張海珍，周詩(shī)建

(重慶工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 a.繼續(xù)教育學(xué)院; b.資源與安全學(xué)院，四川 重慶 402260)

0 引 言

重慶市位于四川盆地東部邊緣丘陵區(qū)，該區(qū)域因廣泛分布有一套從侏羅紀(jì)到白堊系的呈紅色的河湖相沉積巖和泥巖地層而被稱(chēng)為“紅層”[1-3]。重慶市紅層區(qū)分布范圍包含31個(gè)區(qū)(縣)，占幅員面積約60%，其中嚴(yán)重缺水的有23個(gè)，水資源缺乏是紅層區(qū)居民生產(chǎn)生活普遍面臨的重要問(wèn)題之一，也是突出的“三農(nóng)問(wèn)題”[4-6]。據(jù)相關(guān)研究成果統(tǒng)計(jì)，重慶紅層分布區(qū)域涉及人口約960萬(wàn)人，用水不安全人口698.6萬(wàn)人，其中常年飲水困難人口超過(guò)170萬(wàn)人，嚴(yán)重制約了區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)的持續(xù)發(fā)展和生產(chǎn)生活環(huán)境的改善[7-9]。紅層區(qū)地下水是指在紅層中蘊(yùn)藏的地下水，其地下淡水主要為風(fēng)化帶裂隙水，發(fā)育深度一般為20～30 m[10]。

為緩解紅層區(qū)人畜用水及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等用水困難問(wèn)題，重慶市人民政府在全市紅層區(qū)域?qū)嵤┘t層打井工程，取得了巨大的社會(huì)效益，被重慶市政府確定為八大民生工程之一。截止2017年，已打井近30萬(wàn)口，緩解和解決了100多萬(wàn)農(nóng)戶(hù)的飲水問(wèn)題，為解決重慶市紅層區(qū)農(nóng)村飲水困難、飲水安全及區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了突出貢獻(xiàn)。本文在對(duì)紅層區(qū)富水規(guī)律和缺水原因進(jìn)行分析和梳理的基礎(chǔ)上，以重慶市江津區(qū)紅層區(qū)為例，通過(guò)文獻(xiàn)分析和實(shí)地調(diào)查，摸清了紅層區(qū)打井工程及機(jī)井利用的基本情況，探索梳理了地下水開(kāi)發(fā)利用面臨的問(wèn)題和困境，并提出紅層區(qū)地下水開(kāi)發(fā)利用的對(duì)策和方向，對(duì)進(jìn)一步合理開(kāi)發(fā)利用地下水資源具有重要的意義。

1 研究區(qū)概況

江津區(qū)位于重慶市西南部，四川盆地東南邊緣，N28°28′31″-N29°28′27″、E105°49′11″-E106°36′18″，幅員面積3 218 km2，地勢(shì)南高北低，屬中亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，年均降雨量1 001.2 mm，年均蒸發(fā)量805.5 mm，境內(nèi)河流主要是長(zhǎng)江水系，高溫、干旱及低溫陰雨是主要?dú)庀鬄?zāi)害。2018年，全區(qū)戶(hù)籍人口149.3萬(wàn)人、農(nóng)村人口77.1萬(wàn)人，地區(qū)生產(chǎn)總值902.3億元，較2017年增長(zhǎng)10.0%，第一產(chǎn)業(yè)93.1億元，增長(zhǎng)4.7%，對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的貢獻(xiàn)為5.0%。江津區(qū)是重慶市紅層區(qū)缺水嚴(yán)重的23個(gè)區(qū)(縣)之一，缺水是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的重要障礙，嚴(yán)重影響了區(qū)域農(nóng)村居民的生產(chǎn)、生活及生態(tài)環(huán)境建設(shè)。

1.1 紅層分布及巖性概況

江津區(qū)的紅層地層區(qū)域主要涉及慈云、西湖、永興、李市、賈嗣、杜市、先鋒等17個(gè)鎮(zhèn)(街道)共計(jì)89個(gè)行政村，主要有第四系松散堆積層(Q4)、侏羅系(J)、三迭系(T)地層，其中侏羅系地層分布最廣，占全部紅層地層的90%以上，第四系面積最小。侏羅系地層包含了侏羅系上統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組(J3p)至下統(tǒng)自流井組(J1-2z)的一套地層。本次調(diào)查選擇了侏羅系地層分布集中且地域比鄰的西湖鎮(zhèn)、賈嗣鎮(zhèn)、慈云鎮(zhèn)、杜市鎮(zhèn)、先鋒鎮(zhèn)作為典型區(qū)域。研究區(qū)侏羅系紅層地層主要為侏羅系上統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組(J3p)至下統(tǒng)自流井組(J1-2z)的一套地層。典型區(qū)域侏羅系地層基本概況見(jiàn)表1。

1.2 紅層地下水類(lèi)型及富水規(guī)律分析

實(shí)地調(diào)查表明，研究區(qū)紅層區(qū)根據(jù)地下水含水介質(zhì)及賦存情況，其地下水主要有紅層風(fēng)化帶裂隙水、淺層紅層承壓水和紅層溶孔裂隙水三大類(lèi)。本區(qū)域總體上地下水埋藏深度較淺、水源為分散補(bǔ)給，主要為分散徑流和排泄。本文以分布最為普遍的紅層風(fēng)化帶裂隙水為例，說(shuō)明其地下水富水規(guī)律。

表1 研究區(qū)侏羅系地層及巖性概況

注：資料來(lái)源于重慶市國(guó)土房管局2015年科技計(jì)劃項(xiàng)目《紅層找水機(jī)井維護(hù)技術(shù)及應(yīng)用》。

研究區(qū)紅層地層風(fēng)化帶裂隙水分布普遍，主要是淺層風(fēng)化帶裂隙水，富水性總體上較弱且各地差異極大，在個(gè)別地段，當(dāng)其地貌、巖性、地質(zhì)構(gòu)造及水文網(wǎng)等各種地下水富集的內(nèi)在條件和外部因素配置適當(dāng)?shù)那闆r下，地下水相對(duì)富集而多。所以，風(fēng)化帶裂隙水區(qū)域大部分地區(qū)表現(xiàn)為地下水較少，相對(duì)富水地段呈點(diǎn)小區(qū)域狀分布。淺層風(fēng)化帶裂隙水主要分布于寬緩向斜軸部，地貌上主要表現(xiàn)為臺(tái)狀地形、相對(duì)平坦，發(fā)育了具有一定厚度的表層風(fēng)化殼，從而提供了地下水的賦存條件。

研究區(qū)降雨量充沛，平均在1 000 mm左右且雨季較長(zhǎng)，為地下水提供了相對(duì)充足的補(bǔ)給來(lái)源。同時(shí)，河網(wǎng)發(fā)育，大部分為常年河流，水田、坑塘較多，蓄水時(shí)間較長(zhǎng)，也為地下水補(bǔ)給提供了重要來(lái)源。研究區(qū)紅層具有較為寬闊的露頭區(qū)，有助于接受地下水補(bǔ)給，但巖性、地形及構(gòu)造等條件決定了該區(qū)域吸收的補(bǔ)給水不多。因此，總的來(lái)看，研究區(qū)地下水補(bǔ)給條件較差，這是區(qū)域貧水的重要因素。

1.3 缺水原因探析

經(jīng)實(shí)地調(diào)查和對(duì)典型區(qū)域部分居民的訪談，研究區(qū)紅層區(qū)缺水的主要原因?yàn)椋?/p>

1.3.1 氣候干旱造成季節(jié)性缺水

重慶市農(nóng)村區(qū)域人畜飲水主要取自于表水來(lái)，如水庫(kù)水、河流水、蓄水池水、坑塘水、水田水、水井水等都是重要水源，其供水狀況受天氣控制和影響較大。研究區(qū)為季風(fēng)性氣候，年降水量較豐富但季節(jié)分配不均勻，在干旱季節(jié)或遇到極端氣候年份，降雨量偏少，則區(qū)域人畜飲水困難、生產(chǎn)用水缺乏。對(duì)居住在丘陵山地嶺脊區(qū)域的居民，人畜飲水更為緊缺。就研究區(qū)而言，每年5-10月份降水占全年的約80%，6-8月份占近60%，其他月份降水較少，從而造成了季節(jié)性水源短缺。

1.3.2 水利設(shè)施不足，飲水工程供水能力低

研究區(qū)為季風(fēng)氣候，降水季節(jié)性分配不均勻，降水主要集中在夏秋季節(jié)。由于降水集中，加上丘陵、山地為主的地形，地表徑流集成較快，攔蓄徑流困難，區(qū)域水利設(shè)施建設(shè)不足，農(nóng)村人口為單家獨(dú)戶(hù)的分散居住較多，諸多原因?qū)е铝藚^(qū)域內(nèi)的居民生產(chǎn)、生活等用水依靠當(dāng)?shù)厮こ探鉀Q的難度就相當(dāng)大。 同時(shí)，研究區(qū)以前修建的一些引水工程如水廠，因年就失修、設(shè)備老壞、水源有限，因此相當(dāng)一部分不能正常供水或供水能力不足，無(wú)法滿(mǎn)足人畜及生產(chǎn)用水需求，農(nóng)村地區(qū)更是如此。

1.3.3 生態(tài)環(huán)境破壞，水源污染，水質(zhì)降低

伴隨城鎮(zhèn)建設(shè)、工業(yè)發(fā)展，各地工程建設(shè)項(xiàng)目增多，經(jīng)濟(jì)建設(shè)的推進(jìn)，導(dǎo)致研究區(qū)植被及生態(tài)環(huán)境遭到不同程度的破壞，不少地方出現(xiàn)了程度不等的水土流失等問(wèn)題。植被及地表的破壞，使區(qū)域土壤對(duì)地下水的調(diào)蓄功能大為減弱，從而使地下水的補(bǔ)給量逐漸減少。另外，研究區(qū)工礦企業(yè)不斷增多，工廠向周邊排水廢水、廢渣、廢氣等污染物量逐步增加，部分河流、魚(yú)塘、水田等水源受到不同程度的污染，水質(zhì)惡化，如吳灘鎮(zhèn)的城鎮(zhèn)排污對(duì)養(yǎng)殖和飲水的影響即是如此。生態(tài)環(huán)境的破壞短期內(nèi)無(wú)法恢復(fù)，水質(zhì)污染未經(jīng)處理無(wú)法飲用，而農(nóng)民自身限于經(jīng)濟(jì)和技術(shù)水平又無(wú)力完成，這樣就加劇了區(qū)域人畜及生產(chǎn)用水的進(jìn)一步缺乏。

1.4 打井工程概況

為更好地解決紅層地區(qū)分散農(nóng)戶(hù)人畜飲水困難，根據(jù)重慶市規(guī)劃和自然資源局、重慶市財(cái)政局的要求，由江津區(qū)規(guī)劃和自然資源局委托重慶市地勘局208水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊(duì)開(kāi)展紅層找水“民心工程”工作。2007-2016年，江津區(qū)在先鋒鎮(zhèn)、朱楊鎮(zhèn)、嘉平鎮(zhèn)、吳灘鎮(zhèn)等17個(gè)鎮(zhèn)(街道)實(shí)施淺機(jī)井打井工程，共計(jì)打井18 451口，解決了76 217人的飲水困難問(wèn)題。已實(shí)施打井工程中，單井水量總體上較小，單井涌水量一般在0.30～10.00 m3/d，最大涌水量達(dá)38.4 m3/d，故本區(qū)供水水文地質(zhì)條件中等(水量、水質(zhì)基本能滿(mǎn)足飲用水要求)，為基本適宜一戶(hù)一井供水區(qū)。打井工程受到當(dāng)?shù)卣按迕竦臍g迎和高度認(rèn)可，為促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和保持社會(huì)和諧穩(wěn)定起到重要作用。典型調(diào)查區(qū)紅層打井情況見(jiàn)表2。

表2 研究區(qū)典型調(diào)查區(qū)紅層打井情況表

注：資料來(lái)源于重慶市江津區(qū)國(guó)土資源和房屋房管局相關(guān)統(tǒng)計(jì)成果。

2 地下水開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀及面臨的問(wèn)題

充分合理開(kāi)發(fā)利用地下水資源，解決紅層區(qū)的缺水問(wèn)題，事關(guān)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和人民生活。紅層打井工程既是“民心工程”更是“扶貧工程”，政府高度重視，人民群眾十分支持，密切了干群關(guān)系，促進(jìn)了社會(huì)和諧，使干部群眾聚心聚力、齊奔小康。調(diào)查表明，研究區(qū)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展落后，缺水是制約農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素，通過(guò)紅層打井開(kāi)發(fā)利用地下水資源，在一定程度上緩解了這種限制：一是在居民住宅附近打井后，村民無(wú)須遠(yuǎn)距離找水，節(jié)約了勞動(dòng)力，從而更好地投入到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中及副業(yè)發(fā)展中；二是因?yàn)榇蚓?，解決了居民生活用水，其余水源可以用于種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)的生產(chǎn)用水，發(fā)展庭院經(jīng)濟(jì)，從而增加居民的收入，為精準(zhǔn)扶貧、脫貧、建設(shè)美麗鄉(xiāng)村及實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村振興做出重要貢獻(xiàn)。

紅層打井是研究區(qū)地下水資源開(kāi)發(fā)利用解決缺水問(wèn)題的主要方式，調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，機(jī)井使用2～3年后，不少機(jī)井出現(xiàn)了水量減少、井底泥沙淤積等問(wèn)題。主要表現(xiàn)為：

2.1 機(jī)井泥沙淤積嚴(yán)重，機(jī)井水質(zhì)下降

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)有8口機(jī)井泥沙淤積較多，影響了正常使用和功能發(fā)揮。重慶市紅層區(qū)機(jī)井很多都分布在泥巖地層上，泥巖地層表面風(fēng)化剝蝕而形成細(xì)小顆粒通過(guò)裂隙搬運(yùn)沉積于井底。同時(shí)，由于機(jī)井內(nèi)壁的風(fēng)化剝蝕、有的機(jī)井井口周邊沒(méi)有修建護(hù)壁或遭到破壞等原因而導(dǎo)致在雨天將泥沙直接帶入機(jī)井沉積。泥沙沉積于井底達(dá)到一定數(shù)量和厚度時(shí)，一方面會(huì)造成對(duì)水泵的磨損，井水含沙量增加，影響水質(zhì)；另一方面會(huì)造成細(xì)菌的滋生并超標(biāo)，水中產(chǎn)生懸浮物，井水有臭味等，人畜飲用后引起健康問(wèn)題。

2.2 地下水位季節(jié)變動(dòng)，機(jī)井出水量減小

研究區(qū)及重慶市的紅層區(qū)打井工程利用的主要是淺層地下水，其水源補(bǔ)給主要來(lái)自于大氣降水，因此受區(qū)域大氣降水量的影響較為強(qiáng)烈。同時(shí)，機(jī)井的出水量取決于機(jī)井周邊巖層裂隙中的含水量及導(dǎo)水系數(shù)。研究區(qū)屬于季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，雨季旱季分明，高溫、干旱是主要?dú)庀鬄?zāi)害。干旱季節(jié)降雨減少較多，地下水缺少補(bǔ)給來(lái)源，機(jī)井周邊的巖層含水量不足，導(dǎo)水系數(shù)降低，機(jī)井中水量減少。因此，研究區(qū)在雨季因降雨較多，機(jī)井中的水量能有保障；而在旱季，則因地下水缺少補(bǔ)給來(lái)源而造成當(dāng)?shù)厝诵箫嬎壤щy。

2.3 后期管護(hù)缺位，機(jī)井損壞較多

研究區(qū)及重慶市紅層區(qū)打井是一項(xiàng)民生工程，基本都由政府出資。機(jī)井投入使用后，由于村民缺少機(jī)井維護(hù)的意識(shí)和技術(shù)方法致使機(jī)井的損壞較為嚴(yán)重。調(diào)查區(qū)有9口機(jī)井的井臺(tái)或者機(jī)井護(hù)壁都有不同程度對(duì)的損壞，個(gè)別機(jī)井的井壁垮塌，甚至因堵塞使機(jī)井不能使用，危害較大。機(jī)井受到損壞后，遇到降雨天氣，地表水以及地表的有害污染物質(zhì)就會(huì)伴隨雨水直接流入井水中，污染井水而使水質(zhì)下降。

3 紅層區(qū)地下水開(kāi)發(fā)利用對(duì)策及措施

紅層區(qū)機(jī)井使用功能的退化，導(dǎo)致部分“病態(tài)機(jī)井”，不僅造成地下水資源浪費(fèi)，更影響了居民的身體健康，危害較大。因此，應(yīng)當(dāng)從根源著手，采取有效措施，提升紅層區(qū)地下水資源的利用率和用水質(zhì)量，助力于區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和方便人民生活。結(jié)合調(diào)查及區(qū)域?qū)嶋H，提出如下對(duì)策：

3.1 開(kāi)展紅層區(qū)打井工程對(duì)農(nóng)戶(hù)生活影響狀況評(píng)價(jià)，探尋問(wèn)題根源

實(shí)施中，由縣級(jí)人民政府組織，規(guī)劃和自然資源局牽頭，衛(wèi)生、財(cái)政等部門(mén)及鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府配合，在深入調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，從紅層打井工程實(shí)施后對(duì)農(nóng)村生產(chǎn)生活環(huán)境改善、經(jīng)濟(jì)收入增長(zhǎng)、機(jī)井供水能力、井水質(zhì)量及機(jī)井的后期維護(hù)和利用等方面構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)開(kāi)展評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果中找準(zhǔn)關(guān)鍵問(wèn)題，對(duì)癥下藥，擬定政策措施，由相關(guān)部門(mén)和鎮(zhèn)街負(fù)責(zé)落實(shí)，有序提升地下水資源的有效利用。

3.2 強(qiáng)化部門(mén)職責(zé)，實(shí)施聯(lián)動(dòng)監(jiān)管，推進(jìn)機(jī)井持續(xù)利用

紅層地下水資源的開(kāi)發(fā)利用是一個(gè)有機(jī)系統(tǒng)，涉及到諸多方面和環(huán)節(jié)，需要多部門(mén)協(xié)調(diào)配合，明確各部門(mén)職責(zé)，實(shí)施聯(lián)動(dòng)監(jiān)管。研究區(qū)調(diào)查表明，主要由規(guī)劃和自然資源局、財(cái)政管理部門(mén)、衛(wèi)生管理等部門(mén)構(gòu)成聯(lián)動(dòng)監(jiān)管的主體，各部門(mén)主要職責(zé)建議見(jiàn)表3。

3.3 組織村民開(kāi)展技術(shù)培訓(xùn)，提升機(jī)井維護(hù)技能和自我管理意識(shí)

由規(guī)劃和自然資源局牽頭，在財(cái)政、衛(wèi)生防疫、安全監(jiān)察等部門(mén)安排技術(shù)管理人員，在紅層打井工程承擔(dān)單位挑選業(yè)務(wù)骨干人員組成培訓(xùn)小組，由各鎮(zhèn)街負(fù)責(zé)組織紅層機(jī)井區(qū)域村民或村民代表，以鎮(zhèn)為單位開(kāi)展培訓(xùn)。培訓(xùn)內(nèi)容包括機(jī)井泥沙淤積緣由、水泵工作原理、機(jī)井淤泥清洗、機(jī)井井臺(tái)或護(hù)壁的維護(hù)、井水生物及化學(xué)污染等影響水質(zhì)的原因及預(yù)防措施等等，增強(qiáng)當(dāng)?shù)鼐用駥?duì)機(jī)井維護(hù)的基本知識(shí)和基本技術(shù)，提升自我維護(hù)的責(zé)任意識(shí)。針對(duì)學(xué)習(xí)培訓(xùn)情況，在每個(gè)村選擇一個(gè)優(yōu)秀的年輕學(xué)員作為機(jī)井維護(hù)的技術(shù)骨干，負(fù)責(zé)本村域內(nèi)的機(jī)井維護(hù)技術(shù)指導(dǎo)，并按年度給與適當(dāng)?shù)恼`工補(bǔ)貼，經(jīng)費(fèi)由鎮(zhèn)政府落實(shí)。

表3 研究紅層區(qū)地下水開(kāi)發(fā)利用工程涉及的主要部門(mén)和職責(zé)

4 研究結(jié)論

本文在紅層區(qū)地下水資源開(kāi)發(fā)利用相關(guān)文獻(xiàn)梳理分析的基礎(chǔ)上，以重慶市江津區(qū)紅層地下水開(kāi)發(fā)利用為案例，通過(guò)實(shí)地調(diào)查和村民走訪，深入分析歸納了研究區(qū)紅層分布與巖性特征、紅層地下水開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀及存在的主要問(wèn)題，并從政府、各部門(mén)、技術(shù)承擔(dān)單位及村民自身等角度和層面提出了解決紅層區(qū)地下水開(kāi)發(fā)利用中存在的關(guān)鍵問(wèn)題的主要方法，措施具體，具有良好的可操作性，在一定程度上有助于豐富紅層打井及地下水資源的開(kāi)發(fā)利用的理論和技術(shù)方法，并對(duì)在紅層區(qū)開(kāi)展美麗鄉(xiāng)村建設(shè)、區(qū)域精準(zhǔn)扶貧和實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村振興等提供一定的實(shí)踐支撐，因此具有較好的理論和實(shí)踐意義。