。

華北石炭-二疊岩溶型煤田煤層底板岩溶水是礦井水的重要來源，發生岩溶水突水或從疏放鑽孔、泄水巷流入礦坑的岩溶水，未在採煤巷道或采空區長距離流動並且沒有與其他礦井水混合時，其水質保持天然水質，可以直接作為生產和生活用水。煤礦可將直接從含水層中流出並未受污染的地下水，與從采空區或工作面流出的被污染礦井水分開排放，將清水排至地面簡單處理後加以利用。

華北石炭-二疊岩溶型煤田各煤礦涌水量都較大，水質較簡單，多屬於含一般懸浮物的礦井水，懸浮物濃度通常為300mg/L，這為煤礦周邊農田灌溉提供了水源條件。焦作礦區在20世紀70～80年代，利用礦井水灌溉農田近10萬畝，取得較好的社會效益。

從空間角度，礦井水凈化處理工程主要分為兩類：地面處理工程和井下處理工程。前者是井下各處產生的礦井水經巷道匯集到礦井的中央水倉，由中央泵房將混合的礦井水提升至地面，在地面建凈化站處理，達標後再分別輸送到各用水部門使用；後者是在礦井水進入中央水倉前，經過井下凈化站處理，達標後進入中央水倉，中央泵房再將清水輸送到各用水部門使用。

3.礦井水處理工藝

（1）礦井水的地面處理

目前，對於含一般懸浮物礦井水，地面處理工程的工藝相對成熟單一，基本沿用「混凝—沉澱—過濾—消毒」的流程進行，出水可達到生活飲用水水質要求。常用的構築物有：調節池、澄清池、無閥重力雙層濾池、污泥濃縮池、加氯消毒車間。該工藝關鍵問題是：

1）混凝葯劑的選擇與復配，以降低葯劑費用，提高出水水質。聚合氯化鋁（PAC）+聚丙烯醯胺（PAM^-）是常用的葯劑組合。PAC適宜處理含濁水質，PAM^-分子量大，助凝性能優良，兩者組合處理效果遠遠優於單獨使用的效果。

2）集澄清和過濾作用一體的凈化器。澄清池集混合絮凝沉澱於一體，減少了構築物的數量，因而獲得廣泛的應用；部分廠礦開發的高效礦井水凈化設備集澄清池和過濾池於一體的一體化凈化器，已普遍用於中小規模礦井水處理廠。

（2）礦井水的井下處理

井下處理工程，形式多樣。主要形式亦有兩類：一類是在各礦井水湧出口，未經巷道就地建立簡易井下處理站，處理後輸送到各用水部門。另一類是礦井水在經過巷道進入中心水倉前增加凈化處理站，中心水倉變成清水倉，從而解決了定期清理中心水倉的難題，中心泵房再將處理後的清水輸送到各用水工作斷面。如兗州東灘煤礦開發的「格柵-沉砂-混合-漩流反應及斜管沉澱-混凝-過濾吸附以及污泥壓濾」工藝的井下處理工程，徐州權台煤礦則是將中心水倉改造成混凝反應的主要設備，對礦井水進行預處理後，再由中心泵房提升至地面凈化站進行二級處理。

4.焦作礦區礦井水處理工藝設計

焦作礦區礦井排水量大，宜採用地面處理工程統一處理，達到相應水質標准後，再輸送到各用水部門。焦作礦區礦井水除濁度、懸浮物、大腸桿菌超標外，其餘指標均符合飲用水標准，處理工藝相對簡單。根據焦作礦區礦井水的水質、水量和處理後的用途，處理工藝可分兩段：基礎處理工段和深度處理工段。經過基礎處理工段的處理，礦井水應能滿足工業用水要求；經深度處理工段的處理，礦井水應達到生活飲用水水質要求。

基礎處理工段去除的主要污染物包括：懸浮物、有機物和油類。懸浮物主要是煤粉和岩粉，此外還有少量的煤層中的古生物殘體、細菌等物。處理工藝流程見圖10-13。

圖10-13 礦井水基礎處理工段工藝流程

深度處理工段去除的污染物主要是菌類和微量有機物，處理工藝流程見圖10-14。

圖10-14 礦井水深度處理工段工藝流程

根據焦作礦區礦井水的水質水量特徵，PAC的工程投加量為10～15mg/L，PAM^-的工程投加量為0.2～0.25mg/L。採用「微絮凝-過濾」工藝時，PAC的工程投加量改為5～7mg/L。2006年11月，取演馬礦礦井水，投加工業試劑聚合氯化鋁（PAC）15mg/L與聚丙烯醯胺（PAM^-）0.2mg/L，採用實驗室模擬工程設計工藝：「混凝-砂濾-活性炭過濾」，各工段處理效果見表10-12。

表10-12 實驗室模擬工藝處理演馬礦礦井水效果

二、加強煤礦水害綜合防治，減少礦井水的排放

1.岩溶水突水是煤礦安全生產的隱患

焦作礦區受水威脅煤礦資源儲量約60132.6萬t，目前僅解放儲量4685.0萬t，尚有92.2%約55447.6萬t的儲量等待解放（表10-13）。特別是石炭系太原組一₅煤（儲量9462萬t）和一₂煤（儲量27909萬t），因受煤層底板高承壓岩溶水的嚴重威脅，不能正常開采。礦井排水不僅造成大量水資源被浪費，而且企業每年要付出大量的排水費，2003年焦作煤業集團公司共有的8對生產礦井（表10-14），總排水量達282m³/min，總排水費用高達8000萬元，噸煤排水電費高達20～30元。

表10-13 焦作礦區受岩溶承壓水威脅的儲量及被解放的儲量 單位：萬t

表10-14 焦作礦區2003年生產礦井排水經濟技術指標統計表

2.岩溶承壓水突水危險性評價

焦作礦區石炭二疊系共含煤11～14層，總厚9～14m，其中可採煤層三層，包括二疊系山西組二₁煤（大煤）、石炭系太原組一₅煤（二煤）和石炭系太原組一₂煤（三煤）。二₁煤為穩定煤層，全區可采，一般厚6m，是各礦主採煤層。一₅煤距二₁煤6～80m，一般厚1～1.5m，礦區西部普遍可采，東部夾1～2層矸，部分可采。一₂煤距二₁煤85～105m，一般厚度1.5～2.0m，普遍可采。石炭系太原組一₅煤和一₂煤統稱下組煤，煤層底板距二灰和奧灰強含水層近，開採下組煤受煤層底板岩溶承壓水的突水威脅，礦區內僅馬村礦、中馬村礦和朱村礦開采一₅煤，而一₂煤沒有開采。

「特殊水量脆弱性」的礦坑突水在九里山泉域表現得非常突出，其原因主要有以下幾點：

1）最下層煤（三煤）距奧陶系岩溶含水層的厚度薄，一般為10～20m（圖10-15）。

2）煤系地層中發育數層碳酸鹽岩夾層，且直接分布在每層頂板，特別以「二灰」和「八灰」最為典型（圖10-15），這些夾層式碳酸鹽岩含水層水不僅是礦坑突水的補給源，而且由於其發育穩定、分布廣，往往又成為溝通下伏奧陶系含水層的導水層。

3）礦區位於太行山前且由東線向北東的轉折部位，東西及北東向構造斷裂交錯發育，特別是一些大型斷裂構造成為岩溶地下水徑流的良好通道，同時巨大的斷距使得下伏岩溶含水層與煤層及其煤系地層中碳酸鹽岩夾層對接，為岩溶水向礦井涌水提供了條件。

4）煤層總體由北向南東傾斜，多位於區域岩溶水位以下，南部地區煤層的岩溶水帶壓水頭在數百米以上，高壓狀態下的底鼓突水成為巨大隱患。

煤層底板承壓水突水危險評價方法有：斯列薩列夫公式法、突水系數法、多源地學信息復合疊加法、脆弱性指數法、五圖雙系數法等。突水系數法因公式簡單，便於應用，自20世紀60年代提出以來，至今一直是煤礦評價和預測底板突水的重要方法。突水系數是指煤層底板單位厚度隔水層所能夠承受的靜水壓力，表達式為

中國北方岩溶地下水環境問題與保護

圖10-15 焦作礦區地層柱狀圖

式中：T為突水系數（MPa/m）；P為底板隔水層承受的水壓（MPa）；M為底板隔水層厚度（m）。

一般來說，突水系數越大，底板突水危險性越高。臨界突水系數是指單位隔水層厚度所能承受的最大水壓或極限水壓。當突水系數超過臨界突水系數時，底板具有突水危險；當突水系數小於臨界突水系數時，底板基本無突水危險。臨界突水系數受礦區水文地質條件、礦井充水條件、開采條件和開采方法等因素的影響，不同礦區或同一礦區的不同礦井往往有不同的臨界突水系數值。因此，很多礦區或礦井通過對歷史實際突水資料的總結，建立了適用於本礦區的臨界突水系數值（表10-15）。就全國實際資料看，受構造破壞塊段臨界突水系數為0.06MPa/m，正常構造塊段臨界突水系數為0.1MPa/m。

表10-15 我國一些礦區臨界突水系數值

焦作礦區主要生產礦井當前採掘深度二₁煤底板八灰岩溶水突水系數值見表10-16，各礦突水系數均超過臨界突水系數，各礦在帶壓開采二₁煤時，八灰水突水危險很大。

表10-16 焦作礦區二₁煤底板八灰突水系數

一₅煤底板直接充水含水層是二灰（L₂），一₅煤和二灰間的隔水層厚度20m，一₂煤底板直接充水含水層為奧灰，隔水層厚度10～20m。二灰和奧灰水力聯系密切，二者水位相同，可以視為一個含水層組。奧灰水位按當前75m、一₅煤隔水層厚度按20m、一₂煤隔水層厚度按10m，根據各井田煤層賦存最大標高，求得一₅煤和一₂煤的最小突水系數，如表10-17所示。由此可見，開采一₅煤和一₂煤，底板二灰和奧水突水危險很大。

表10-17 焦作礦區各井田太原組最低突水系數

下面將採用突水系數對礦區「二煤（一₅煤）」岩溶突水的風險性進行初步評價。評價中按照突水系數大小分為以下Ⅳ級：

Ⅰ級，無岩溶水突水危害區，「二煤（一₅煤）」處於岩溶地下水位以上，不存在下伏岩溶含水層突水的風險。

Ⅱ級，岩溶水輕度突水危害區，下組煤處於岩溶地下水位以下，突水系數介於0～0.06MPa/m之間的地區。

Ⅲ級，岩溶水中等突水危害區，突水系數介於0.06～0.1MPa/m之間的地區，這類區的突水系數已接近煤炭部制定的《礦井水文地質規程》中的突水危險區的臨界值0.6。

Ⅳ級，岩溶水嚴重突水危害區，值突水系數＞0.1MPa/m地區。

根據以上計算標准，得到泉域下組煤岩溶突水的風險性評價結果見圖10-16。

從圖10-16中可以看出，從北西向南東煤礦岩溶水突水的風險性增加，與地層埋深、岩溶地下水流向相一致。Ⅰ級、Ⅱ級區主要分布在系統西北部山區和朱村斷層及鳳凰山底層以北地區；Ⅲ級區呈條帶平行分布在李庄斷層與九里山斷層的煤系地層翹起段；Ⅳ級區分布在岩溶水系統的東南部。

系統內各區的分布面積分別為：

無岩溶水突水危害區（Ⅰ級）面積90km²。

岩溶水輕度突水危害區（Ⅱ級）面積23km²。

岩溶水中等突水危害區（Ⅲ級）面積18km²。

岩溶水嚴重突水危害區（Ⅳ級）面積326km²。

3.礦區水害防治的建議

1）Ⅱ級、Ⅲ級、Ⅳ級區不宜開采「三煤」。

2）沿區域性斷層留一定厚度的保安煤柱，厚度不小於300m。這些斷層包括鳳凰山斷層、九里山斷層、方庄斷層、馬坊斷層、峪河斷層等，沿一般斷層保安煤柱厚度不小於50m。

3）在Ⅲ級、Ⅳ級區採煤，對開采過程中可能出現的未探明斷層、岩溶陷落柱等應引起足夠重視，執行「有疑必探、先探後掘」的原則，防止突水事故的發生。

4）在Ⅲ級、Ⅳ級區採煤，在充分查明礦區水文地質條件基礎上，針對下伏岩溶水突水問題，可因地制宜地採用煤礦石炭系灰岩隱伏露頭注漿截流工程，對突水點的地面鑽孔注漿封堵突水點工程，礦井分翼（區）隔離技術和強排技術應用、疏水降壓工程與煤層底板含水層注漿改造，工作面煤層底板注漿加固和含水層改造技術等。

三、減少固體廢棄物堆存與利用

煤矸石的利用途徑主要有三種。一是用煤矸石生產無煤燒結磚。具體做法是，採用成熟的制磚技術，將煤矸石粉碎後添加20%的粉煤灰，利用原煤矸石中的黏土礦物和殘余的發熱量，燒結成煤矸石磚。焦作現已建成5座煤矸石磚廠，有14條隧道窯生產線。2005年生產煤矸磚1.2億塊，實現了銷售收入1437萬元，年消耗煤矸石30萬t。二是用煤矸石發電。現已建成四座煤矸石發電廠，綜合利用電站鍋爐8台，總裝機容量194MW。2005年矸石發電12.5億kW·h，實現銷售收入2.5億元，年消耗煤炭洗選加工所產生的煤矸石70餘萬t。三是用煤矸石充填塌陷區，每年消耗煤矸石1萬t以上。煤矸石堆放場

圖10-16 九里山泉域下組煤煤礦岩溶水系突水風險性評價分區圖

四周應修建集水溝和沉澱池，用於收集矸石山坡面的雨水，沉澱後的雨水用於運矸道路和矸石山的灑水降塵，改善礦區地面環境。對煤矸石堆要採取覆土防滲處理，並種植樹木或花草。

Ⅹ 廣東典型岩溶流域地下水資源開發與利用——以黎水地下河和龍坪地下河為例

楊群興，曾土榮

（廣東省地質調查院水工環地調所，湛江 524049）

基金項目：國土資源大調查項目「廣東重點地區岩溶地下水與環境地質調查」（200410400014）。

作者簡介：楊群興（1968—），男，高級工程師，主要從事水文、工程、環境地質調查研究工作。

摘要：受地質環境和地域經濟等條件的制約，廣東在地下河的開發領域還處於探索和試驗階段，技術水平和方法仍很落後，開發利用效果也不理想。為此，本文以黎水地下河和龍坪地下河開發為例進行研究和經驗總結，旨在為今後岩溶流域地下水的合理開發提供經驗參考和技術指引，以更好地利用岩溶水資源、更好地彌補地下河時空分布的差異性、更好地解決岩溶石山地區乾旱缺水問題，推動當地經濟的發展。

關鍵詞：經驗總結；合理開發；地下水；典型岩溶流域

1 前言

廣東岩溶地下河主要分布於粵北岩溶石山地區，根據岩溶水系統空間介質具地表和地下雙層結構的特點，岩溶流域（岩溶水系統）的結構類型按岩溶地貌組合形態分為峰叢窪（谷）地、岩溶丘陵窪（谷）地、岩溶盆（谷）地、岩溶平原等四大類。岩溶地下河沿NE向和NW向構造活動帶發育，其支流和幹流總體發育方向與構造帶走向基本一致。粵北岩溶石山地區已調查發現的地下河110條，單條地下河枯季流量8.92～760.5L/s，岩溶水天然資源量為56.5億m³/a，可采資源量為43.8億m³/a。

各級地方政府及當地老百姓經過長時期的探索和嘗試，對如何開發利用地下河水資源已經積累了一定的經驗。據調查，約有75%的地下河已得到不同程度的開發利用，對天然岩溶水主要採用築壩攔截水、修渠引水、窪地堵漏成庫、挖隧道引地下河水、蓄水發電、抽水提水及旅遊資源開發等方式，覆蓋型和埋藏型岩溶地下水主要通過民井或鑽孔採用抽、提方式進行開發利用。

粵北岩溶石山地區尤以峰叢窪（谷）地、岩溶丘陵窪（谷）地等地段最為乾旱缺水，本文以峰叢窪（谷）地的黎水地下河和龍坪地下河開發為例進行經驗總結，為今後岩溶流域地下水的合理開發提供參考。

2 黎水地下河開發的經驗與教訓

2.1 區域地質條件

按粵北岩溶石山地區岩溶水系統劃分，黎水地下河隸屬於連州岩溶山地及谷地四級岩溶水系統（以下簡稱四級系統），是一個獨立的五級岩溶水系統。

四級系統位於南嶺山脈中段南側，黎水地下河以北一帶為構造-侵蝕類中高山-中山地形，以南為岩溶低山峰林盆（谷）地和峰叢窪地地貌；系統內主要出露泥盆系（東崗嶺組、棋梓橋組、榴江組、融縣組、天子嶺組）、石炭系（連縣組、石磴子組、梓門橋組、壺天群）、二疊系（棲霞組、茅口組、長興組）和三疊系（大冶組、四望嶂組）等碳酸鹽岩類地層，部分以並層形式出露；區域地質構造復雜，四級系統位於南嶺東西向復雜構造帶、湘南南北向構造帶及多期構造的交匯復合部位。

四級系統具溫暖、潮濕、多雨、雨季與旱季分季明顯等氣候特徵，多年平均氣溫18.1～19.8℃，多年平均降雨量1413.1～1747.2mm。

2.2 岩溶發育規律

四級系統岩溶發育處於青年期，以垂向發育為主、橫向發育為輔。垂向上岩溶一般分三個帶（層）發育，層與層之間常以溶洞或大溶蝕裂隙相連通，水力聯系較密切；橫向上溶洞及溶蝕裂隙多沿構造發育方向（斷層面、褶皺軸向、構造裂隙等）或岩層層面延伸，常發育地下河系統。岩溶地貌形態常表現為峰林、峰叢和窪地，峰叢成簇、窪地成片或呈串珠狀發育，與NE、NNE和NW向主要構造發育線基本一致。峰頂呈倒錐狀、饅頭狀，上陡下緩，局部見陡壁，山峰多以基座相連成簇。峰叢窪（谷）地多呈小規模的橢圓狀或長條形，常發育落水洞和漏斗，並多以地下溶洞管道相通，是大氣降雨及地表水向地下水轉化的主要場所；峰叢窪（谷）地地表多乾旱缺水，偶見季節性溪流。

岩溶發育主要受岩性、地層結構、地質構造、地貌、新構造運動等因素的控制，在不同的岩溶發育期、不同的構造部位或不同的地貌單元中常有明顯的差異。據統計，超過70%的地下河（如黎水和龍坪地下河）、81.9%以上的岩溶大泉主要發育於褶皺軸部、揚起端和傾伏端、斷裂帶以及構造的轉折、交匯部位；岩性及岩組特徵是影響岩溶發育的基本因素，層厚質純灰岩岩溶發育較含雜質多或薄層的灰岩強烈得多；在地形變化較大處或突變部位，由於水力坡度變化及地下水交替循環強烈而岩溶發育強度較大，如山峰與窪（谷）地過渡帶、陡崖（坡）腳等地段常常發育地下河或大泉。

2.3 地下河系統特徵

黎水地下河出口位於連州市大路邊鎮山塘村委會黎水村北西側，流域面積31.96km²（圖1）。

地下河處於低山岩溶峰叢地貌邊緣，峰頂高程535～665m，坡度10°～20°。流域內出露融縣組（D₃r）、連縣組（C₁l）、石磴子組（C₁s）、測水組（C₁c）、梓門橋組與大埔組並層（C₁z⁃dp）、壺天群（C₂h）、棲霞組、孤峰組與童子組並層（P₁q⁃t）等碳酸鹽岩地層。

地下河出口發育於核部由D₃r灰岩組成的背斜傾伏端，標高340m，溶洞洞口高15m、寬2～10m、朝向145°，呈三角狀；主要入口——南門水溶洞位於該背斜北翼，發育於C₁s灰岩中，洞口高程447m、寬25m、高15～20m，中央見一寬20～30m天窗。地下河發源於荒塘坪、觀頭洞、荒塘坪農場、麥田坪及童子嶺一帶，該地帶岩溶下降泉匯成的地表水流自南門水溶洞潛入地下形成地下水；地下河自南門水入口往SW沿鷓鴣坪斷裂發育，至童子嶺北側窪地後轉向NEE沿C₁l與D₃r接觸帶順層發育延伸，最後轉向SE直至黎水出口，全程5.2km（圖1、圖2）。地下河出、入口高差110m，平均水力坡度2.1%，枯季流量151.4L/s。

圖1 黎水地下河流域水文地質平面示意圖

1—斷層；2—地層代號及界線；3—地下分水嶺；4—暗河出口，左為編號，右分子為流量（L/s）、分母為測流日期（月：日）；5—暗河入口，左為編號，右分子為流量（L/s）、分母為測流日期（月：日）；6—推測地下河管道；7—泉及其流量（L/s）；8—岩溶窪地；9—落水洞；10—峰頂高程（m）

地下河入口SW 600m發育一窪地，窪地內豎井狀落水洞發育。落水洞上覆薄層沖洪積蓋層，大雨時窪地常積水成澇；在水壓力作用下，落水洞中充填物及上覆蓋層容易被水壓塌和沖走，使地表水與地下水交替的通道得以暢通，地表水直接補給地下水。

地下河流域受SN向臨武斷裂、NE向鷓鴣坪斷裂及NNE向東村江斷裂活動的作用，岩溶發育強烈，發育有窪地（漏斗）12個、暗河1條、泉點4個。

圖2 黎水地下河縱剖面示意圖

1—梓門橋與大埔組並層；2—石磴子組；3—連縣組；4—融縣組；5—灰岩；6—推測地下河管道；7—左為地下河出、入口編號，右分子為流量（L/s）、分母為測流日期（月：日）；8—岩層產狀

2.4 岩溶水資源及開發利用條件

流域內地下水主要接受大氣降水補給，地下河為單一的集中排泄口，故地下河的天然資源量近似於50%保證率條件下大氣降雨入滲補給量、可采資源量相當於地下河天然排泄量、多年平均可采資源量相當於年平均排泄量。經計算，黎水地下河天然補給量1775.1萬m³/a、可采資源量477.5萬m³/a（即13081m³/d）、多年平均可采資源量1383.3萬m³/a（即37895.7m³/d），多年平均可采資源量是補給量的77.9%，可見地下河的可采資源量是有保證的。

地下河主幹河道最大高差110m，水力坡度2.1%，總體地勢變化不大；岩溶流域屬中低山區的徑流排泄帶，地下水主要富集於溶洞、構造裂隙及溶蝕裂隙當中，以管狀流為主、脈狀流及網狀流並存，水位埋深大於50m，流域內地下水交替循環強烈程度中等。這些決定了黎水地下河的開發利用條件較為復雜。

2.5 社會需求分析

地下河流域及其附近工農業用水及生活飲用水都依靠岩溶地下水，出口一帶現狀、近期社會經濟發展對水資源的需求情況見表1。

表1中數據對比前述水資源量，地下河水資源量能滿足居民生活飲用水、牲畜飲水及農業用水的現狀需要和近期內社會經濟發展需要，能滿足現有電站裝機容量現狀需水量的29.2%和近期發展需水量的29.1%。據調查，豐水季流量是枯水季流量的20～40倍，該時段是電站利用水資源發電的高峰期。

表1 水資源社會需求統計表

註：農田日需水量按照200天生長期由年需水量6000m³/hm²算得。

2.6 岩溶水開發利用工程方案

地下河開發利用包括抽水或引水方式供村民生活飲用水、修築引水渠道供農業灌溉及種養殖業用水、利用隧道及環山渠道引水發電等方式。這里主要論述黎水一級發電站工程（圖3）。

根據工程結構特徵，本工程由土質重力壩、隧道、環山引水渠、壓力管、發電機房等電站建築及發電設備等五個單項工程組成，總費用224萬元。

圖3中，土質重力壩近SN向橫跨窪地，壩長98m，頂寬1.5m，底寬4.5m，高2m；隧道自地下河窪地西端至奄堂宕南西600m處一溝谷側坡穿出地表，長1.433km，寬1.0m，高1.2m，全為天然洞壁，隧道入水口裝有閘門及監控室；環山引水渠自隧道出口沿山坡蜿蜒修築至黎水暗河出口NE向的水口嶺西側，長1106m，排水口與壓力管間設有壓力池，環山引水渠過水斷面寬1.6m、深1.5～1.7m、壁厚0.5m，壓力池長14m、寬10m、深3.9m、壁厚1m，環山引水渠為石砌結構；壓力管採用Φ1000mm鋼管，上端與壓力池相連，順山坡鋪設至發電機房，長471m，壓力水頭90m；黎水一級電站位於地下河出口下游50m的左岸，機房、管理辦公室及宿舍等匯集在兩層框架結構的樓房內，樓房為磚混結構，總建築面積400m²，機房內安裝水輪發電機組2套，裝機容量500kW。

2.7 開發後取得的效益

黎水電站於2002年底建成投產，年均發電量904萬kW，電費總收入為271.5萬元/a，電站的運營不僅帶來直接經濟收益，也緩解了當地電力不足現象，提高了老百姓生活水平。

黎水村在地下河出口利用抽水、取水方式解決了約560人的飲用及部分生活用水，結束了長期挑水的歷史；出口一帶還利用水資源灌溉農田約64hm²、種植西洋菜等反季節蔬菜約2.13hm²、養殖魚塘約0.5hm²，為當地老百姓產生了可觀的經濟效益。

據調查，黎水地下河開發利用工程很好地解決了如何充分利用岩溶石山地區時空分布不均的水資源問題，有效地提高了岩溶水資源的利用價值，產生了明顯的生態環境效益。

圖3 黎水地下河開發利用工程平面布置示意圖

1—攔水土質壩；2—引水隧洞；3—環山引水渠；4—壓力池；5—壓力管；6—發電機房；7—抽水泵房；8—地下河出口及其編號；9—地下河入口及其編號；10—推測地下河管道；11—岩溶窪地；12—落水洞；13—地下分水嶺；14—峰頂高程（m）

2.8 成功經驗與教訓

黎水地下河水資源開發利用工程方案成功經驗體現在因地制宜、開發形式多樣、一次性投資、見效快及效益高等特點。該方案充分利用了地下河流域的區域地質條件、地下河系統特徵及水文地質條件等，有的放矢，合理布局，有效地提高地下河流域水資源的利用率，產生了明顯的社會、經濟和生態環境效益。

在總結成功經驗的同時，對工程初期出現的一些問題應引以為戒。工程初期由於未摸清岩溶窪地的岩溶發育規律，只對窪地西端邊緣與坡腳接觸處可見的消水洞進行堵塞，而窪地內發育的豎井狀落水洞並未處理，因而未能發揮蓄水成庫的功能；後經水文地質勘查工作，選擇在坡腳外約100m處修築土壩攔蓄水，避開了落水洞強發育塊段，蓄水後未發現較大滲漏現象。但經調查，目前蓄水區域的地下淺層岩溶也較發育，且多數與地表連通，故今後在未對庫底實施堵漏前，建議攔水壩不宜超出現有2m的高度，以控制水壓力；同時應疏通坡腳附近消水洞，增大消水能力，以保證洪澇期間能迅速排走匯聚在窪地的積水，避免水位過高造成庫底塌陷而產生跌窩滲漏。

3 龍坪地下河開發的經驗

3.1 區域地質條件

龍坪地下河隸屬於連州岩溶山地及谷地四級岩溶水系統，是一個獨立的五級岩溶水系統。

岩溶流域地貌類型為峰叢谷（窪）地，峰頂高程550～800m，地面坡度5°～20°；出露石磴子組（C₁s）、梓門橋組（C₁z）、壺天群（C₂h）、棲霞組（P₁q）、茅口組（P₁m）等碳酸鹽岩類地層，岩性為灰岩、白雲質灰岩、白雲岩（圖4）。

地質構造較為復雜。地下河地處EW向流沙向斜北翼與孔塘背斜北翼接觸部位和位於連州流沙旋卷構造北側及西江旋卷構造北側的收斂部位，流域匯水范圍涉及第一級夷平面（高程150～270m）、第二級夷平面（高程350～450m）、第三級夷平面（高程550～700m）。

3.2 岩溶發育規律

地下河流域地處一級區域構造隆起帶，碳酸鹽岩組的岩性、岩相特徵是影響岩溶發育的基本因素和物質基礎，岩溶發育受褶皺及斷裂構造的控制。龍坪地下河流域岩溶發育正處於青年期，溶蝕作用強烈，岩溶谷地、窪地、漏斗、落水洞、溶隙及溶洞等形態發育，峰叢窪地、漏斗、落水洞呈串珠狀分布，峰叢、槽（谷）地及漏斗的分布以NE、NNE及NNW向為主，與主要斷裂構造發育線基本一致。

3.3 流域概況

地下河發源於孔塘、圍子村一帶的地表水流及岩溶下降泉，水體入滲或流入圍子村—孔塘村—黎屋村以西一帶（即孔塘背斜軸部及其北翼傾伏部位）的岩溶谷（窪）地、天窗、漏斗和落水洞中，上游在勿村SE見多次岩溶泉呈NE向出露，經短暫地表徑流後繼續滲至地下，通過地下岩溶管道在龍坪街流出地表，其間穿越地層

→C₁c→C₁z⁃dp→C₂h→

（圖4）。地下河出露水體除被用作飲用、養殖、農業灌溉和蒸發外，又下滲補給地下，成為下游龍塘大泉（圖4中6號泉）及龍塘水庫的水源。

地下河流域地面高程230～700m，入口高程380m，出口高程240m，出、入口高差140m，流域匯水面積17.63km²。地下河水位埋深在龍坪街—勿村一帶為0.0～60.0m，龍坪圩鎮附近多小於10.0m，地下河流量1980年11月10日測得47.147L/s、2002年9月30日測得49.88L/s、2004年8月19日測得32.82L/s，水溫為18～20℃，水化學類型為HCO₃-Ca型。

3.4 補、徑、排條件

圖4 龍坪地下河流域水文地質平面示意圖

1—斷層；2—地層代號及界線；3—峰頂高程；4—地表水系；5—地下分水嶺；6—推測地下河管道；7—岩溶窪地；8—落水洞；9—地下河入口；10—地下河出口，左為編號，右分子為流量（L/s）、分母為測流日期（月：日）；11—下降泉，左為編號，右分子為流量（L/s）、分母為測流日期（月：日）；12—龍坪地下河蓄水工程；13—鑽孔，左分子為編號、分母為孔深（m），右分子為流量（m³/d）、分母為降深（m）

岩溶水以大氣降水入滲補給為主，谷地邊緣下降泉和基岩裂隙水的側向補給次之。大氣降水通過岩溶窪地、漏斗、落水洞、溶蝕裂隙直接補給地下水，豐水期補給最大，平水期補給次之，枯水期以側向補給為主、該時段地下河主要為排泄過程。據連州站測得多年平均降雨量為1764.8mm，豐水期為每年的4～8月，11月至次年2月為枯水期，3、9及10月份為平水期，多年平均氣溫為19.3～20.2℃。

地下徑流以管道型、裂隙型為主，具流速快、徑流途徑較長、地下水交替循環較好等特點。受地下分水嶺及地形的控制，圍子村—孔塘村—黎屋村以西地帶入滲補給的部分水源在勿村SE第二級夷平面台地邊緣以多次泉水出露，然後水體流經第一級夷平面的第二級岩溶谷地強岩溶化地段，地表水流全部入滲補給地下河，體現了岩溶山地地表水與地下水相互轉化的地下徑流特點。

地下河與11號鑽孔（圖4）為同一水源，鑽孔的水位隨地下河的流量增減而升降；外源水對地下河水量的調劑起了很重要的作用，地下河水量和鑽孔水位隨其南圍子水庫放水24小時後明顯增大和上升（圖5）。

圖5 龍坪地下河流量及11號鑽孔水位動態變化曲線

3.5 結構特徵

受地質構造活動的影響，地下河流域存在多個源水補給點，主、支管道在平面上的展布為樹枝狀結構，沿途可見黎屋NW500m地下河入口、岩溶窪地、落水洞、天窗及多個泉水點。其中黎屋村以西窪地見4處NW向展布的落水洞，最大的落水洞呈長軸30m、短軸20m、深20m的平面橢圓狀及垂直漏斗形，底部可隱約見到地下延伸管道和聽到地下水流聲，落水洞延伸方向與地下河入口的方向一致。

地下河流域垂直岩溶發育，據11號鑽孔揭露深度9.77～172.16m，均見溶蝕現象，地下溶洞主要發育在9.77～54.55m深度范圍內，其中26.0～30.0m見4.0m高溶洞。

地下河出露於

中厚層白雲質灰岩中，岩層產狀100°∠65°，節理不發育，沿地下河溶洞方向溶蝕裂隙發育。地下河出口位於NNE向東山灣斷裂與近EW向的堡坪斷裂、大田西帚狀斷裂的交匯部位，原見三個大小不等的岩溶洞穴（圖6），溶洞長約10～15m，水體自SW向NE垂直湧出地表，現出口已被蓄水工程水體及地下河沖積物淹沒而不清。

圖6 龍坪地下河出口剖面示意圖

3.6 岩溶水資源及開發利用條件

由於地下河流域地表徑流枯水期和大部分平水期基本斷流，岩溶水主要接受大氣降水補給，且地下河以集中式單一出口排泄，故岩溶水資源量近似於50%保證率條件下大氣降雨入滲補給量，可采資源量基本與地下河的多年天然平均排泄量一致。經計算，龍坪地下河天然資源量為382.73萬m³/a、多年平均可采資源量為299.8萬m³/a，多年平均可采資源量是天然資源量的78.33%。

地下河主幹河道最大高差140m，坡度5°～20°，黎屋村—勿村一帶地勢變化較大、水力坡度較大，勿村—龍坪街一帶地勢變化不大、水力坡度較小；流域屬岩溶谷地的徑流-排泄帶，地下水主要富集於地下溶洞及裂隙當中，以管狀流為主、脈狀流及網狀流並存，地下水交替循環強烈程度中等；地下河出口位於龍坪圩鎮，人口較密集、土地較多。這些為岩溶水資源開發利用提供了充足儲備，決定了水資源的開發利用技術條件簡單及利用率高。

3.7 社會需求分析

地下河水資源主要被用於龍坪圩鎮居民及龍坪村村民的生活、畜牧業、漁業養殖及農田灌溉等，龍坪圩鎮一帶現狀、近期及中遠期對水資源的需求情況見表2。

表2中數據與前述水資源量對比，現狀需求水資源量與多年平均可采資源量的比率為23.1%，近期需求水資源量與多年平均可采資源量的比率為49.2%，中遠期需求水資源量與多年平均可采資源量的比率為57.5%，社會需求的水資源量未超出地下河多年平均可采資源量，可見地下河水資源量能夠滿足水資源利用現狀、近期內及中遠期的社會經濟發展需要。

3.8 地下河出口蓄水工程

本工程1994年初建成，工程布局具結構較簡單、功能較全面及實用性較強等特點，工程費用33.35萬元。

表2 水資源社會需求統計表

蓄水工程布局總體呈南北向，由蓄水與飲用水源區、洗滌與引水灌溉區、養殖與引水灌溉區等三大功能區組成，總佔地面積約0.8hm²，每個功能區均為水泥砂漿砌石結構牆分隔。蓄水與飲用水源區位於地下河出口內側，佔地面積約1300m²，蓄水深度0.8m，作用是建立一定規模的地下水庫、提供充足優質的生活用水、更好地合理調配地下水資源，附近居（村）民1000多人的生活用水正是從地下河出口處抽取或引用；洗滌與引水灌溉區位於蓄水與飲用水源區北側，佔地面積400m²，蓄水深度0.3m，是居（村）民洗滌、耍水嬉戲及飯後休閑的場所；養殖與引水灌溉區位於蓄水與飲用水源區東側，佔地面積0.6hm²，利用優質流動的岩溶水資源養殖鯇魚、鱅魚、鯉魚等。

蓄水工程在結構上由重力壩、蓄水結構池及排洪溝構成。重力壩修築在蓄水結構池外側，壩體呈NE向，長120.0m、高2.5m、底面寬4.0m、頂面寬3.0m，除近圩鎮端20.0m為水泥砂漿砌石壩外、其餘為均質土壩，壩體具支擋蓄水結構池、引水灌溉及排洪等功能。

蓄水結構池構成蓄水工程的三大功能區，由呈網格狀的七個結構池組成，池底為厚0.2m的混凝土鋪設，外牆和分隔牆為水泥砂漿砌石結構及牆壁均抹水泥砂漿並用水泥漿光面，牆體寬60cm、高1.3m。其中洗滌與引水灌溉區又被牆體分隔成12格，呈網格狀，牆體寬1.0m、高0.5m，養殖與引水灌溉區由五個結構池組成、結構池間設有引水溝，地下河出口兩側及洗滌區均鋪設石砌階梯，以方便村民取水及洗滌。

排洪溝設在蓄水工程東側緊挨丘陵山腳延伸，由白雲質灰岩鋪砌，溝長150.0m、寬3.0m、深2.0m，主要是將勿村—龍坪一帶的地表水流導走，保護蓄水工程。

3.9 鑽孔取水工程

11號鑽孔原為水文地質普查鑽孔，後經龍坪鎮投入6.89萬元建為水源地。鑽孔成井口徑φ150mm，靜水位2.94m，涌水量10.71L/s時的水位降深為2.36m（抽水試驗影響半徑為102.16m）；鑽井的下泵深度為28.0m，深井泵流量30m³/h、功率7.5kW，水源供給龍坪鎮政府的辦公場所、圩鎮中心的居（村）民，受益人員5500多人。

3.10 取得的效益及經驗總結

10年來，龍坪地下河開發利用已取得很好的社會、經濟和生態環境效益。10年間共向6500多人、大牲畜約300頭供水290萬m³，較好地保證了社會經濟的持續穩定發展；利用水資源進行農田灌溉、種植果樹與無公害蔬菜和利用優質流動的水資源進行漁業養殖，直接受益的農田達46.7hm²（全部用岩溶水灌溉有10hm²），年產稻穀約120t和年供肉質鮮美的魚類產品1500kg，對提高當地的生活水平起了較好的促進作用；蓄水工程有效地了保護水源及水質，取得了明顯的生態環境效益。

實踐證明，龍坪地下河開發利用是成功的。因地制宜，選擇有利地形修建蓄水工程，有效地控制工程規模和工程量，用較低成本便能合理地調節岩溶水資源，較好地解決了乾旱缺水問題，使之切實符合民生的利益；充分利用國家資金投入完成的勘探試驗孔，以較低成本的投入較好地解決了附近居（村）民的生活用水問題，其探采結合取水方式為乾旱缺水地區的地學研究和找水提供了正確指引；蓄水工程布局合理性、功能和取水方式的多樣性，使地下河始終保持天然排泄狀態，滿足了多方面的社會需要，取得了很好的社會、經濟和生態環境效益。

4 結語

地下河開發利用具一次性投資、短期見效、功能多、長期實用等優點，因地制宜科學合理地開發地下河對於解決乾旱缺水、調節水資源的時空分布不均、改善生態環境和促進地方經濟的持續發展等具有積極意義；在開發的同時應不斷改善地下河流域生態環境，增強水土涵養功能，加強地表水與地下水的調蓄能力，增大天然資源量，更好地彌補地下河時空分布的差異性，以充分發揮岩溶水資源的效用。

本文在編寫過程中，魏鳳英、林瓊珍等同志做了圖件清繪等工作，在此致謝！