Registro de sequía y escasez de agua en el condado de Gong, Sichuan, cavando pozos para recolectar agua
Las áreas carbonatadas en la provincia de Sichuan son en su mayoría áreas antiguas, jóvenes, fronterizas y pobres que representan la gran mayoría del área total y están ubicadas en su mayoría en. Terreno complejo, altas montañas y valles. Zonas profundas y congestionadas de tráfico. Las personas y los caballos siguen siendo el principal medio de transporte en estas zonas, y el entorno ecológico en estas zonas es muy frágil. La mayoría de las áreas tienen lechos de roca expuestos, poca tierra cultivada, capas delgadas de suelo, suelos pobres, mala conservación del suelo y del agua, distribución desigual de las precipitaciones a lo largo del año y poca capacidad de regulación de la superficie. Durante la estación seca, hay una grave escasez de agua. Mientras no llueva durante más de diez días consecutivos, será difícil que las personas y los animales beban agua. Las personas y los animales tienen que depender de caballos y bueyes para transportar agua a varios kilómetros de distancia, y mucho menos agua para la producción industrial y agrícola normal. El problema de la escasez de agua ha restringido seriamente el desarrollo económico local.
El condado de Gong está situado en la parte sur de la provincia de Sichuan. Tiene condiciones naturales superiores y abundante luz, calor, agua, suelo y recursos biológicos. La zona es rica en recursos minerales, principalmente carbón, piedra caliza y pirita. La contradicción entre el suministro y la demanda de agua en esta región se ha vuelto cada vez más prominente y se ha convertido en una limitación importante para el desarrollo social y económico.
El condado está dominado por zonas kársticas bajas y de media montaña, con zonas montañosas que representan más del 80%, y la mayoría de ellas son terrenos inclinados con una pendiente de más de 25°, lo que no es propicio. a la recuperación y plantación. Además de los ríos, las zonas montañosas tienen muchos valles y cuencas kársticas, y los recursos hídricos superficiales son escasos. Según la demanda de recursos hídricos en el plan de desarrollo socioeconómico local, la población urbana actual de Changxun es de 80.000 habitantes. En 2065, la población urbana alcanzará los 16.000 habitantes. La demanda de agua doméstica y de producción alcanzará 10×1,04 m3/d. En la actualidad, el agua de la población urbana depende principalmente del suministro de agua descentralizado de varias unidades, con una capacidad de suministro diario de agua de 4 × 104 m3. La demanda diaria de agua de Changxun para la vida y la producción es de aproximadamente 4 × 104 m3. El río Changxun, donde se encuentra Changxun, está gravemente contaminado por la minería y las instalaciones de suministro de agua existentes no pueden satisfacer las necesidades de vida, producción y desarrollo del municipio. La presión sobre el suministro de agua urbano también está aumentando, especialmente durante los períodos de mayor consumo de agua, cuando la escasez de agua es muy evidente.
De acuerdo con el "Plan de alivio de la pobreza y exploración de agua para las zonas montañosas pobres en karst del suroeste de China" del antiguo Ministerio de Geología y Recursos Minerales y el "Plan de alivio de la pobreza y exploración de agua para las zonas montañosas pobres en karst de Provincia de Sichuan", el Departamento Provincial de Geología y Recursos Minerales de Sichuan organizó e implementó el Proyecto de Agua Subterránea de Changxun en el Condado de Gong, Proyecto de Demostración de Exploración de la Ciudad de Yibin 65438-0999. El objetivo es llevar a cabo exploración de aguas subterráneas y establecer sitios de demostración de suministro de agua en el sur de Sichuan, donde hay una grave escasez de agua en zonas montañosas rocosas kársticas, y proporcionar una base científica para resolver los problemas del uso del agua por parte de humanos y animales, el suministro de agua en tierras agrícolas y el medio ambiente ecológico. protección en zonas montañosas rocosas kársticas empobrecidas. Después de un año de trabajo de búsqueda de agua, se han logrado algunos resultados y entendimientos.
2 Condiciones hidrogeológicas kársticas
La formación y distribución del agua kárstica en Sichuan están obviamente controladas por estructuras regionales y condiciones naturales. Las rocas carbonatadas en diferentes estructuras regionales y áreas naturales difieren mucho en litología, espesor, área de distribución, condiciones de exposición y grado kárstico. Con base en esta característica, Chang Xun, que tenía una grave escasez de agua, fue seleccionado para perforar pozos en el condado de Gong desde 65438 hasta 1999 para demostrar el suministro de agua, y combinado con las características de distribución, entierro y riqueza en agua del agua subterránea de roca carbonatada, eso Es decir, el agua kárstica es abundante, pero la distribución es extremadamente desigual y está controlada por la estructura. Se perforaron siete pozos de suministro de agua para la zona de forma gratuita, dos de los cuales fueron abandonados por falta de agua y cinco se completaron. Se ha solucionado el problema del agua potable de 30.000 personas. La práctica ha demostrado que, basándose en las condiciones técnicas y los procesos de formación de pozos, es posible cavar pozos en vastas zonas de rocas carbonatadas para solucionar la escasez de agua en las zonas urbanas y de agua potable para las personas y los animales en las zonas rurales.
2.1 El karst y el agua kárstica se ven significativamente afectados por la litología y la estructura.
Las rocas carbonatadas de la Formación Pérmica Maokou y la Formación Qixia en esta área son puras, espesas y fácilmente solubles. Son buenos medios de disolución para el agua superficial y subterránea, y tienen un fuerte desarrollo kárstico. Las rocas carbonatadas de la Formación Jialingjiang del Triásico y de la Formación Leikoupo contienen aproximadamente un 10% de roca clástica, por lo que las depresiones superficiales, embudos y sumideros se desarrollan principalmente a lo largo del contacto entre la roca carbonatada y la roca clástica.
Estructuralmente, esta zona es el punto de inflexión del anticlinal de Changning, y las rocas carbonatadas se distribuyen en una banda. Bajo esta condición estructural específica, la disolución lateral está estrictamente restringida. El karst se desarrolla principalmente longitudinalmente a lo largo del punto de giro y sus dos alas, y el límite de disolución de la superficie suele ser largo.
Las fallas y fisuras obviamente controlan la formación y dirección de extensión de las tuberías kársticas, especialmente en las zonas de pliegues y fracturas donde se desarrollan fisuras y las rocas se rompen, la escorrentía del agua subterránea es suave, las actividades se alternan y la disolución se produce sin problemas.
Las grandes cuevas kársticas y los conductos kársticos están bien desarrollados y el agua kárstica es muy abundante. Por ejemplo, el túnel subterráneo de Yudong se desarrolla a lo largo de la falla de la depresión de Kutang. La dirección del eje largo de la depresión es generalmente cercana a la dirección norte-sur y está controlada principalmente por las fallas Norte 15-25 Oeste y Norte 12-20 Este.
Al final del movimiento Wudong, el mar retrocedió en esta zona, y las rocas carbonatadas del Pérmico emergieron de la superficie del agua. Sufrieron disolución y erosión a largo plazo, y se desarrollaron antiguas cuevas de diferentes tamaños. Estas antiguas cuevas han sido confirmadas en la exploración de carbón. Las herramientas de perforación se ahuecaron durante la perforación y el agua brotó. En la minería del carbón, cuando el suelo queda expuesto, brota una gran cantidad de agua kárstica, como el agua de manantial expuesta en el pozo de la mina de carbón Changxun. La profundidad del desarrollo kárstico antiguo generalmente está dentro de los 50 m, y se distribuye principalmente a lo largo del plano de estratificación en la superficie superior de denudación antigua y no tiene conexión hidráulica con el karst moderno.
2.2 Características de recarga, escorrentía y descarga del agua kárstica
La recarga de agua kárstica es principalmente precipitación atmosférica en el área del afloramiento, seguida de agua superficial, agua de fisuras en las zonas no suprayacentes. capa kárstica y agua de minas.
Las formas kársticas se desarrollan en la zona de exposición a la piedra caliza, y la precipitación atmosférica es la principal fuente de agua kárstica que se recarga directamente a través de barrancos, abrevaderos, embudos y dolinas. También hay importantes fugas de agua superficial que fluyen a través de zonas de piedra caliza. El agua de fisuras y de minas también son las principales fuentes de suministro de agua kárstica en la zona. En particular, el agua subterránea de las minas de carbón también se filtra en las capas kársticas en forma de flujos dispersos. Por lo tanto, la fuente de suministro de agua kárstica en esta zona es suficiente.
El movimiento y la circulación del agua kárstica están controlados por las condiciones estructurales y las redes hidrológicas. La escorrentía longitudinal es la ruta principal del flujo y generalmente se descarga en áreas bajas río abajo para su recarga local.
El vertido de agua kárstica en la zona está controlado principalmente por la red hidrológica y generalmente se concentra en ríos, barrancos o zonas bajas. En la depresión de Jinshawan y la depresión de Changxun, el agua subterránea se descarga radialmente alrededor de las depresiones; el agua subterránea en el área de Tangba se descarga a través de la escorrentía del río subterráneo Yudong en el condado de Gongxian.
2.3 El agua kárstica es abundante, pero su distribución es extremadamente desigual.
El agua kárstica de la zona existe principalmente en sistemas fluviales subterráneos y lagunas disueltas, y presenta tres formas: confluencia, dispersión y flujo en cauce.
Las calizas de la Formación Maokou y la Formación Qixia se distribuyen principalmente en ambas alas y en el extremo inclinado del anticlinal Changning. El agua kárstica es muy abundante en las depresiones kársticas, principalmente en forma de grandes flujos de tuberías, y también hay manantiales kársticos que drenan a lo largo de las lagunas kársticas. El caudal del río subterráneo Daquan es de 30 ~ 184 L/s. Según los datos de perforación, la profundidad del desarrollo de la cueva subterránea es superior a 50 m. Cuando la cueva subterránea no está expuesta mediante la perforación, el flujo de agua es muy pequeño. el flujo unitario de agua es de 0 ~ 2,455 L/(s·m), lo que indica que la distribución del agua subterránea es extremadamente desigual.
La Formación Leikoupo y la Formación Jialingjiang se distribuyen principalmente en las alas del largo anticlinal. Dado que aproximadamente el 10% de la roca clástica es roca clástica, el grado de desarrollo kárstico es medio y las formas de relieve kársticas desarrolladas son principalmente depresiones, embudos y sumideros. El agua kárstica es rica y poco profunda, principalmente de naturaleza convergente y divergente. El caudal de los manantiales es principalmente de 0,1 ~ 10 l/s, y el caudal unitario de entrada de agua es de 0,107 ~ 0,58 l/(s·m).
Las diferentes formas kársticas de la zona reflejan claramente la profundidad de enterramiento de las aguas subterráneas kársticas. Desde la cuenca hasta el valle del río, la intensidad del desarrollo kárstico aumenta de débil a fuerte, y el agua kárstica aumenta de profunda a poco profunda. Generalmente, la profundidad de enterramiento del nivel del agua kárstica en las áreas de valles fluviales es inferior a <25 m, la profundidad de enterramiento de las áreas de valles y vaguadas kársticas es inferior a <50 m, y la profundidad de enterramiento de los valles pico y los cañones de montaña bajos es mayor que 100 metros.
2.4 La calidad del agua es buena y apta para el consumo humano y animal.
Los tipos de calidad del agua kárstica del Triásico son HCO3-Ca y HCO3-Ca Mg, el rango de salinidad es de 0,1 ~ 0,3 g/L y el rango de pH es de 7,4 ~ 8,1. Debido a la fuerte alternancia de la circulación del agua y la excelente calidad del agua, es adecuada para uso doméstico, riego agrícola e industrial.
El tipo de calidad del agua kárstica del Pérmico es SO4. Sulfato de bicarbonato de calcio. Sodio y bicarbonato de sodio. Sulfato de calcio. Salinidad 0,5 ~ 1,5 g/L, dureza total 300 ~ 600 mg/L, valor de pH 7,1 ~ 7,7. A excepción del sulfato, que generalmente excede el estándar, otros indicadores químicos y de toxicidad generalmente no exceden el estándar. La calidad del agua es buena y es básicamente apta para agua potable, riego e industrial.
Debido a la recarga de agua de la mina, la calidad del agua es significativamente peor que en la década de 1960, con un aumento de sulfato de 4,8 ~ 182,5 mg/L a 80,0 ~ 588,0 mg/L y un aumento de la salinidad de 131,0 ~ 548,0 mg/L a 332,8 ~ 65438.
2.5 Enriquecimiento del agua kárstica en la zona de demostración
Las diferentes litologías de las rocas carbonatadas tienen una gran influencia en la intensidad del desarrollo kárstico. La piedra caliza pura es propensa a sufrir grietas por corrosión y tuberías subterráneas. En el área de contacto entre roca clástica y roca carbonatada, debido a la limitación de la roca clástica, se forman fácilmente grietas de disolución y tuberías kársticas en esta área de contacto. Donde el karst está fuertemente desarrollado, es fácil formar grandes tuberías subterráneas, lo que lo convierte en un buen lugar para que se acumule el agua del karst. Ésta es la regla general del enriquecimiento de agua kárstica en esta zona. En lugares donde el desarrollo kárstico es débil, a menudo se forman fisuras subterráneas por corrosión.
En las zonas bajas, favorece el enriquecimiento del agua kárstica. Esto se debe a las condiciones superiores de recolección de agua. Por ejemplo, Jinshawan Sag y Changxun Sag son áreas de descarga concentrada de agua subterránea. Las zonas de valles transversales son a menudo niveles de base de erosión locales. Al cruzar el acuífero kárstico, el agua kárstica se acumula en estos lugares y se descarga en el valle, como el río subterráneo Yukong, que desemboca en el río Changning.
Estructuralmente, esta área está ubicada en el extremo occidental del anticlinal de Changning (Figura 1). Ha desarrollado pliegues secundarios y fisuras de extensión verticales, acompañadas de múltiples conjuntos de fisuras de compresión-torsión y de extensión. se enriquece fácilmente. Debido a las buenas condiciones estructurales y topográficas, el karst está muy desarrollado en las depresiones kársticas de Jinshawan y Changxun, y el agua kárstica tiene las características de enterramiento poco profundo y gran volumen de agua.
El área de inspección se divide principalmente en tres sistemas de aguas subterráneas kársticas:
(1) Sistema de aguas subterráneas kársticas de Shawan: rocas carbonatadas del Triásico expuestas, ubicadas estructuralmente en el anticlinal de Changning. En el ala norte, el El caudal total medido del manantial es de 3,34 L/s. Esta área es la principal fuente de suministro de agua para Furong Mining Bureau, y el volumen diario de extracción de agua subterránea alcanza 1,6×104 m3. La mayoría de los canales acuíferos revelados por la perforación tienen menos de 1 m de diámetro y todavía están dominados por poros y fisuras disueltos, sin formar un gran sistema de tuberías.
(2) Sistema de aguas subterráneas de la estación de patrulla: rocas carbonatadas del Pérmico están expuestas, ubicadas estructuralmente en el extremo giratorio del anticlinal de Changning, separadas de Jinshawan en el norte por arenisca y lutita, y en el sur por lutita del Silúrico. , el agua subterránea circundante se descarga alrededor de la depresión de la estación de patrulla. Afectados por la minería del carbón, el volumen de agua actual de los manantiales kársticos se ha reducido considerablemente en comparación con antes de la década de 1970, y algunos manantiales incluso se han secado. El flujo total de los manantiales es de 30 L/s. El agua kárstica en las depresiones tiene características de poca profundidad. Entierro y gran volumen de agua. Desarrollo de fisuras y tuberías kársticas, la profundidad del acuífero es de más de 60 m.
Figura 1 Diagrama esquemático de la zona de giro en forma de arco del anticlinal de Changning
(3) Sistema fluvial subterráneo de Yukong: desarrollado en la piedra caliza de la Formación Qixia y la Formación Maokou, ubicadas En el sur del ala anticlinal de Changning, la desembocadura del río subterráneo se encuentra en el río Changning en la ciudad de Gongquan. La longitud de escorrentía del río subterráneo es de 7,5 km, la relación hidráulica es de 5,7‰, el caudal máximo es de 2441l/s, el caudal mínimo es de 184 L/s, el promedio anual. Este río subterráneo corre a través de la cuenca superficial entre el río Changning y el río Changxun. El área de Tangba es el área de escorrentía aguas arriba del río subterráneo. Debido a que la superficie está cubierta por el Sistema Cuaternario, aquí no se muestran ríos subterráneos. Según la construcción del pozo No. 4, la profundidad de desarrollo kárstico es superior a 60 m, y las profundidades del pozo son 30,76~34,0 m, 36,54~37,29 m, 43,10~44,20 m y 54,30~55,45 m respectivamente. cuevas con agua llenas de una gran cantidad de arena, guijarros y arcilla. En otros pozos construidos en el área de Tangba, la profundidad del nivel freático es generalmente de 50 m, lo que demuestra que su capacidad de retención de agua es extremadamente desigual.
3 Determinación de la tecnología de terminación de pozos conjuntos de exploración y producción en el área de demostración
3.1 Determinación de los pozos conjuntos de exploración y producción
A través de un estudio 1:50.000 estudio hidrogeológico, entendió preliminarmente la ocurrencia, distribución y características de entierro del agua subterránea kárstica en el área de demostración y delineó áreas ricas en agua. Dado que el área de demostración es una ciudad, combinado con los requisitos de planificación y desarrollo urbano, se consideró el posible colapso kárstico causado por la extracción de agua subterránea en áreas kársticas para determinar la ubicación inicial del pozo para evitar el impacto en la ciudad.
Se utilizan métodos geofísicos como sondeos eléctricos, sondeos de polarización inducida y campos audiomagnetotelúricos para analizar y comparar los lugares de perforación determinados inicialmente y, combinados con la estructura geológica del área de demostración, la combinación de exploración y producción. Se determinan los agujeros.
Hay un pozo de suministro de agua de la Oficina de Minería de Furong en Jinshawan Sag, y la ubicación del pozo seleccionado está en el ala del sinclinal secundario; la ubicación del pozo determinada en Patrol Sag está en el sinclinal entre Patrol y el anticlinal Baixiangyan-Shizitan. La depresión de Tangba está ubicada en la intersección de la falla de Kutangao y la falla normal de Renjiagou.
3.2 Tecnología de finalización de pozos
Para mejorar la eficiencia de la perforación, se utiliza el método de perforación con percutor DTH con aire, que aumenta considerablemente la velocidad de finalización del pozo. El tiempo de finalización de un solo pozo aumentó de 1 a 2 meses a 1 a 2 semanas. Se construyeron un total de 7 pozos combinados de exploración y producción, de los cuales 5 pozos obtuvieron agua de 6825 m3/d, logrando el propósito esperado de esta exploración. La profundidad de la barrera de agua del pozo de construcción está por debajo de la zona de desarrollo kárstico poco profunda para evitar el colapso kárstico que puede ser causado por el bombeo de agua. Los niveles de ingesta de agua y los datos de las pruebas de bombeo de cada pozo se muestran en la Tabla 1.
Tabla 1 Resumen de los resultados de perforación y bombeo
4 Importancia y comprensión de la exploración y demostración de aguas subterráneas en montañas rocosas kársticas
Realización de exploración de aguas subterráneas en montañas rocosas kársticas con grave escasez de agua El proyecto de demostración es de gran importancia y tiene importantes beneficios sociales. A través del trabajo anterior, hemos comprendido mejor la distribución del entierro, la escorrentía de recarga y los factores de enriquecimiento del agua subterránea en diferentes accidentes geográficos, diferentes ubicaciones estructurales y diferentes tipos de rocas carbonatadas. El proyecto de demostración utiliza varios métodos para extraer agua de pozos, abriendo un camino factible para el desarrollo y utilización de aguas subterráneas en zonas montañosas rocosas kársticas con grave escasez de agua, proporcionando agua potable para humanos y animales y algo de riego agrícola.
Comprensión de 4.1
La región del sur de Sichuan tiene diversos sistemas estructurales y estructuras geológicas complejas. Las áreas ricas en agua formadas principalmente por factores estructurales geológicos tienen diferentes formas. Las estructuras de almacenamiento de agua en el área incluyen principalmente estructuras de almacenamiento de agua de tipo pliegue y fractura. Las unidades hidrogeológicas kársticas divididas según factores estructurales geológicos son las siguientes:
Tipo anticlinal en forma de nariz: el eje se extiende más corto y más corto. El ángulo de inclinación de las dos alas es suave, los grupos de rocas acuíferas están distribuidos alternativamente en forma de cinturones semicirculares y están conectados a las dos alas de anticlinales de alto orden en forma de "T" o "V". Se desarrollan fallas de forma, incluido el anticlinal de la nariz de Junlian y el anticlinal de la nariz de Xunsichang.
Perfil aerodinámico giratorio: en la parte giratoria en forma de arco y el extremo inclinado del ala anticlinal, las grietas de tracción y las grietas planas en el plano vertical están más desarrolladas, lo que puede enriquecer fácilmente las aguas subterráneas, principalmente en Changning Shuanghebei. Depresiones de disolución en forma de tira de Jinshawan y Changxun.
Tipo sinclinal abierto: el núcleo tiene una apariencia suave, las alas tienen un ángulo de inclinación ligeramente pronunciado y diferentes grupos de rocas acuíferas se distribuyen alternativamente en franjas anulares, lo que favorece el movimiento del agua subterránea hacia el núcleo en forma de escorrentía circunferencial se mueve y enriquece, a menudo formando cuencas artesianas fuertes cerradas o semicerradas, como el sinclinal de Longgongpo, el sinclinal de Muai, el sinclinal de Tianyusi, el sinclinal de Datianba, etc. en Shuanghechang, condado de Junlian.
Tipo anticlinal de eje corto: El eje está abierto, la ocurrencia de las dos alas es relativamente suave, el grupo de rocas acuíferas se distribuye en un anillo a lo largo de las dos alas, o queda expuesto en una lámina. en el centro, y hay círculos cerrados relativamente cementados y aislados en la periferia, típicamente el anticlinal del Fuerte Pentagonal.
Tipos de fracturas que bloquean el agua por un lado y se llenan de agua al mismo tiempo: Las zonas de fractura de presión-torsión en el área son generalmente densas y la escala de las zonas de fractura es pequeña. Cuando las condiciones litológicas y geomorfológicas son favorables, especialmente cuando la roca soluble está en contacto con roca insoluble, la roca soluble será relativamente abundante en un lado y bloqueada por agua en el otro lado. Estas fallas incluyen la falla Yinjiawan Jikou y la falla Zhucaojing.
Tipo de falla conductora de agua: algunas fallas en capas inferidas horizontales y áreas de impacto oblicuas a menudo conducen a conexiones hidráulicas entre acuíferos adyacentes, lo que resulta en recarga entre capas y conducción de agua, como la falla de Junlian y Yufengting en Dengtanba. .
Tipos de zonas con gran cantidad de fallas: las partes complejas de diferentes sistemas estructurales y los núcleos de anticlinal alto a menudo forman fallas a gran escala y zonas de fractura con manantiales densos y grandes flujos, como el eje anticlinal de Shuanghe en Changning He. , Meihe-Xingwen y otros cinturones.
4.2 Beneficios socioeconómicos e impacto político
Durante el trabajo de demostración de 1999, recibimos un fuerte apoyo y ayuda de los departamentos superiores, los gobiernos locales en todos los niveles, los departamentos relevantes y la población local desde el principio. para terminar. Desde el comienzo de la planificación y selección del sitio, el gobierno local asignó personal dedicado para ayudar a resolver las dificultades encontradas durante el trabajo. Durante el proceso de construcción, los líderes del gobierno y los departamentos pertinentes visitaron el sitio muchas veces para preocuparse y expresar sus condolencias por la producción y la vida del personal técnico y de ingeniería en el sitio. Una vez terminado el pozo de agua, se deben recaudar fondos a tiempo para mejorar las instalaciones de soporte del pozo de agua y proporcionar inmediatamente agua para la vida diaria y la producción de la gente. Los periódicos y estaciones de televisión locales realizaron entrevistas e informes especiales sobre el proyecto de búsqueda de agua y perforación de pozos, que fue afirmado y evaluado por el gobierno local y el público.
Hay 5 pozos en el área de patrulla, con una producción de agua de 6825 m3/d, que pueden resolver el problema de agua potable de más de 30.000 personas, aliviando en gran medida el problema de escasez de agua de Changxun. Puede considerarse como un proyecto piloto exitoso de demostración de exploración de aguas subterráneas en áreas con deficiencia de agua carbonatada de la provincia de Sichuan, que ha producido un enorme impacto social y un efecto sensacional.