Desarrollo sostenible y utilización de recursos de aguas subterráneas en zonas áridas de la llanura kárstica, tomando como ejemplo el área de demostración de Guangxi Litang

Universidad de Geociencias de China (Beijing), Beijing 100083; 2. Instituto de Geología Karst, Academia China de Ciencias Geológicas, Guilin 541004)

Proyecto financiado: Proyecto Nacional de Investigación en Ciencia y Tecnología 2002 ba 901a 13; Proyecto de Estudio Geológico de China 200310400043; Investigación de Ciencia y Tecnología de Guangxi 0133001-1.

Sobre el autor: Tang Jiansheng, hombre (1957—), nacionalidad Yao, investigador del Instituto de Geología Karst, Academia China de Ciencias Geológicas; candidato a doctorado en la Escuela de Recursos Hídricos e Ingeniería Ambiental, China; Universidad de Geociencias. Se dedica principalmente a la investigación sobre los recursos kársticos y el medio ambiente.

A partir del levantamiento y análisis de datos de la distribución de los recursos hídricos y suelos, se analizaron los elementos básicos, características de configuración y condiciones de existencia y desarrollo de los recursos hídricos kársticos en la zona de la llanura kárstica. Revela las características de la red hidrológica de doble capa superficial y subterránea en la llanura kárstica y el desarrollo de karst fuerte, es decir, la red hidrológica de aguas subterráneas y la red hidrológica superficial tienen una alta consistencia en el límite de la cuenca y la dirección del flujo. La zona llana presenta terreno llano, gradiente hidráulico suave y red hidrológica subterránea. El espesor de la capa kárstica es pequeño. Bajo la influencia de antiguas y nuevas actividades tectónicas, se formó un sistema de medio kárstico en forma de red que conduce y almacena agua. Los acuíferos kársticos tienen poderosas funciones de regulación y almacenamiento de agua. En la estación seca, cuando el agua superficial se agota o deja de fluir, el nivel del agua subterránea desciende de 5 a 8 m, y los recursos hídricos almacenados en acuíferos kársticos poco profundos (a menos de 20 m) pueden alcanzar 300×104m3/km2. Al extraer agua subterránea y aumentar el nivel del agua en 1 m, se pueden extraer 253 × 1,04 m3 adicionales de agua del área de la llanura kárstica del sistema de agua subterránea de Litang, lo que equivale a agregar dos pequeños (uno) embalses. Sobre la base de pruebas de demostración, se propusieron medidas para el desarrollo sostenible y la utilización de los recursos hídricos en las zonas kársticas, como el desarrollo conjunto de aguas superficiales y subterráneas, el pleno desarrollo y utilización de la función de regulación y almacenamiento de los acuíferos subterráneos kársticos, el uso de tecnología de pozos poco profundos dispersos para evitar desastres geológicos y promoción de la tecnología del agua, mejora de la eficiencia en la utilización del agua, etc.

El área de Guizhong se caracteriza por llanuras kársticas poco profundas expuestas, que incluyen principalmente la llanura Fenglin, la llanura Gufeng y el cañón Fenglin. La superficie del sistema kárstico está extremadamente karstificada y varias lagunas kársticas constituyen un complejo sistema de estructura media que permite una rápida fuga y transferencia de materiales y energía de la superficie. Esto da como resultado una capa superficial del suelo poco profunda y estéril, pocas plantas, una estructura del suelo suelta, poca retención y capacidad de retención de agua y una función reguladora débil. Como resultado, bajo las condiciones de la zona climática monzónica húmeda subtropical del sur y las abundantes precipitaciones (precipitaciones promedio de 1451 mm), todavía existen serias dificultades en el uso del agua para las tierras agrícolas y el agua potable para humanos y animales, y las sequías ocurren con frecuencia. Según las estadísticas a lo largo de los años, casi todos los años se producen sequías de diversos grados en el centro de Guangxi [1]. Entre ellas, el año de sequía máxima (1963) afectó una superficie de 29,3 × 104 hm2; una sequía a gran escala ocurrió en cinco años consecutivos (1988 ~ 1992), con una superficie de sequía promedio anual de 21,9 × 104 hm2. , que representa el 48% de la superficie total de tierra cultivada. El impacto de la sequía en la producción agrícola es muy grave, algo poco común en la historia. La producción media anual de cereales se reduce en un 18,34 á. Se puede comprobar que las frecuentes sequías restringen gravemente el desarrollo económico de esta región. El agua subterránea en las zonas de llanura kárstica está ampliamente distribuida, tiene una gran capacidad de almacenamiento, una gran capacidad de almacenamiento de agua y una baja inversión en suministro de agua [2]. Para la gestión integral de las zonas áridas kársticas, se propone implementar la asignación y el desarrollo conjunto de aguas superficiales y subterráneas, ajustar la asignación de recursos hídricos y recursos terrestres, y ajustar la estructura de producción agrícola con base en el uso efectivo de los recursos hídricos kársticos. y el uso racional de los recursos terrestres. Enfoques técnicos para gestionar integralmente el entorno ecológico agrícola en las zonas áridas kársticas. Se llevaron a cabo demostraciones típicas utilizando tecnologías de gestión integral como desviación y extracción de agua, regulación y almacenamiento de fuentes de agua, riego con ahorro de agua, mejora del suelo, agricultura eficiente y reconstrucción ecológica y demostración de recursos de aguas subterráneas y otros proyectos. Este artículo resume algunos hallazgos empíricos.

1 Descripción general de la geografía y el entorno geológico

1.1 Geografía física e hidrología

El área de demostración de Litang está ubicada en la parte oriental del condado de Binyang, Guangxi (Figura 1 ), en 109 02 Longitud Este ′~ 109 18′, entre 23° 04′~ 23° 20′ de latitud norte. Hay ferrocarriles en la zona, con Litang como centro, que conecta Liuzhou al norte, Nanning al oeste y Guigang y Zhanjiang al sureste. La red de transporte por carretera está entrecruzada: la autopista Liunan atraviesa el área de norte a sur y la autopista de alto nivel Nanwu atraviesa el área de este a oeste. El área de distribución de las áreas kársticas representa el 66,86% de la superficie terrestre nacional, y los accidentes geográficos incluyen llanuras de picos kársticos y áreas montañosas kársticas.

Ubicado al sur del Trópico de Cáncer, pertenece a la zona climática monzónica subtropical. La temperatura promedio anual es de 265438 ± 0,0 ℃, la temperatura más alta en julio es de 40,0 ℃, el mes más frío es de 65438 ± 0,0 ℃ y la temperatura mínima es de 40,0 ℃. 0,5 ℃. La precipitación anual en Litang es de 1200 ~ 2000 mm, y la precipitación promedio de varios años es de 1584 mm. La precipitación mensual en el año se distribuye de manera desigual, principalmente de mayo a septiembre, y representa más del 76% de la precipitación anual.

Figura 1 Ubicación del tráfico en la zona de demostración de Litang

El río Xinbu es el principal río de la zona, con una longitud total de 25 kilómetros. Es un río de segundo nivel perteneciente al río Qingshui, un afluente de primer nivel del sistema fluvial Hongshui en la cuenca del río Perla. La proporción hidráulica promedio cae en un 3 ‰. Gira de noreste a suroeste y fluye hacia el norte. el río Qingjiang. Además de la corriente principal, también hay afluentes del río Xijiang, que son intermitentes. La estación seca generalmente es de junio a octubre y marzo del año siguiente. El caudal principal en estaciones normales es de aproximadamente 4 a 6 m3/s, y las principales fuentes de suministro son las precipitaciones atmosféricas y las aguas subterráneas.

El terreno del área de demostración es abierto y plano, los estratos del lecho rocoso son rocas carbonatadas del Devónico-Carbonífero y el karst subterráneo está extremadamente desarrollado. La profundidad del nivel freático es generalmente inferior a 10 m y los recursos disponibles anualmente son 25,15×104 m3/a·km2. Se utilizan principalmente para la industria y la vida residencial en la ciudad de Litang. Los proyectos de conservación de agua de la zona están obsoletos y en su mayoría abandonados. La mayor parte del agua utilizada para las tierras de cultivo es bombeada por los agricultores desde el río Xinbu para riego. La mayor parte está inundada y la eficiencia de utilización de los recursos hídricos es muy baja. Las zonas alejadas de los ríos son "Wang Tiantian" y las tierras secas, donde la sequía y la escasez de agua son problemas graves.

1.2 Entorno geológico

El acuífero kárstico en esta zona está formado por la sección superior de la Formación Yujiang del Devónico Inferior hasta la roca carbonatada del Carbonífero superior. Las rocas clásticas del miembro inferior de la Formación Yujiang desde el Cámbrico hasta el Devónico Inferior se distribuyen principalmente en áreas no kársticas. Las rocas clásticas del Cretácico se distribuyen en las partes poco profundas cerca de la superficie de algunas secciones, y se distribuyen localmente en el. Sistema cuaternario, con un espesor de 1 a 10 m. El principal espacio de almacenamiento de agua subterránea en esta zona es el medio de fisuras de tuberías de cuevas de carbonatos.

En esta zona se distribuyen principalmente calizas y dolomitas, y se desarrollan fracturas estructurales. Según la litología, estructura, grado de desarrollo kárstico y fenómenos hidrogeológicos, el grupo de rocas acuíferas se divide en acuífero rico, acuífero medio, acuífero débil y acuífero relativo. El acuífero rico en agua incluye piedra caliza de la Formación Maping, piedra caliza Datangtian intercalada con dolomita, piedra caliza de la Formación Rongxian inferior y la parte media de piedra caliza Dongganling intercalada con dolomita. Los acuíferos medianos son dolomita de piedra caliza de la Formación Huanglong, dolomita de piedra caliza superior de la Formación Rongxian, dolomita de piedra caliza superior y dolomita de piedra caliza inferior de Dongganling. El acuífero débil es la limolita de la Formación Lianhuashan y la piedra caliza impura intercalada con dolomita en la parte superior de la Formación Liujiang. El acuífero relativo incluye roca silícea de la Formación Liujiang, lutita de la Formación Yujiang y lutita de fango de la Formación Changling. El karst subterráneo está muy desarrollado. Según los datos revelados por las perforaciones, existen cuevas de distintos tamaños, de 10 a 88 metros bajo tierra, siendo las más grandes de entre 7, 10 y 88 metros, lo que crea condiciones favorables para el almacenamiento y enriquecimiento de las aguas subterráneas.

Tectónicamente, esta zona se encuentra dentro de la cima del arco montañoso de Guangxi y pertenece al ala norte del anticlinal del complejo Zhenlongshan. La tendencia estratigráfica es aproximadamente NE-SW, inclinándose NO, con un ángulo de inclinación de 20° ~ 40°. Debido a que la falla Zhonglingcun-Guangzhi F5 se ve afectada por un grupo de fallas inversas con tendencia NE-SW, faltan estratos y se repiten. Junto con la capa de inferencia horizontal con tendencia NO-SE generada por este grupo de fallas, los estratos central y occidental han experimentado diversos grados de desplazamiento a lo largo del rumbo.

Según los datos estadísticos de varios puntos cerca de la ciudad de Litang, se desarrollan principalmente dos grupos de grietas de tensión y de corte de ángulo alto (por encima de 50°): 310° ~ 340° y 50° ~ 90°. El ancho general es de 0,01 a 0,15 m, la longitud es de varios metros y la profundidad visible varía de 0,1 a 1 m. La mayoría de ellos están llenos de escombros de roca y arcilla. Después de una disolución prolongada del agua subterránea, algunas fisuras se interconectan para formar canales kársticos ricos en agua.

La parte sureste está controlada por la estructura y la estratigrafía. Es una zona montañosa baja y montañosa compuesta por sistemas de rocas clásticas del Devónico Medio y Inferior, con una altitud de 250 ~ 650 m. Forma hacia el noroeste y noreste, con salidas estacionales de agua que reponen el área de la llanura. La parte oriental es el valle de Fenglin compuesto por rocas carbonatadas del Devónico medio al Carbonífero, con una altitud de 210 a 320 m. El lecho rocoso está expuesto y en él se desarrollan depresiones y embudos. Es la principal zona donde la precipitación atmosférica recarga las aguas subterráneas. El oeste y el norte son las llanuras de Gufeng con una altitud de 90 a 105 m y una gruesa capa de cobertura. Hay un acuífero local compuesto por rocas silíceas de la Formación Liujiang del Devónico Superior entre las llanuras del norte. Se extiende de noreste a suroeste, bloqueando la conexión hidráulica del área de escorrentía de agua subterránea en la llanura de Litang, formando una brecha de Linshan a Baishuitang en el. al sur La sección rica en agua se extiende desde Wuya hasta Shilong en el norte.

2. Condiciones de agregación del agua subterránea kárstica

2.1 Características de la construcción de almacenamiento de agua subterránea kárstica

Figura 2 Diagrama de distribución de densidad de la interpretación de las mediciones eléctricas del acuífero kárstico en el área de Litang

(Según los datos de exploración eléctrica del área de Litang del Equipo de Ingeniería Hidrogeológica de Guangxi)

El área de Litang está ubicada en el antearco de la estructura montañosa en Guangxi, y la principal estructura de control es el sistema tectónico neocathaysiano. Con la evolución tectónica regional Mesozoica y Cenozoica, se formaron estructuras monoclínicas de almacenamiento de agua de carbonatos bajo el control de dos grupos de estructuras: NNE o NE y NWW o NW. El desarrollo de cuevas y fisuras de disolución en acuíferos kársticos está estrechamente relacionado con los dos grupos de estructuras, y la dirección de desarrollo de las fisuras de disolución es similar a la dirección de distribución de las fisuras estructurales. Los canales kársticos o ríos subterráneos en esta área se desarrollan principalmente a lo largo de zonas de falla o zonas de contacto estratigráfico NNE o NE, formando la principal zona de escorrentía para que el agua subterránea migre de noreste a suroeste, mientras que las fisuras de corrosión NWW o NW a menudo se convierten en la vía principal de entrada de aguas subterráneas regionales. que recoge la zona principal de escurrimiento. Los resultados de la prospección geofísica muestran que la resistividad aparente de la zona de desarrollo kárstico es baja. En el área de resistividad aparente relativamente baja en el área de Litang, no solo está distribuida a lo largo de la zona de falla principal, sino que también está estrechamente relacionada con la karstificación de los dos conjuntos de fisuras estructurales en el área, formando un patrón de red en el área (Figura 2), formando así sistemas de redes kársticas para la acumulación y transporte de aguas subterráneas.

En la dirección vertical, la distribución del espacio de almacenamiento de agua subterránea depende del grado de desarrollo kárstico a diferentes profundidades y se ve afectada por el nivel de base de erosión regional. Según el análisis de los datos de perforación, el espesor del lecho rocoso de la llanura de Gufeng es generalmente de 4 a 9 m y está parcialmente expuesto [3]. El karst subterráneo se puede dividir en zonas de fuerte desarrollo con profundidad, y la profundidad de desarrollo es inferior a 20 m. La profundidad de la zona fuertemente desarrollada es de 20 a 60 m, la profundidad de la zona moderadamente desarrollada es de 60 a 90 m y la profundidad de la zona de desarrollo kárstico débil es inferior a 90 m. Se puede ver que el agua kárstica en esta área existe principalmente en el espacio medio portador de agua kárstica dentro de los 60 m bajo tierra.

2.2 Dinámica del agua kárstica

Los resultados de las observaciones muestran que en el sistema de agua kárstica, desde el área de recarga hasta el área de escorrentía y el área de captación, la profundidad del agua subterránea se vuelve menos profunda y el agua subterránea El nivel cambia. La amplitud se vuelve más pequeña (consulte la tabla a continuación). El terreno de la llanura kárstica es suave, generalmente de 3 a 5 m. Incluso si se superpone a las fluctuaciones del nivel del agua, la profundidad del agua subterránea en esta área durante la estación seca es generalmente inferior a 10 m, principalmente de 2 a 6 m, y el desfase temporal de los cambios del nivel del agua después de la lluvia es corto. Durante la estación húmeda, el agua subterránea emerge de la superficie, formando charcos de disolución, lagos o lagos kársticos y manantiales estacionales, sentando una base material para la promoción de la tecnología de riego por pozos poco profundos.

Tabla de resultados de observación dinámica de aguas subterráneas kársticas en la cuenca del río Xinbu, Litang

Nota: Este es el resultado de la observación desde la temporada de lluvias de 2004 hasta la temporada seca de 2005.

2.3 Función de almacenamiento de agua de los acuíferos kársticos

Como se mencionó anteriormente, el desarrollo kárstico en la zona supergénica del área de la llanura kárstica es fuerte y relativamente uniforme, y los conductos kársticos son en su mayoría redes. -como; la zona kárstica central Las cuevas y tuberías sin relleno están bien desarrolladas, con buen flujo lateral. Después de un largo período de desarrollo y evolución, el orden estructural interno del sistema kárstico en la llanura kárstica ha alcanzado su estado óptimo [4]. Las principales manifestaciones de esta área son: el área de descarga de escorrentía del sistema de agua kárstica tiene las características de una llanura montañosa aislada. La diferencia de altura de la superficie de la llanura kárstica es pequeña, generalmente de 2 a 6 m, cerca de dos horizontales. -plano dimensional; el área de drenaje y dirección del flujo de las redes hidrológicas superficiales y subterráneas se ha vuelto consistente la planitud de los estratos en las áreas llanas corresponde a sus propiedades portadoras de agua y su capacidad para formar ríos subterráneos; El fuerte acuífero kárstico ha sido básicamente aplanado en la superficie, dejando sólo unos pocos picos aislados. Los edificios de almacenamiento de agua kárstica se componen de tuberías de cuevas y medios de fisuras altamente kársticos. Tienen una red de conducción y almacenamiento de agua subterránea relativamente uniforme y desempeñan un papel macroscópico en la recolección y almacenamiento de agua subterránea.

Según los resultados de las perforaciones, el desarrollo kárstico tiene una zonificación vertical obvia (Figura 3). La zona kárstica poco profunda (supergénica), la zona de cuevas kársticas media y la zona de cuevas kársticas profundas tienen límites de profundidad dentro del rango de 20 m, 20-60 m y 60-90 m bajo tierra, y el desarrollo kárstico por debajo de los 90 m es débil. ① La zona kárstica poco profunda (sección 0 ~ 20 m) está dominada por zanjas kársticas, dientes de piedra y embudos. Las grietas kársticas son anchas y en su mayoría se superponen con fisuras de erosión poco profundas. Se desarrollan cuevas kársticas, la tasa kárstica total es alta, pero la capacidad de llenado es fuerte. ②La tasa kárstica total promedio en el área central de la cueva (sección 20 ~ 60 m) disminuyó, pero la porosidad aumentó al 4,5 %, que se compone principalmente de cuevas y huecos llenos de agua. Una de las características de la morfología de la cueva es el desarrollo en forma de cuentas, que se compone de una cueva relativamente ancha y una nuez de Adán relativamente estrecha. El efecto cuello de botella de la nuez de Adán restringió el movimiento descendente de los clastos en la zona supergénica, formando así una zona de cueva central con un menor grado de llenado. Debido al alto grado de desarrollo kárstico, los conductos de la cueva tienen buena conectividad y un flujo lateral suave.

③ Zona de cueva kárstica profunda (sección de 60 ~ 90 m) El grado de investigación kárstica en esta sección profunda es bajo. Las tuberías de la cueva se desarrollan principalmente a lo largo de grandes planos estructurales casi verticales (litología o estructura). El rendimiento de aislamiento de las tuberías es cada vez mayor. y más evidente, y el karst se desarrolla de forma desigual.

Figura 3 Zonificación vertical de cuevas kársticas en el área de Litang

(Modificado según el informe del estudio hidrogeológico 1/20 de Guixianbiao, Oficina Geológica de Guangxi)

Según los sondeos realizados durante la prueba de bombeo, el agua liberada del acuífero representa en realidad el intercambio de agua y gas en el espacio acuífero kárstico. Para el espacio medio kárstico con entierro poco profundo y acuífero abierto, cuando se analiza y expande el agua contenida en él, tiene la función de reponer agua. De lo anterior se puede ver que el espesor del acuífero kárstico en esta área puede alcanzar los 90 m, y la profundidad del fuerte desarrollo de la zona kárstica puede alcanzar los 50 ~ 60 m. Sin embargo, la fluctuación interanual del nivel del agua en condiciones naturales es generalmente inferior a 10 m. . Se puede ver que en condiciones naturales, los acuíferos kársticos están llenos principalmente de agua, y el intercambio de agua y gas en el espacio del medio acuífero sólo representa aproximadamente el 20% del espacio kárstico, y todavía existe un gran potencial de ajuste.

Según el análisis de los resultados de las pruebas de bombeo del pozo en esta área, el suministro promedio de agua en la zona kárstica poco profunda y en la zona kárstica central es de 0,022 y 0,015 respectivamente. Para la zona kárstica somera, equivale a la capacidad de almacenamiento de 22 mm de columna de agua por metro de espesor; la capacidad total de almacenamiento de la zona kárstica somera de 20 m de espesor es de 440 mm (equivalente a 440.000 m3/km2), lo que equivale al 27,8% de la precipitación media anual local (1584 mm) muestra que tiene una gran capacidad de almacenamiento de agua subterránea. Cuando el nivel del agua desciende 1 m, el espacio de almacenamiento formado es de 2,2 × 1,04 m3/km2.

2.4 Recursos de aguas subterráneas kársticas y potencial de desarrollo

El sistema de aguas subterráneas del río Xinbu en Litang es un sistema de circulación relativamente independiente de agua de recarga, escorrentía y descarga, con un límite completamente cerrado. El medio acuoso kárstico tiene las características de corrosión de tuberías y fisuras, y la estructura de almacenamiento de agua kárstica recibe recarga lateral de la precipitación atmosférica y del agua subterránea en áreas no carbonatadas dentro del sistema.

Según el cálculo de la precipitación promedio de varios años, la cantidad de precipitación en el sistema de agua subterránea del río Xinbu en Litang es 6,50 × 108 m3/a, la escorrentía promedio de varios años en el área es 3.18×108m3/a, y la capacidad de almacenamiento del embalse es 0.062×108m3 /a/a, la cantidad de recursos naturales en el sistema de agua subterránea es (1.65 ~ 65438..

En la actualidad, la extracción de agua subterránea en este El área se utiliza principalmente para beber, producción industrial y riego de tierras agrícolas. La extracción de agua subterránea ha alcanzado una cierta escala y se concentra principalmente en las áreas densamente pobladas y áreas industriales de la ciudad de Litang, los principales métodos de extracción son los pozos mecánicos, con un pequeño número de grandes. Mediante pozos o extracción directa de aguas subterráneas de puntos de agua naturales kársticos, según las estadísticas de la encuesta, la cantidad de extracción de agua subterránea en toda el área alcanzó 0,082 veces sólo mediante bombeo mecánico (en 2002, 108 m3/a, de los cuales el agua potable representa el 47,4%). , el agua de producción industrial representa el 32,8% y el agua de riego de tierras agrícolas representa el 19,8%. Al extraer agua de manera descentralizada de pozos privados, el agua subterránea utilizada para el suministro de agua humana y ganadera en las zonas rurales alcanza los 0,062 × 108 m3/a, y la explotación anual de. Aguas subterráneas La cantidad de agua superficial extraída es de 0,144×108m3/a, lo que representa el 32,7% de los recursos hídricos subterráneos comprobados, de los cuales el agua doméstica e industrial representa el 21,5% y el agua agrícola el 78,5%. Los recursos de precipitación promedio de varios años del sistema de aguas subterráneas en la cuenca del río Xinbu en Litang son 6,50 × 108 m3/a, y la escorrentía promedio de varios años es de 3,18 × 108 m3/a, de los cuales los recursos naturales de aguas subterráneas son (1,65 ~ 1,68). × 68. La cantidad actual de agua superficial y subterránea explotada es de 0,908×108m3/a, lo que representa el 28,55% del escurrimiento anual promedio. Dos tercios de los recursos de agua subterránea comprobados no se utilizan, lo que indica que los recursos de agua superficial y subterránea en este país. El área aún no se utiliza. Existe un gran potencial para el desarrollo y la utilización.

3 Medidas para la utilización efectiva de los recursos hídricos en las llanuras kársticas

La ciudad de Litang cubre un área de 5267 hm2. 3267hm2 de arrozales y 2000hm2 de capacidad total del embalse existente 8,03 millones de m3, la capacidad total instalada de la estación de riego eléctrica es de 6,5438+200.000 kW y el área total de riego diseñada es de 367hm2 debido al envejecimiento y deterioro del proyecto del embalse. , daños por agua y fugas de los canales principales y las instalaciones de apoyo, la eficiencia del riego no se puede ejercer plenamente, lo que resultó en la conversión de 367 hectáreas de arrozales en campos individuales, 647 hectáreas de arrozales se convirtieron en campos secos. La escasez es de 3,4 millones de m3. En el área de estudio, el agua subterránea y el agua superficial están estrechamente relacionados. El agua superficial y el agua subterránea en esta área son un sistema inseparable, y el desarrollo y utilización del agua subterránea deben considerarse como un todo.

Por lo tanto, la asignación racional de aguas superficiales y subterráneas puede utilizar de manera eficaz y racional los recursos hídricos, mejorar la resistencia a la sequía y garantizar el uso sostenible de los recursos hídricos [5].

3.1 Desarrollo conjunto de aguas superficiales y subterráneas para fortalecer la función de resistencia a la sequía de las aguas subterráneas.

El ciclo material más importante en el sistema hídrico es el ciclo del agua, que es el intercambio y migración de agua entre la precipitación atmosférica, el agua superficial y el agua subterránea dentro de una determinada escala de espacio. Las aguas superficiales y subterráneas se transforman entre sí a través de fisuras y tuberías kársticas, cambiando según las estaciones. Durante la estación seca, el agua subterránea recarga el agua superficial y se convierte en el flujo básico del río; durante las inundaciones, el agua superficial regresa a través de tuberías kársticas para reponer el acuífero subterráneo, elevando así el nivel del agua subterránea [6]. Sin embargo, el espacio para los medios de almacenamiento de agua subterránea en los sistemas de agua kársticos es limitado. Cuando la recarga de precipitaciones excede su capacidad de almacenamiento, el agua subterránea desborda la superficie y es eliminada del sistema a través de la escorrentía superficial. La precipitación atmosférica cae bruscamente en la estación seca y el agua superficial del río Xinbu en la región se abastece de descargas de aguas subterráneas. Los afluentes aguas arriba se secan a medida que desciende el nivel del agua subterránea. Este período es la temporada de gran sequía en la región, con insuficientes recursos hídricos superficiales y los recursos subterráneos son la única fuente de suministro de agua para la producción agrícola. En tales condiciones, las aguas superficiales y subterráneas se explotan conjuntamente, el agua superficial se extrae con estaciones de bombeo, el agua subterránea se construye con canales de riego de apoyo o una red de pozos poco profundos en tierras cultivadas, y se establece una zona de riego compuesta de arrozales y tierras secas. Durante los períodos de sequía o sequía, se utilizan pozos poco profundos para extraer agua subterránea y garantizar el suministro de agua para las tierras de cultivo y las verduras y frutas secas.

3.2 Desarrollar y utilizar plenamente la función de almacenamiento de agua de los acuíferos subterráneos kársticos.

El terreno de la zona de la llanura kárstica es llano, el agua subterránea es poco profunda y hay pocos afloramientos naturales. La característica básica de la distribución del agua subterránea es que la profundidad del agua subterránea en el área nororiental del valle de Fenglin es relativamente grande, en su mayoría entre 10 y 15 m, y los afloramientos naturales son principalmente cuevas y pozos. En la zona de transición del río a la llanura de Linfeng, los afloramientos naturales de agua subterránea son principalmente pozos de disolución y estanques (Tangling). El área de Litang está dominada por la llanura de Gufeng, con terreno llano y abierto. Además de algunas piscinas kársticas, a ambos lados del río también se pueden ver manantiales kársticos y desembocaduras de ríos subterráneos. La profundidad del agua subterránea es poco profunda, en su mayoría de 2 a 8 m. El patrón básico de movimiento del agua subterránea es que el área montañosa de Fengcong es el área de recarga, la llanura de Fenglin es el área de escorrentía y la llanura de Gucanfeng es el área de desbordamiento. Como se mencionó anteriormente, controlado por el nivel de base de drenaje regional, la perforación reveló que el espesor del acuífero kárstico en el área de la llanura kárstica puede alcanzar los 90 m, y la profundidad de la zona kárstica fuerte puede alcanzar los 50 ~ 60 m. Sin embargo, en condiciones naturales, el espacio de almacenamiento formado por la descarga de agua subterránea de los acuíferos que cambian con las estaciones se encuentra sólo entre 8 y 10 metros bajo tierra. Se puede ver que la función de almacenamiento del acuífero sólo desempeña un papel de aproximadamente. 20% en todo el acuífero kárstico.

Según los resultados del análisis de la función de almacenamiento de agua del sistema de medio acuoso kárstico, si se extrae agua subterránea, el nivel del agua descenderá 1 m y el espacio de almacenamiento de agua alcanzará 253 × 104 m3/km2. El área de llanuras kársticas en este sistema de agua subterránea es de aproximadamente 115 km2, y la extracción de agua subterránea aumentará la profundidad en 1 m, lo que permitirá extraer más agua. Sin embargo, la cantidad de agua que es necesario reponer es sólo el 8‰ de los recursos de escorrentía de la zona, o el 3,7% de los recursos de agua subterránea explotables.

3.3 Organizar científicamente pozos, desarrollar racionalmente recursos hídricos kársticos poco profundos y evitar el riesgo de desastres geológicos.

De acuerdo con las reglas de desarrollo kárstico en el área de la llanura kárstica y las características de la estructura media del sistema de agua subterránea, se construye un sistema de riego de pozos poco profundos de acuerdo con la red de fisuras de tuberías del acuífero subterráneo y métodos de desarrollo como ya que se utilizan pozos poco profundos y pozos grandes para solucionar el problema del agua de riego en zonas secas. El desarrollo de pozos dispersos y aguas subterráneas poco profundas tiene las características de pequeña escala, baja inversión y resultados rápidos. Al mismo tiempo, puede evitar caídas profundas locales en el área de la fuente de agua y cambios fuertes en el nivel del agua subterránea, lo que favorece la estimulación de la capacidad de almacenamiento de agua del acuífero subterráneo y la recarga del agua subterránea, y puede evitar el daño causado por el colapso kárstico. .

3.4 Promover tecnologías de ahorro de agua y mejorar la eficiencia hídrica.

La zona de la llanura kárstica presenta una gran superficie de tierra cultivada, una alta densidad de población y una marcada contradicción entre la oferta y la demanda de agua. El consumo de agua agrícola representa 2/3 del total de los recursos hídricos. La mayoría de los proyectos existentes de conservación de agua en tierras agrícolas se construyeron en las décadas de 1950 y 1960, con bajos estándares de diseño y largos tiempos de operación. Los canales de suministro de agua están en mal estado, los cubos de soporte y los canales secundarios en los campos están incompletos o dañados, y hay fugas. grave La tasa de utilización efectiva de la conservación del agua es baja y efectiva. La proporción entre riego y cultivo es inferior al 30% [6], y la tasa de utilización efectiva promedio del agua de riego es solo de alrededor del 40%. Por lo tanto, debemos adherirnos a la política de poner igual énfasis en aumentar los ingresos y reducir los gastos, y al mismo tiempo dar importancia a la construcción de nuevos proyectos de fuentes de agua, fortalecer la construcción de proyectos de conservación del agua que ahorren gastos y agua, promover tecnología agrícola para ahorrar agua y mejorar la resistencia a la sequía. Incluye principalmente ① la red de canales de riego para el ahorro de agua que respalda proyectos en el área de riego, la mejora del sistema de canales antifiltración de los canales secundarios en el área de riego, la mejora de la utilización del suministro de agua y el aumento del área de riego efectiva.

(2) Los proyectos de riego para ahorrar agua en tierras secas utilizan tecnologías de riego por aspersión, riego por tubería y riego por goteo para regar caña de azúcar, hortalizas y huertos. Las zonas de distribución de tierras secas suelen ser la zona final de los proyectos de conservación de aguas superficiales. Las aguas subterráneas son la principal fuente de agua de riego y su costo de suministro es elevado. Mediante la construcción de parques de siembra en tierras secas, la introducción de variedades de cultivos de alta eficiencia y alta calidad, el uso de sistemas de riego que ahorren agua y el aumento del área de riego de un solo pozo y la tasa de suministro de agua con valor agregado, podemos obtener mayores beneficios económicos. ③ Promover tecnologías agronómicas de ahorro de agua, utilizar tecnología de siembra con película protectora para resolver el problema de precipitaciones insuficientes en primavera y otoño, prevenir una fuerte evaporación, retener agua y fertilizantes y garantizar el crecimiento de los cultivos, introducir nuevas variedades resistentes a la sequía y seleccionar en función de; la alta frecuencia de sequías otoñales y sequías severas en esta región o introducir variedades de cultivos de alta calidad que maduren temprano o tengan un período de crecimiento corto y sean altamente adaptables para evitar el impacto de la sequía y obtener buenos beneficios de producción y ajustar la estructura de siembra. cambiar la siembra de arroz en dos estaciones para alternar sequía e inundación para mejorar la contradicción entre la demanda de agua y los recursos de suministro de agua en otoño Organizar la siembra de arroz en la temporada de lluvias, con abundantes recursos de precipitación, e introducir variedades de alto rendimiento y alta calidad. para garantizar la producción de alimentos, cultivar hortalizas, frutas y otros cultivos en tierras secas que no requieran grandes cantidades de suministro de agua en un corto período de tiempo. Puede aprovechar al máximo la función de almacenamiento y suministro de agua de los acuíferos subterráneos y hacerlo de manera oportuna. Asignar recursos de agua y suelo para lograr el efecto de prevención y alivio de la sequía.

4. Demostración de la utilización eficaz de los recursos hídricos

En la aldea de Wujiang, el área principal de demostración, se llevaron a cabo demostraciones de desarrollo conjunto de la regulación y el almacenamiento de aguas superficiales y subterráneas y de acuíferos de aguas subterráneas poco profundas. afuera. El pueblo está situado en una zona de llanura kárstica con ríos y arroyos superficiales estacionales. El lecho del río se encuentra entre 2,5 y 3,5 m sobre el suelo y es la principal fuente de agua para el suministro de tierras agrícolas en la zona. Según la entrevista, en años generales el flujo se corta durante aproximadamente 2 meses. En los años de sequía, el flujo cae bruscamente en septiembre y se corta desde mediados de octubre hasta principios de marzo del año siguiente. Por tanto, la producción agrícola en otoño e invierno depende del suministro de agua subterránea. El acuífero kárstico está compuesto por capas de espesor medio de calizas dolomíticas, dolomita y caliza intercaladas con finas capas de margas del Carbonífero Inferior. Tiene una riqueza hídrica media y es agua de fisura de tubería kárstica. La profundidad del agua subterránea es de 0,5 a 6 m. Se diseña el desarrollo conjunto de aguas superficiales y subterráneas. El agua superficial se bombea a través de estaciones de bombeo y el agua subterránea se construye a través de una red de pozos poco profundos para establecer un área de riego compuesta de arrozales y tierras secas.

La zona de demostración tiene una población de 3.370 habitantes y una superficie de tierra cultivada de 354 hm2, incluidos 1,37 hm2 de arrozales y 21,7 hm2 de secano. Desde la implementación del proyecto, se han invertido 3,2 millones de yuanes para construir una estación de bombeo de agua superficial y un canal de desviación ligero antifiltración de tres lados de 6.000 m-m. Excavar 6 pozos de agua subterránea poco profundos, construir un embalse de 100 m3 y una red de riego por tuberías de aproximadamente 27 hm2 para garantizar el riego normal de las tierras de cultivo. La superficie de riego efectiva es de 233hm2, lo que ha cambiado por completo la situación anterior del pueblo de "dependiendo del clima". Sobre esta base, se han desarrollado una base de demostración de bosques económicos y frutales de 20 hm2 y una base de hortalizas de alta calidad de 1,67 hm2 para formar una estructura diversificada de arroz, hortalizas, maíz, caña de azúcar y frutas. Mediante la implementación de proyectos de demostración, se han introducido continuamente nuevas variedades y nuevas tecnologías, y se ha registrado la marca "Qiao Mei Radish" con variedades especiales. Gracias a las mejoras en las fuentes de agua y las condiciones de riego, en 2004 se plantaron más de 200 hectáreas de rábano blanco y zanahorias, con un rendimiento promedio de 52.500 kg/hm2, un aumento del 40% con respecto a 2001. Cada familia ha construido una "casa de rábano". ". El rendimiento medio del maíz es de 6.750 kg/hm2, un aumento del 50% en comparación con 2001. Al demostrar el uso y desarrollo efectivo de los recursos hídricos, la economía agrícola del comité de la aldea se ha desarrollado rápidamente. En 2004, el ingreso neto per cápita de los agricultores fue de 2.302 yuanes, un aumento de 682 yuanes con respecto a 2001, con una tasa de crecimiento anual promedio del 14 por ciento.

5 Conclusión

La zona de la llanura kárstica ha formado una red hidrológica de doble capa con una red de aguas superficiales y una red de aguas subterráneas. Debido al levantamiento de la cuenca durante el período de sequía y al movimiento descendente de la base de drenaje en el período posterior, el agua kárstica cortó hacia abajo para formar canales subterráneos, que formaron un sistema de drenaje de doble capa con la red fluvial superficial en el valle. superficie. Durante la temporada de lluvias, el nivel del agua del río aumenta y el nivel del agua subterránea en la cuenca aumenta. La profundidad del enterramiento es de solo 0,5 ~ 1 m, e incluso se desborda del suelo y está conectado con el río de superficie. Durante la estación seca, el agua subterránea vuelve a caer, y todavía hay algo de escurrimiento de lluvia en la superficie, formando una doble capa de drenaje con un intervalo de 5 a 8 m. Durante las estaciones más secas, los ríos superficiales se secan. El agua subterránea migra y drena a lo largo de conductos y fisuras kársticas. En los últimos años, la estructura de falla con orientación noreste y la extensión con tendencia noroeste se han desarrollado mucho en esta área, y la karstificación es fuerte, lo que proporciona un buen espacio para la aparición de aguas subterráneas. Controlado por el nivel base del flujo, el gradiente hidráulico es pequeño y el escurrimiento es lento. El agua subterránea está enterrada a poca profundidad, se recarga rápidamente, tiene alta calidad de agua y excelentes condiciones de desarrollo. En los últimos años, el volumen minero anual ha sido inferior al 5% del total. Es necesario reforzar el desarrollo conjunto de las aguas superficiales y subterráneas para aprovechar plenamente la función de regulación y almacenamiento de los acuíferos kársticos.

El uso de métodos de desarrollo como pozos poco profundos y pozos grandes es una microconservación del agua, y la gente común puede construirlo. El desarrollo de aguas subterráneas tiene las características de pequeña escala, baja inversión y resultados rápidos. La construcción de un sistema de suministro de agua y un sistema de riego de pozos poco profundos en zonas áridas basado en la red de tuberías y fisuras de acuíferos subterráneos puede resolver el problema del agua de riego en zonas áridas y garantizar altas tasas de garantía y utilización del suministro de agua. Se pueden utilizar incentivos eficaces como "recompensas en lugar de subsidios" para implementar políticas preferenciales de "quién construye, posee, administra y se beneficia" para movilizar a las masas para la construcción, reducir los riesgos de inversión y gestión, y formar economías de escala. Sin embargo, el desarrollo del agua subterránea debe llevarse a cabo de manera moderada y, en principio, debe controlarse dentro del 75% de los recursos recuperables, es decir, la escala minera anual debe estar dentro de 0,52 × 108 m3, lo que puede aliviar en gran medida la contradicción entre riego agrícola, producción. agua para pequeñas y medianas empresas y agua doméstica rural. A juzgar por las condiciones hidrogeológicas y ambientales de la zona, no es apropiado concentrar excesivamente la explotación de aguas subterráneas para evitar desastres geológicos como la disminución del embudo y el colapso del suelo.

Referencias

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[2]Zhu Yan. Agua y Desarrollo[M]. Pekín. Prensa geológica, 2004.26 ~ 29

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Chen Weihai, Zhang Zhiqian. Características y función de almacenamiento de agua del acuífero kárstico en la llanura de Linfeng [J Chinese Karst, 1999, 18 (1): 19 ~ 27.

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