(重慶工程職業(yè)技術學院地質與測繪工程學院，重慶 402260)

紅層是指在侏羅紀和白堊紀干熱氣候條件下形成的，以泥巖和泥質巖、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，許多學者進行了探索研究工作[1-5]，從1974年開始，地質隊對紅層地區(qū)進行了1∶20萬、1∶5萬區(qū)域水文地質調查等工作，進而形成農(nóng)業(yè)、環(huán)境水文、集中供水等基礎資料，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，對重慶地區(qū)紅層地下水的賦存特征從巖層、構造和補給影響因素三個方面進行了分析總結，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類型

重慶紅層地下水化學成分受巖性特征、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，化學成分極其復雜，水質差異變化大。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.水質化學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機井水質成分較為復雜，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， 存在一個水化學成分極為復雜的咸水帶，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、地質構造條件復雜程度和地下水徑流循環(huán)條件綜合決定?，F(xiàn)從紅層找水打井工程成井地質資料和運行情況，總結當前紅層不同水文地質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，且集中供水工程無法解決的人畜飲用水嚴重匱乏的農(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，技術人員依據(jù)此名單進行水文地質調查，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，其取水設備和輸水管等費用由農(nóng)戶承擔。

c.成井深度一般在20～25m之間，成井開口直徑172mm,機井一般應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，地質條件的復雜性，政策實施的統(tǒng)一性，農(nóng)戶自身經(jīng)濟條件、認知水平等都影響到紅層地下水科學合理開發(fā)利用。目前主要存在以下主要問題：

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

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

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容、性質和方法不甚了解，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缺乏簡單的處理方法。對已成井的不良水質如高鹵、含鐵錳等井水，有一部分農(nóng)戶沒有進行相關處理就直接飲用，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處理的方法和設備，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，以科學合理開發(fā)水資源、節(jié)約水資源、高效利用水資源為目標，現(xiàn)提出以下對策：

a.依據(jù)水文地質單元，科學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)交替條件復雜，易受到構造、地貌等因素的影響，故應對同一水文地質單元，結合補給條件，進行優(yōu)化機井數(shù)量、井距，合理分配地下水資源；對于不同水文地質單元，根據(jù)蓄水條件確定地下水埋藏深度，從而確定當?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、合理地布設地下水監(jiān)測網(wǎng)絡，并開展紅層地下水水位、水質和水量的長期監(jiān)測工作，了解各要素隨時間的變化過程，為更科學合理地開發(fā)利用地下水資源提供基礎數(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，輔以適當管道鋪設即可供農(nóng)戶取水飲用。

e.充分利用高校相關專業(yè)優(yōu)勢，加強開展紅層成井專業(yè)科普宣傳工作。由于紅層找水打井數(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專業(yè)知識才能理解到位，高校相關專業(yè)大學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處理開發(fā)與應用。在紅層嚴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，應加大力度開發(fā)相關低成本、有效凈化處理程序與設備，應用于紅層地區(qū)，解決人畜飲水困難問題。