攻克建陽壩地區(qū)巖溶管道水開采難題PAGE湖北省水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院第15頁共16頁2006年度湖北省工程建設(shè)（勘2006年度湖北省工程建設(shè)（勘察設(shè)計(jì)）質(zhì)量管理小組成果資料攻克建陽壩地區(qū)巖溶管道水開采難題湖北建始建陽壩水文地質(zhì)勘探QC小組湖北省水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院2006年3月攻克建陽壩地區(qū)巖溶管道水開采難題湖北省水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院建陽壩水文地質(zhì)勘探QC小組圖1建陽壩地形圖建始縣火車站建始縣建陽壩地處建始縣城南1.5Km，屬巖溶作用強(qiáng)烈發(fā)育的巖溶石山地區(qū)，水資源匱乏，缺水一直是制約當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展的壁壘（見圖1）。正如當(dāng)?shù)亓鱾鞯摹疤魮?dān)水桶到處轉(zhuǎn)，挑回一擔(dān)黃泥漿，人人用水貴如油，家家有個(gè)挑水漢；人在崖上山間位，水在崖底谷中流，看水流，吃水愁；一盆洗腳水，喂豬還喂牛，吃碗苞谷飯，沒有漱口水”等民謠，是當(dāng)?shù)厝彼F(xiàn)狀的真實(shí)寫照。在國家實(shí)施西部大開發(fā)的戰(zhàn)略背景下，為解決當(dāng)?shù)厝彼F(xiàn)狀，建始縣人民政府于2002年5月以建政〔2002〕17號(hào)文呈報(bào)省國土資源廳，請(qǐng)求對(duì)建陽壩進(jìn)行水文地質(zhì)勘探，解決當(dāng)?shù)赜盟щy。我院承擔(dān)的《湖北省重點(diǎn)巖溶地區(qū)地下水與環(huán)境地質(zhì)調(diào)查》項(xiàng)目2005年度工作主要是對(duì)盆家河流域展開地下水與環(huán)境地質(zhì)調(diào)查，建陽壩地區(qū)屬該流域范圍。為此，建始縣政府委托我院在建陽壩地區(qū)布孔找水。為開采巖溶管道水，打破制約當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸，院責(zé)成本項(xiàng)目組承擔(dān)找水工作。圖1建陽壩地形圖建始縣火車站1、QC小組概況小組成立時(shí)間：2005年8月15日小組名稱：湖北建始建陽壩水文地質(zhì)勘探QC小組課題名稱：攻克建陽壩地區(qū)巖溶管道水開采難題QC小組登記注冊(cè)時(shí)間：2005年8月15日QC小組年登記注冊(cè)號(hào)：鄂水地勘2005-QC-3小組類型：技術(shù)攻關(guān)型小組活動(dòng)次數(shù)：6次全員活動(dòng)參加率：100%小組成員平均接受質(zhì)量教育時(shí)間：50小時(shí)小組成員：全組共有成員7人，教授級(jí)高工1人，高級(jí)工程師3人，工程師3人，詳見表1。表1QC小組成員一覽表姓名性別年齡職稱組內(nèi)職務(wù)職責(zé)楊世松男45教授級(jí)高工組長(zhǎng)全面負(fù)責(zé)吳慈華男31工程師副組長(zhǎng)組織實(shí)施劉波男26工程師組員具體實(shí)施周寧男43高級(jí)工程師組員具體實(shí)施陳海洋男48高級(jí)工程師組員具體實(shí)施陸柏樹男36高級(jí)工程師組員具體實(shí)施宋群女32工程師組員具體實(shí)施2、選題理由建始縣籌建縣級(jí)市，建陽壩修建火車站，區(qū)內(nèi)地下水資源極度匱乏。西部大開發(fā)戰(zhàn)略發(fā)展現(xiàn)狀的要求建始縣籌建縣級(jí)市，建陽壩修建火車站，區(qū)內(nèi)地下水資源極度匱乏。西部大開發(fā)戰(zhàn)略發(fā)展現(xiàn)狀的要求當(dāng)?shù)貙賴?yán)重缺水區(qū)，90％的村民靠天吃水，遇大旱則無水可吃當(dāng)?shù)鼐用袢粘Ｓ盟?dāng)?shù)貙賴?yán)重缺水區(qū)，90％的村民靠天吃水，遇大旱則無水可吃當(dāng)?shù)鼐用袢粘Ｓ盟畼O度困難我省目前尚無開采巖溶管道水成功的先例，成功開采可填補(bǔ)湖北省相關(guān)技術(shù)空白。我省目前尚無開采巖溶管道水成功的先例，成功開采可填補(bǔ)湖北省相關(guān)技術(shù)空白。院內(nèi)要求攻克建陽壩地區(qū)巖溶管道水開采攻克建陽壩地區(qū)巖溶管道水開采難題選定課題3、現(xiàn)狀調(diào)查3.1宜萬鐵路在建始縣城郊區(qū)的建陽壩建一火車站，該地區(qū)又是規(guī)劃發(fā)展建市后的城鎮(zhèn)居民主要遷居地?，F(xiàn)有90％的農(nóng)戶，約25000人飲水特別困難，需打出日產(chǎn)水量約400立方米左右的大水井，方能解決居民日常用水困難的局面。3.2建陽壩地處河間地塊中央部分，地形條件復(fù)雜，地表、地下分水嶺不一致，地下水逕流途徑不明，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，受建始大斷裂影響，次級(jí)斷裂構(gòu)造發(fā)育，影響地下水流向因素較多，巖溶強(qiáng)烈發(fā)育，碳酸鹽巖地層質(zhì)純層厚，地表分布有許多巖溶洼地、落水洞，巖溶地下水賦存條件極其復(fù)雜。3.3工作區(qū)屬裸露型巖溶石山地區(qū)，巖溶發(fā)育的極不均勻性，導(dǎo)致了地下水賦集的極不均勻性。本區(qū)地下河埋深大于100米，河系寬度不足5米，且在地下蜿蜒曲折，取水井孔位3.4經(jīng)訪問當(dāng)前正在施工的宜萬鐵路線路勘察鉆探情況發(fā)現(xiàn)，在此區(qū)鉆孔一般為干孔，干孔率達(dá)95％；僅局部地段存在少量的上層滯水，有水鉆孔僅占5％。歷史資料反映：湖北省開采地下構(gòu)造裂隙水成功率約25%，開采地下巖溶管道水還沒有成功的先例。結(jié)論：在本地區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件下，開采巖溶管道水難度大，成功率低，如何確定地下河的空間展布位置和鉆孔孔位是本小組急需解決的主要問題。4、確定目標(biāo)4.1目標(biāo)值打出日產(chǎn)400立方米的巖溶管道水4.2設(shè)定目標(biāo)值的依據(jù)4.2.1現(xiàn)場(chǎng)踏勘發(fā)現(xiàn)有一線狀分布的、成串珠狀出現(xiàn)的巖溶槽谷洼地及其內(nèi)發(fā)育的地下管道流的多處進(jìn)口－消水洞、落水洞，根據(jù)地層巖性、地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造等分析認(rèn)為該區(qū)存在有巖溶管道水系統(tǒng)的可能。4.2.2可以通過計(jì)算機(jī)模擬和物探等手段，分析地層巖性產(chǎn)狀變化及物探物理點(diǎn)的異常顯示特征，判定地下河系統(tǒng)展布規(guī)律，初步掌握巖溶管道水系統(tǒng)空間展布位置。4.2.3本院為勘察、施工、設(shè)計(jì)綜合甲級(jí)資質(zhì)單位，近年來在鄂西南開展了多個(gè)巖溶勘查項(xiàng)目，積累了較多的巖溶勘查找水（主要為裂隙水）、施工經(jīng)驗(yàn)。就我院技術(shù)力量、施工經(jīng)驗(yàn)來看，能夠滿足目標(biāo)值的順利實(shí)現(xiàn)。5、因果分析小組召開頭腦風(fēng)暴會(huì)議，對(duì)“開采巖溶管道水相關(guān)難點(diǎn)”的原因進(jìn)行了分析討論，并采用“頭腦風(fēng)暴法”尋找原因，繪制出原因分析關(guān)聯(lián)圖（圖2）。問題在哪里？圖2原因分析關(guān)聯(lián)圖制圖人：吳慈華制圖日期：2005.9.2第2次小組活動(dòng)通過為了找出影響問題的主要原因，小組針對(duì)原因分析的9個(gè)末端原因首先采問題在哪里？圖2原因分析關(guān)聯(lián)圖制圖人：吳慈華制圖日期：2005.9.2第2次小組活動(dòng)通過表2末端原因分析表序號(hào)現(xiàn)象末端原因?qū)栴}影響嚴(yán)重對(duì)問題有影響對(duì)問題影響不大對(duì)問題無影響結(jié)果1自然環(huán)境惡劣※非要因2地形條件復(fù)雜

非要因3巖溶強(qiáng)烈發(fā)育◎要因4地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜

非要因5前人資料偏少

非要因6地下水流場(chǎng)研究不足◎要因7儀器精度低※非要因8人力配置不夠※非要因9技術(shù)手段有限◎要因注：◎表示有強(qiáng)相關(guān)；

表示有關(guān)系；※表示有可能有關(guān)系。制表人：劉波制圖日期：2005.9.2第2次小組活動(dòng)通過6、確定要因表3末端原因確認(rèn)認(rèn)證表序號(hào)末端原因確認(rèn)方法論證依據(jù)負(fù)責(zé)人地點(diǎn)時(shí)間結(jié)論1自然環(huán)境惡劣調(diào)查分析工作區(qū)山高坡陡、雨多霧大。發(fā)揚(yáng)地質(zhì)專業(yè)人員特別能吃苦、能戰(zhàn)斗的精神可以解決。楊世松建陽壩05.8.22～9.2非要因2地形條件復(fù)雜調(diào)查分析調(diào)查區(qū)屬構(gòu)造侵蝕、溶蝕中、低山地貌，河谷切割深，地表山體斜坡坡度大。可以通過請(qǐng)向?qū)?、開便道等方式克服。劉波建陽壩05.8.22～9.3非要因3巖溶強(qiáng)烈發(fā)育調(diào)查分析巖溶發(fā)育的不均一性導(dǎo)致了地下水賦集的不均勻性。要想開采出流量較大的巖溶管道水，就必須找出巖溶管道水——地下河，而地下河于地下蜿蜒曲折，開采難度大，目前湖北省尚無開采巖溶管道水成功的先例。吳慈華建陽壩05.8.22～9.5要因4地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜調(diào)查分析對(duì)工作區(qū)造形跡行詳細(xì)調(diào)查，并分析其與巖溶發(fā)育特征的關(guān)系，只要認(rèn)真細(xì)致，可解決。周寧建陽壩05.8.22～9.1非要因5前人資料偏少調(diào)查分析工作區(qū)范圍較小，前人資料匱乏，可以通過詳細(xì)調(diào)查、訪問、收集地方部門區(qū)域資料加以解決。陳海洋宋群建陽壩05.8.25～9.1非要因6地下水流場(chǎng)研究不足調(diào)查分析工作區(qū)地處河間地塊的中央部分，為地下水補(bǔ)給區(qū)。地表消、落水洞極發(fā)育，降水滲（流）入地下后分別向周邊鄰谷逕流、排泄，具體巖溶管道水的展布位置不清。劉波吳慈華院微機(jī)室05.8.25～9.4要因7儀器精度低調(diào)查分析野外設(shè)備較多，各工種均有高精密儀器，如GPS、電腦筆記本、電流表、羅盤、鉆機(jī)等，可以通過勤檢查、多維護(hù)加以解決。陸柏樹周寧項(xiàng)目部05.8.28～9.2非要因8人力配置不夠調(diào)查分析對(duì)人力資源少的問題按工種加配了充足的勘查、施工人員。楊世松項(xiàng)目部05.8.25～9.3非要因9技術(shù)手段有限調(diào)查分析勘查、物探、施工技術(shù)手段的不足會(huì)對(duì)工程的成功率產(chǎn)生影響。陳海洋吳慈華項(xiàng)目部05.8.28～9.5要因制表人：楊世松制圖日期：2005.9.3第2次小組活動(dòng)通過根據(jù)以上分析，所確認(rèn)的要因?yàn)椋骸锕ぷ鲄^(qū)巖溶強(qiáng)烈發(fā)育；問題找到了！★地下水流場(chǎng)研究不足；問題找到了！★技術(shù)手段有限。7、制定對(duì)策針對(duì)確定的主因，小組制定了對(duì)策措施表（見表4）。表4對(duì)策措施表序號(hào)要因?qū)Σ吣繕?biāo)措施實(shí)施時(shí)間實(shí)施地點(diǎn)負(fù)責(zé)人1巖溶強(qiáng)烈發(fā)育對(duì)工作區(qū)進(jìn)行詳細(xì)的巖溶地下水資源調(diào)查。確定地下河空間展布位置，為鉆探孔位的確定打好基礎(chǔ)。1、查明巖溶地下水的賦存特征和富集地段；2、確定地下河的空間展布狀況；3、確定有供水意義的重點(diǎn)工作地段。05.9.5～10.15建陽壩吳慈華劉波周寧2地下水流場(chǎng)研究不足加強(qiáng)資料收集，組織精兵強(qiáng)將，請(qǐng)有經(jīng)驗(yàn)的專家參與。更準(zhǔn)確地獲取巖溶管道的空間分布位置，為下步物探工作提供方向。剖析工作區(qū)巖溶發(fā)育特征，充分運(yùn)用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，更準(zhǔn)確地獲得巖溶管道的空間分布位置。05.10.2～10.15院微機(jī)室劉波吳慈華宋群3技術(shù)手段有限加強(qiáng)技術(shù)手段，反復(fù)論證。更準(zhǔn)確地確定地下河位置和鉆孔孔位。1、地面測(cè)繪加強(qiáng)洞穴探測(cè)、水文地質(zhì)剖面工作。2、物探采用地震法和電阻率法驗(yàn)證物理點(diǎn)的異常顯示。05.9.5～11.12建陽壩楊世松陳海洋陸柏樹制表人：宋群制圖日期：2005.9.2第2次小組活動(dòng)通過8、實(shí)施對(duì)策根據(jù)制定的對(duì)策及措施，從2005年9月開始組織全面實(shí)施。根據(jù)巖溶石山地區(qū)水文地質(zhì)勘探工作的特點(diǎn)，確定的實(shí)施原則是：以地質(zhì)條件為基礎(chǔ)，以實(shí)地調(diào)查為主，以綜合研究分析為輔，以鉆探取水作為驗(yàn)證。實(shí)施一：解決巖溶強(qiáng)烈發(fā)育的問題8.1.1查明巖溶地下水的賦存特征和富集地段圖3建陽壩巖溶管道平面展布圖制圖人：周寧制圖日期：2005.10.9巖溶管道出水點(diǎn)針對(duì)工作區(qū)巖溶強(qiáng)烈發(fā)育的問題，組織人員對(duì)工作區(qū)進(jìn)行了詳細(xì)的水文地質(zhì)調(diào)查圖3建陽壩巖溶管道平面展布圖制圖人：周寧制圖日期：2005.10.9巖溶管道出水點(diǎn)8.1.2確定地下河的空間展布根據(jù)位于地下分水嶺北東側(cè)的地表小溪消水洞向北東方向消水的現(xiàn)象，沿此方向向北東追蹤調(diào)查，發(fā)現(xiàn)有一線狀分布的、成串珠狀出現(xiàn)的巖溶槽谷洼地及其內(nèi)發(fā)育的地下管道流的多處進(jìn)口—消水洞、落水洞，直至追到盆家河右岸坡腳一出口處，從而確定了在其地下深處有一地下河的存在。8.1.3確定有供水意義的重點(diǎn)工作地段通過上述工作基本查明了巖溶地下水的賦存特征、富集地段和地下河的空間展布狀況及地質(zhì)構(gòu)造特征，并分析了地形地貌、構(gòu)造發(fā)育特征與巖溶發(fā)育特征之間的聯(lián)系，確定了巖溶管道水的展布特征，找出了有供水意義的重點(diǎn)工作地段－雷家灣。實(shí)施二：解決地下水流場(chǎng)研究不足的問題8.2充分運(yùn)用技術(shù)手段更準(zhǔn)確地確定巖溶管道的空間分布位置針對(duì)巖溶管道水研究分析的不足，為剖析工作區(qū)巖溶作用機(jī)理與巖溶發(fā)育特征，QC小組組織精兵強(qiáng)將并聘請(qǐng)了有經(jīng)驗(yàn)的專家參與，加強(qiáng)資料收集，充分運(yùn)用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，對(duì)巖溶管道水、巖溶脈狀裂隙水、上層滯水及地表水之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系進(jìn)行了模擬論證，從而查明了巖溶水的賦存規(guī)律與空間分布規(guī)律，準(zhǔn)確地獲取了巖溶管道（建陽壩－清江河地下河）的空間分布位置，解決了巖溶地下水水流流場(chǎng)研究不足的問題，并為物探剖面線的布設(shè)指明了方向。實(shí)施三：解決技術(shù)手段有限的問題8.3.1加強(qiáng)洞穴探測(cè)、水文地質(zhì)剖面工作地面測(cè)繪在詳細(xì)地面調(diào)查的基礎(chǔ)上，添置了探洞設(shè)備，對(duì)工作區(qū)80％的巖溶洞穴進(jìn)行了實(shí)地探測(cè)，劃分出了地下河的補(bǔ)給區(qū)、逕流區(qū)、排泄區(qū)。再通過切兩條水文地質(zhì)剖面，根據(jù)地層產(chǎn)狀和地質(zhì)構(gòu)造，初步確定了地下河的埋深。8.3.2采用地震法和電阻法驗(yàn)證物理點(diǎn)的異常顯示圖5c-c’測(cè)線推斷解譯成果圖制圖人：陸柏樹制圖日期：2005.10.25圖4c-c’測(cè)線高密度電法反演地電斷面圖QC小組根據(jù)火車站需水量較大的情況，首先在其附近布設(shè)了一條物探剖面（a-a’），但物理點(diǎn)的異常反映不明顯，存在巖溶管道的可能性不大；隨后，小組通過分析：根據(jù)地下河水流量較大，又距用戶較近的原則，認(rèn)為井位宜布在地下河中游地段，故在其逕流區(qū)布設(shè)了兩條物探剖面（b-b’、c-c’），兩條剖面上物理點(diǎn)異常反映均很明顯，通過地震法和電阻率法相互驗(yàn)證物理點(diǎn)的異常顯示特征后，我們認(rèn)為c-c’剖面的物理點(diǎn)異常反映更接近現(xiàn)實(shí)情況（見圖4、圖5）：其解譯成果顯示，地面以下120m異常反映物理點(diǎn)較多，存在巖溶管道可能性極大，與地面調(diào)查情況吻合。由于補(bǔ)給有限，考慮巖溶管道水流量不是很大，而且管道規(guī)模較小的特點(diǎn)，布孔很可能偏離管道，QC小組綜合物探資料、地面測(cè)繪資料、研究分析資料詳加分析后，把鉆孔孔位圖5c制圖人：陸柏樹制圖日期：2005.10.25圖4c9、效果檢查9.1目標(biāo)效果照片巖溶管道水噴出壯觀場(chǎng)景2005年11月，在鉆孔布設(shè)位置（擬建建陽壩火車站北約1.5km建陽壩村雷家灣）進(jìn)行了鉆探工作，并于12月1日最終打出了巖溶管道水。該井深124.58m，水位埋深62.7m，涌水量432m3/d（見照片）。根據(jù)城鎮(zhèn)人口水資源消費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，可滿足2~3萬人的生產(chǎn)生活用水照片巖溶管道水噴出壯觀場(chǎng)景圖6活動(dòng)前圖6活動(dòng)前后出水量對(duì)比圖制圖人：劉波制圖日期：2005.12.2第5次小組活動(dòng)通過9.2經(jīng)濟(jì)效益9.2.1通過本次活動(dòng)，攻克了建陽壩地區(qū)巖溶管道水開采難題，加大了我院的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和市場(chǎng)占有率，為單位創(chuàng)造產(chǎn)值18.83萬元。9.2.2建始縣人民政府對(duì)我們的工作給予了很高的評(píng)價(jià)，并要求我們繼續(xù)在該縣進(jìn)行巖溶管道水開采調(diào)查，以解決建始縣巖溶石山地區(qū)人畜飲水之苦。目前正在協(xié)商利用該水文地質(zhì)鉆孔解決擬建建陽壩火車站及其周邊地區(qū)生活生產(chǎn)用水問題的各項(xiàng)事宜，將為單位創(chuàng)收12萬元。9.2.3通過本次活動(dòng)，提高了巖溶管道水開采成功率，搶占了西南巖溶石山地區(qū)巖溶管道水開采的制高點(diǎn)，潛在經(jīng)濟(jì)效益巨大。9.3社會(huì)效益9.3.1本次在建始縣建陽壩村雷家灣布設(shè)的水文地質(zhì)鉆孔，抽水試驗(yàn)日總出水量可達(dá)432m3，根據(jù)推算，豐水期出水量可增大20％－50％9.3.2《地質(zhì)勘查導(dǎo)報(bào)》、《楚天都市報(bào)》等新聞媒體對(duì)我們的工作成果進(jìn)行了詳細(xì)的撰文報(bào)道（見附件），產(chǎn)生的社會(huì)效益顯著。9.4技術(shù)效益本次在建陽壩裸露型巖溶石山地區(qū)開采出巖溶管道水，是我院首次突破，同時(shí)在中國西南同類型地區(qū)也屬少見。本成果填補(bǔ)了湖北省在裸露型巖溶石山地區(qū)開采巖溶管道水技術(shù)空白，開創(chuàng)了在鄂西南地區(qū)巖溶管道水成功開采的先例。9.5其它效益通過組織本次QC小組活動(dòng)，提高了小組成員的質(zhì)量管