張海珍，周詩建

(重慶工程職業(yè)技術學院 a.繼續(xù)教育學院; b.資源與安全學院，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到白堊系的呈紅色的河湖相沉積巖和泥巖地層而被稱為“紅層”[1-3]。重慶市紅層區(qū)分布范圍包含31個區(qū)(縣)，占幅員面積約60%，其中嚴重缺水的有23個，水資源缺乏是紅層區(qū)居民生產生活普遍面臨的重要問題之一，也是突出的“三農問題”[4-6]。據(jù)相關研究成果統(tǒng)計，重慶紅層分布區(qū)域涉及人口約960萬人，用水不安全人口698.6萬人，其中常年飲水困難人口超過170萬人，嚴重制約了區(qū)域經濟社會的持續(xù)發(fā)展和生產生活環(huán)境的改善[7-9]。紅層區(qū)地下水是指在紅層中蘊藏的地下水，其地下淡水主要為風化帶裂隙水，發(fā)育深度一般為20～30 m[10]。

為緩解紅層區(qū)人畜用水及農業(yè)生產等用水困難問題，重慶市人民政府在全市紅層區(qū)域實施紅層打井工程，取得了巨大的社會效益，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30萬口，緩解和解決了100多萬農戶的飲水問題，為解決重慶市紅層區(qū)農村飲水困難、飲水安全及區(qū)域經濟發(fā)展做出了突出貢獻。本文在對紅層區(qū)富水規(guī)律和缺水原因進行分析和梳理的基礎上，以重慶市江津區(qū)紅層區(qū)為例，通過文獻分析和實地調查，摸清了紅層區(qū)打井工程及機井利用的基本情況，探索梳理了地下水開發(fā)利用面臨的問題和困境，并提出紅層區(qū)地下水開發(fā)利用的對策和方向，對進一步合理開發(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，地勢南高北低，屬中亞熱帶濕潤季風氣候，年均降雨量1 001.2 mm，年均蒸發(fā)量805.5 mm，境內河流主要是長江水系，高溫、干旱及低溫陰雨是主要氣象災害。2018年，全區(qū)戶籍人口149.3萬人、農村人口77.1萬人，地區(qū)生產總值902.3億元，較2017年增長10.0%，第一產業(yè)93.1億元，增長4.7%，對經濟增長的貢獻為5.0%。江津區(qū)是重慶市紅層區(qū)缺水嚴重的23個區(qū)(縣)之一，缺水是農業(yè)生產發(fā)展的重要障礙，嚴重影響了區(qū)域農村居民的生產、生活及生態(tài)環(huán)境建設。

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個鎮(zhèn)(街道)共計89個行政村，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表1。

1.2 紅層地下水類型及富水規(guī)律分析

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

表1 研究區(qū)侏羅系地層及巖性概況

注：資料來源于重慶市國土房管局2015年科技計劃項目《紅層找水機井維護技術及應用》。

研究區(qū)紅層地層風化帶裂隙水分布普遍，主要是淺層風化帶裂隙水，富水性總體上較弱且各地差異極大，在個別地段，當其地貌、巖性、地質構造及水文網等各種地下水富集的內在條件和外部因素配置適當?shù)那闆r下，地下水相對富集而多。所以，風化帶裂隙水區(qū)域大部分地區(qū)表現(xiàn)為地下水較少，相對富水地段呈點小區(qū)域狀分布。淺層風化帶裂隙水主要分布于寬緩向斜軸部，地貌上主要表現(xiàn)為臺狀地形、相對平坦，發(fā)育了具有一定厚度的表層風化殼，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，為地下水提供了相對充足的補給來源。同時，河網發(fā)育，大部分為常年河流，水田、坑塘較多，蓄水時間較長，也為地下水補給提供了重要來源。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給，但巖性、地形及構造等條件決定了該區(qū)域吸收的補給水不多。因此，總的來看，研究區(qū)地下水補給條件較差，這是區(qū)域貧水的重要因素。

1.3 缺水原因探析

經實地調查和對典型區(qū)域部分居民的訪談，研究區(qū)紅層區(qū)缺水的主要原因為：

1.3.1 氣候干旱造成季節(jié)性缺水

重慶市農村區(qū)域人畜飲水主要取自于表水來，如水庫水、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、生產用水缺乏。對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 水利設施不足，飲水工程供水能力低

研究區(qū)為季風氣候，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)域水利設施建設不足，農村人口為單家獨戶的分散居住較多，諸多原因導致了區(qū)域內的居民生產、生活等用水依靠當?shù)厮こ探鉀Q的難度就相當大。 同時，研究區(qū)以前修建的一些引水工程如水廠，因年就失修、設備老壞、水源有限，因此相當一部分不能正常供水或供水能力不足，無法滿足人畜及生產用水需求，農村地區(qū)更是如此。

1.3.3 生態(tài)環(huán)境破壞，水源污染，水質降低

伴隨城鎮(zhèn)建設、工業(yè)發(fā)展，各地工程建設項目增多，經濟建設的推進，導致研究區(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題。植被及地表的破壞，使區(qū)域土壤對地下水的調蓄功能大為減弱，從而使地下水的補給量逐漸減少。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、魚塘、水田等水源受到不同程度的污染，水質惡化，如吳灘鎮(zhèn)的城鎮(zhèn)排污對養(yǎng)殖和飲水的影響即是如此。生態(tài)環(huán)境的破壞短期內無法恢復，水質污染未經處理無法飲用，而農民自身限于經濟和技術水平又無力完成，這樣就加劇了區(qū)域人畜及生產用水的進一步缺乏。

1.4 打井工程概況

為更好地解決紅層地區(qū)分散農戶人畜飲水困難，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水文地質工程地質隊開展紅層找水“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個鎮(zhèn)(街道)實施淺機井打井工程，共計打井18 451口，解決了76 217人的飲水困難問題。已實施打井工程中，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38.4 m3/d，故本區(qū)供水水文地質條件中等(水量、水質基本能滿足飲用水要求)，為基本適宜一戶一井供水區(qū)。打井工程受到當?shù)卣按迕竦臍g迎和高度認可，為促進區(qū)域經濟社會發(fā)展和保持社會和諧穩(wěn)定起到重要作用。典型調查區(qū)紅層打井情況見表2。

表2 研究區(qū)典型調查區(qū)紅層打井情況表

注：資料來源于重慶市江津區(qū)國土資源和房屋房管局相關統(tǒng)計成果。

2 地下水開發(fā)利用現(xiàn)狀及面臨的問題

充分合理開發(fā)利用地下水資源，解決紅層區(qū)的缺水問題，事關區(qū)域經濟社會發(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，密切了干群關系，促進了社會和諧，使干部群眾聚心聚力、齊奔小康。調查表明，研究區(qū)農村經濟發(fā)展落后，缺水是制約農村經濟發(fā)展的重要因素，通過紅層打井開發(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，村民無須遠距離找水，節(jié)約了勞動力，從而更好地投入到農業(yè)生產中及副業(yè)發(fā)展中；二是因為打井后，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)的生產用水，發(fā)展庭院經濟，從而增加居民的收入，為精準扶貧、脫貧、建設美麗鄉(xiāng)村及實現(xiàn)鄉(xiāng)村振興做出重要貢獻。

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

2.1 機井泥沙淤積嚴重，機井水質下降

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

2.2 地下水位季節(jié)變動，機井出水量減小

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，其水源補給主要來自于大氣降水，因此受區(qū)域大氣降水量的影響較為強烈。同時，機井的出水量取決于機井周邊巖層裂隙中的含水量及導水系數(shù)。研究區(qū)屬于季風性濕潤氣候，雨季旱季分明，高溫、干旱是主要氣象災害。干旱季節(jié)降雨減少較多，地下水缺少補給來源，機井周邊的巖層含水量不足，導水系數(shù)降低，機井中水量減少。因此，研究區(qū)在雨季因降雨較多，機井中的水量能有保障；而在旱季，則因地下水缺少補給來源而造成當?shù)厝诵箫嬎壤щy。

2.3 后期管護缺位，機井損壞較多

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

3 紅層區(qū)地下水開發(fā)利用對策及措施

紅層區(qū)機井使用功能的退化，導致部分“病態(tài)機井”，不僅造成地下水資源浪費，更影響了居民的身體健康，危害較大。因此，應當從根源著手，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量，助力于區(qū)域社會經濟發(fā)展和方便人民生活。結合調查及區(qū)域實際，提出如下對策：

3.1 開展紅層區(qū)打井工程對農戶生活影響狀況評價，探尋問題根源

實施中，由縣級人民政府組織，規(guī)劃和自然資源局牽頭，衛(wèi)生、財政等部門及鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府配合，在深入調查研究的基礎上，從紅層打井工程實施后對農村生產生活環(huán)境改善、經濟收入增長、機井供水能力、井水質量及機井的后期維護和利用等方面構建評價指標開展評價，評價結果中找準關鍵問題，對癥下藥，擬定政策措施，由相關部門和鎮(zhèn)街負責落實，有序提升地下水資源的有效利用。

3.2 強化部門職責，實施聯(lián)動監(jiān)管，推進機井持續(xù)利用

紅層地下水資源的開發(fā)利用是一個有機系統(tǒng)，涉及到諸多方面和環(huán)節(jié)，需要多部門協(xié)調配合，明確各部門職責，實施聯(lián)動監(jiān)管。研究區(qū)調查表明，主要由規(guī)劃和自然資源局、財政管理部門、衛(wèi)生管理等部門構成聯(lián)動監(jiān)管的主體，各部門主要職責建議見表3。

3.3 組織村民開展技術培訓，提升機井維護技能和自我管理意識

由規(guī)劃和自然資源局牽頭，在財政、衛(wèi)生防疫、安全監(jiān)察等部門安排技術管理人員，在紅層打井工程承擔單位挑選業(yè)務骨干人員組成培訓小組，由各鎮(zhèn)街負責組織紅層機井區(qū)域村民或村民代表，以鎮(zhèn)為單位開展培訓。培訓內容包括機井泥沙淤積緣由、水泵工作原理、機井淤泥清洗、機井井臺或護壁的維護、井水生物及化學污染等影響水質的原因及預防措施等等，增強當?shù)鼐用駥C井維護的基本知識和基本技術，提升自我維護的責任意識。針對學習培訓情況，在每個村選擇一個優(yōu)秀的年輕學員作為機井維護的技術骨干，負責本村域內的機井維護技術指導，并按年度給與適當?shù)恼`工補貼，經費由鎮(zhèn)政府落實。

表3 研究紅層區(qū)地下水開發(fā)利用工程涉及的主要部門和職責

4 研究結論

本文在紅層區(qū)地下水資源開發(fā)利用相關文獻梳理分析的基礎上，以重慶市江津區(qū)紅層地下水開發(fā)利用為案例，通過實地調查和村民走訪，深入分析歸納了研究區(qū)紅層分布與巖性特征、紅層地下水開發(fā)利用現(xiàn)狀及存在的主要問題，并從政府、各部門、技術承擔單位及村民自身等角度和層面提出了解決紅層區(qū)地下水開發(fā)利用中存在的關鍵問題的主要方法，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發(fā)利用的理論和技術方法，并對在紅層區(qū)開展美麗鄉(xiāng)村建設、區(qū)域精準扶貧和實現(xiàn)鄉(xiāng)村振興等提供一定的實踐支撐，因此具有較好的理論和實踐意義。