贵州喀斯特山区雨洪资源高效利用方法——以普定县陈家寨喀斯特石
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贵州科学33(5):22---26,2015 Guizhou Scie, ce 贵州喀斯特山区雨洪资源高效利用方法 以普定县陈家寨喀斯特石漠化示范区为例 陈洪元 (贵州省普定县岩溶研究办公室,普定摘562100) 要: 以普定县高羊地下河流域陈家寨石漠化示范区为例,从区域水文地质概况、缺水成因及不同的地形,地貌和土地分 布散乱等特点,提出喀斯特山区雨洪资源高效利用的5种方法,有效解决了示范区200亩旱作特色农业、tO0亩中药材和200 亩特色经果林的灌溉用水。因地制宜、因水制宜拦蓄雨洪资源,雨洪资源化,对有效解决喀斯特山区旱作农业生产用水及旱 作产业的提升和产业结构的调整具有一定的意义。这5种雨洪资源高效利用的方法可为类似其他喀斯特山区水资源的开发 利用提供借鉴。 关键词:喀斯特,山区雨洪资源,高效利用,石漠化,陈家寨示范区 中图分类号S 273.1,P 642.25 文献标识码A 文章编号1003—6563().015)05一(1Y22一(15 Eficient Utilifzation Method of Stormwater Resource in the Karst Mountain Area in Guizhou Province ——A Case Study of Chenjiazai Karst Rocky Desertiifcation Demonstration Zone in Puding County CHEN Hong-Yuan (Karst Research Experiment Station ofPuding County in Guizhou Province,Puding,Gu ̄hou 562100,China) Abstract: Considering the characteristics of the regional hydrogeological profiles,the causes of water shortage,the different terrain,the different landscape and the land distribution scattered,the author proposed five types of efifcient utilization stormwater resource in the Karst mountain area by taking Chenjiazai rocky desertiifcation demon— stration zone of Puding Gaoyang underground river basin as an example.The irrigation water of 500 acres dryland featured a culture and 200 acres characteristic economic fruit forest in demonstration zone could be efficiently solved.It has meaning to resolving the problems of process water of dryland agriculture,promoting the industry of dryland agriculture and adjusting the industrial structures by storing stormwater resources and utilizing stormwater resources reasonably according to local conditions and water conditions.These five types of eficifently utilization of stormwater resource can provide reference for other similar Karst mountain areas on the development and utilization of water resources. Key words: Karst,stormwater resource,eficientf utilization,rocky desertification 收稿日期:2014—12—14;修回日期:2015-02—08 基金项目:贵州省科技项攻关计划项目(黔科合sY字[2012]3034号)。 作者简介:陈洪元(1970一),男,本科,工程师。研究方向:岩溶环境、水文、水资源开发利用、水工建筑等。E-mail:Llenovo@163.corn 5期 陈洪元:贵州喀斯特山区雨洪资源高效利用方法 23 引言 水是地球上的一切生命之源,是人类赖以生存 和社会发展不可缺少的宝贵资源,是世纪之交研究 全球或区域人口资源,环境可持续发展的重要内容 之一(万洪涛,1998)。水资源是一种战略资源,随 着社会经济的快速发展,对水资源的需求量在不断 增长,生活用水、生产用水与生态用水之间的矛盾 日趋突出(苏维词,2006)。 普定县位于喀斯特高源区,距黔中安顺市 25 km,全县国土面积1 091 km ,碳酸盐岩层分布面 积占全县总面积的84.27%。水土流土面积为全县 面积的27.49%。土地石漠化面积每年增加约 55 km ,境内喀斯特地貌景观主要是峰丛洼地、峰林 谷地及峰林丘陵盆地。每一单元流域内均具有二 元三维空间结构特征,地表河与地下河流频繁交替 转换,沿程明暗相间,普定喀斯特山区雨水资源丰 沛,年均降水量在1000~1300 mm,但因山高坡陡, 地表崎岖破碎,洞隙纵横交织,田地分布散乱,“山 多土少、雨多地漏、石多土少”及“土薄易旱”等特殊 自然环境,造成拥有丰沛的雨水资源无法充分利 用。如何根据县内特有的喀斯特环境条件,二元三 维空间结构系统特征,以及雨水、地表水和地下水 的转换规律,充分拦蓄和有效利用雨洪资源,解决 喀斯特山区旱作农业干旱缺水的问题,推进“石漠 化”的综合治理,成为全县发展农业、调整农业产业 结构、保障和改善民生、推动社会经济发展的关键 之一(陈洪元,2005)。贵州省普定县岩溶研究办公 室自20世纪70年代成立站以来,经过30余年的喀 斯特地质与地貌、喀斯特水资源评价与开发利用、 喀斯特水资源合理利用、喀斯特水文地质与工程地 质、喀斯特山区石漠化综合治理,喀斯特生态系统 观测等多个国家及省、市科技攻关项目的研究,极 大地推动了当社会经济的发展,并为今后生态环境 工程建设奠定了坚实的基础。本文以普定县高羊 地下河流域陈家寨喀斯特石漠化示范区为例,就陈 家寨喀斯特石漠化示范区水文地质概况、缺水成因 及地形地貌特征,根据不同的地形特点及雨水来水 量多少,兴建了一批小型蓄水工程,拦蓄和利用雨 洪资源,以“化整为零”分散方式解决喀斯特山区旱 作用水整体上的干旱缺水问题,从而增加效益,予 以探讨(陈洪元,2001)。 1 区域概况 1.1 自然地理概况 普定县陈家寨石漠化示范区位于贵州省普定 县城以北13公里,面积12.95 km ,其中耕地 744.58 km ,建设用地100 hm ,涉及普定县城关镇 和白岩镇2个镇3个行政村10个村民组,790户、 3275人,人均纯收人1128元,人均吃粮350 kg,当 地农民经济收入以粮油种植和畜牧为主,3个行政 村大部分青壮年以外出务工为主,人民生活极为 贫困。 研究区域位于长江上游乌江支流三岔河流域 高羊地下河流域中下域地带的陈家寨喀斯特石漠 化示范区内,地势较高,地貌构造上以峰丛洼地为 主,出露地层为三叠系下统永宁镇组,构造上处于 管定庄背斜北翼,碳酸盐岩广泛分布。具体岩性为 永宁镇组第二段(T yn )为灰色~中厚层微晶灰岩、 泥灰岩、白云岩,灰岩中虫管发育,底部紫红色泥灰 岩;永宁镇组第三段(T yn )为中灰白色薄层微、细、 粉晶白云岩及灰质白云岩。 该区域因受三岔河切割,致使地下河发育较 深,地表水只有在大雨或暴雨时产生地表径流,降 雨减少或停止后地表径流逐渐消失。区内属典型 的亚热带季风性湿润气候,全年温湿多雨,气候温 和,冬无严寒,夏无酷暑,春干秋雨,雨热同期,每年 5~10月为雨季,11月至翌年的4月为枯季,多年平 均气温为15.1 ,最热月七月平均气温23℃,全年 无霜区平均为289 d,多年平均降雨量1 397 mm左 右,年最大降雨量1 752 mm,最小降雨量980 mm, 日最大降雨量253 lnm。 1。2区域缺水成因分析 研究区域为喀斯特石漠化山区,区内喀斯特强 烈发育,人地矛盾尖锐突出,石漠化严重,石漠化面 积占区内总面积82.45%。峰丛洼地多为裸露型喀 斯特石漠化,水循环和水资源过程受控于高羊地下 河流域支流的空间结构系统,该空间结构表征为由 可溶性岩石组成的二元三维空间结构,结构系统由 地表、地下2个子系统组成。地表是喀斯特径流的 形成场和分配场,地下是喀斯特径流的输移场和调 蓄场(王腊春,2006)。研究区域严重缺水,一是受 三岔河流域高羊地下河(支流)深切河流的分割;二 是地表崎岖破碎,降雨到达地面后造成渗漏;三是 贵 耐 甜 学 一33卷 年复蓄2次,年调蓄水量达360m ,总投资1.7万 示范区“竹子窝”洼地在种植辣椒的同时,还配 元(即117 m ),就近洪近经果林灌溉用水。 2.5采用山间生产作业便收集雨水与聚乙烯膜蓄 水池连接的集雨工程 合中科院地化所申请中药材一半夏的种植示范,利 用拥有储备水资源的条件,栽种100亩半夏,经 2013年实施,100亩半夏共生产50 000 kg(即 500 kg/亩),按当年的市场价3 kg计算,5 000 kg 半夏产值为5 000x3:150 000元=15万元。也是种 示范区内村民为了提高自己的生活水平,增加 经济收入,在山上种植各种经果林(如:梨、樱桃、核 桃等、金刺梨等),垦荒种地和放牧业等活动,由于 植玉米收益的1.56倍,可见经济效益十分明显,这 长期往返于山间,自然而然形成一条条山间作业便 道,这种便道因人和牲畜的长期践踏,致使土壤透 水性较差,只要产生大雨或暴雨,即可形成地表径 流,在地势低洼处容易汇集,将雨水经过山问作业 便道引入蓄水池中蓄水池同样根据地形特点用聚 乙烯土工膜铺垫修建。经实施,在陈家寨示范区金 刺梨栽种基地(大坡)就是利用山间作业便道产生 的地表经流在种植金刺梨的山坡上修建了800 m 的聚乙烯膜蓄水池4口,一年复蓄2次共1 600 1TI。, 投资1万元,解决了200亩金刺梨的浇灌用水。 3雨洪资源高效利用的效益分析 陈家寨喀斯特石漠化示范区通过2012年度社 会发展科技攻关项目的实施,取得了较好的经济效 益和社会环境效益。 3.1经济效益分析 示范区在项目实施前,未进行农业产业结构调 整,以传统农业为主,项目区以传统种植玉米为例, 项目实施前,元水源保证,仅靠天然降雨,玉米平均 每亩产量仅在200 kg左右,亩均户值仅480元左右 (按现在市场价2.4 );项目实施后,解决了水 源问题,玉米平均每亩产量可达400 kg左右,亩均 产值翻番,可达960元左右。同时示范区还可进行 种植结构调整,发展特色农业,种植经济作物,其土 地经济益大幅提高。 项目实施后,陈家寨喀斯特石漠化示范区围绕 农民增产增收,引导农民自觉进行农业产业结构调 整,增加农民收入的发展思路,经济效益有了明显 的提高,主要体现在旱作特色农业蔬菜的种植上, 2013年,采用项目集成,同中国科学院地球化学研 究所合作共同完成了200亩辣椒的种植,由于有了 水的保证,示范区平均亩产辣椒2 000 kg,200亩辣 椒可达40 000 kg,按市场价2 计算,每亩可获 得收益4 000元,200亩可获得收益80万元。是传 统种植(玉米)收益的4.1倍。 正是大力实施雨洪资源后产生的显著经济效益。 3.2社会环境效益分析 高羊地下河流域陈家寨石漠化示范区雨洪资 源的高效利用,带动了当地农村经济社会发展的一 系列变化,改变了农业耕种了粗放经营的局面,推 动了节水技术的推广应用和喀斯特石漠化旱作经 济作物和特色农业的发展。示范区内修建不同类 型、规模的蓄水池集雨工程,大大减少了洪峰径流 量,有效控制了丰水期暴雨洪水,趋利避害储备水 源,遏制“石漠化”,使生态环境向良性发展的目的。 4 结语 1)在喀斯特石漠化严重的山区,根据旱作农业 干旱缺水的成因与现状,改变了喀斯特山区难以实 现的集中蓄水、集中供水的模式,因地制宜,因水制 宜将雨洪资源予以拦蓄,发展分散式的小微型蓄水 工程,雨洪资源化,既避免了洪水资源,使之在需要 的时候重新再分配利用,又有利于旱作产业的提升 和产业结构的调整; 2)多形式地采用,如水泥硬化道路路面与蓄水 池集雨工程,山间生产作业便道与蓄水池集雨工 程、拦山沟与蓄水地集雨工程,聚乙稀土工膜蓄水 池集雨工程等分散、多形式集储利用雨洪资源,是 喀斯特石漠化山区高效利用水资源的有效途径; 3)采用聚乙稀土工膜铺设形状各异、大小不等 的蓄水池,用管网串联,分散到各农户。根据旱作 农业的灌溉用水需要进行浇灌,这种方式投资少见 效快,在贵州喀斯特山区是一种创新,值得大力推 广,也可为类似喀斯特石漠化山区在农业农村生 产、生活用水提供借鉴。 [REFERENCES] Chen HY,rang Y,Hu XH et a1.,2001.Research of effective u— tilization of rainwater resources in Karst mountain area[J]. 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