Modelo de desarrollo y utilización sostenible de los recursos hídricos kársticos de la llanura de Fenglin, tomando como ejemplo la cuenca del río Xinbu en el centro de Guangxi
Xia Yuan 1, 2, Luo Weiquan 1, 2, Tang Jiansheng 1, 2, Li Zhaolin 1, 2
(1. Universidad de Geociencias de China (Beijing), Beijing 100083 ; 2. Instituto Chino de Geología Kárstica, Academia de Ciencias Geológicas, Guilin 541004)
Sobre el autor: Xia Yuan (1963—), investigador, director del Centro de Investigación sobre Recursos y Medio Ambiente Kársticos, ha sido durante mucho tiempo Se dedica a la investigación y la investigación de los recursos hídricos kársticos y el entorno ecológico.
Resumen: Basado en las características ambientales de los recursos hídricos de la zona kárstica de la llanura de Fenglin en el centro de Guangxi, se desarrolló un modelo de utilización sostenible de los recursos hídricos que combina "la excavación de pozos, el riego que ahorra agua y el desarrollo de sistemas eficientes". agricultura". Es decir, cavar pozos y perforar pozos y construir embalses reguladores subterráneos de bombeo para resolver los problemas de sequía regionales, desarrollar una agricultura ecológica que ahorre agua y mejorar los beneficios económicos de la ingesta y el suministro de agua; Regulación y almacenamiento de recursos hídricos - plantación eficiente - eficiente La combinación de cría y construcción ecológica. Hay cuatro medidas específicas para desarrollar los recursos hídricos: ① construir embalses combinados de Shantang en áreas de recarga de rocas clásticas para resolver los problemas de suministro de agua urbano; ② encontrar pozos en las zonas de escorrentía para resolver los problemas de suministro de agua para los residentes dispersos; ③ cavar grandes pozos para desarrollar aguas subterráneas; sistemas kársticos de superficie para resolver problemas de agua de riego agrícola ④ Construir redes de canales de drenaje y suministro de agua en zonas de desbordamiento de aguas subterráneas para combinar el suministro de agua con la prevención de anegamientos.
Palabras clave: recursos hídricos; utilización sostenible; llanura forestal de pico; Guizhong
La zona kárstica de la llanura forestal de pico en el centro de Guangxi se distribuye principalmente en el centro y noreste de Guangxi y abarca unas 20 áreas. Las características generales de los condados (ciudades) kársticos son: terreno plano, tierras cultivadas contiguas, aguas subterráneas poco profundas, ricos recursos hídricos y recursos de luz y calor. Es una base agrícola poco común en las áreas kársticas. Este artículo toma como ejemplo la cuenca del río Xinbu en el condado de Binyang, Guangxi. Sobre la base de 1/50.000 estudios geológicos hidrogeológicos y ambientales, y teniendo en cuenta el principio de combinar el desarrollo y la utilización de los recursos hídricos con la construcción ecológica y el desarrollo económico, Se llevó a cabo un estudio kárstico. El plan integral de desarrollo y utilización de los recursos hídricos propone métodos de desarrollo y utilización y medidas específicas de los recursos hídricos en diferentes tipos de entornos kársticos. A través de la demostración, se ha logrado la utilización sostenible de los recursos hídricos para apoyar el desarrollo sostenible de la economía social local.
1 Características del entorno de los recursos hídricos
(1) Condiciones geológicas. Los estratos expuestos en el área incluyen los sistemas Cámbrico, Devónico, Carbonífero, Pérmico, Cretácico y Cuaternario. La litología es principalmente de roca carbonatada, y su área de distribución representa el 75% del área total de la cuenca. En las zonas de borde se distribuyen rocas clásticas. Los pliegues son anchos y suaves, y las formaciones son de apariencia suave; hay pocas estructuras de fallas, y hay principalmente cuatro zonas de fallas desarrolladas en la dirección noreste que cortan los estratos en las alas sinclinales, formando el carbonato Devónico-Carbonífero. estratos apilados. Las tejas aparecen repetidamente. Estas características controlan el patrón general de desarrollo kárstico y distribución de los recursos hídricos en el área.
(2) Topografía y condiciones de los recursos de tierras cultivadas. Los accidentes geográficos compuestos por rocas clásticas son en su mayoría montañas de altura media, con una altitud de 200 a 300 m, y el pico más alto es de 673 m, el área de roca carbonatada es un típico pico solitario y llanura de disolución de picos residuales, con una altitud de 90 a 105 m; , y el terreno es suave y abierto. El espesor de la capa de suelo es de 0 a 10 m. La superficie de tierra cultivada representa entre el 15% y el 20% de la superficie terrestre total, de la cual los arrozales representan entre el 60% y el 70% de la tierra cultivada y las tierras secas representan entre el 30% y el 40% de la tierra cultivada. La superficie cultivada per cápita es de aproximadamente 0,08 hm2, cifra superior al nivel medio en las zonas kársticas del suroeste.
(3) Características del suelo. Debido a fuertes fugas y lixiviación, la estructura del suelo está suelta, la capacidad de retener agua y fertilizantes es pobre, la función reguladora es débil y la pérdida de nutrientes del suelo es grave. El contenido de materia orgánica es generalmente inferior a 1 a 2, la tierra es escasa y árida y hay muchos campos de bajo rendimiento.
(4) Características del desarrollo kárstico. El desarrollo kárstico es fuerte. En las cimas rocosas de las zonas expuestas se encuentran con mayor frecuencia cuevas kársticas, cuevas laterales, agujeros pasantes y manantiales kársticos. En las llanuras, la karstización del sistema kárstico superficial es extremadamente fuerte, y los embudos, pozos, sumideros, claraboyas de ríos subterráneos, cuevas kársticas y tuberías fluviales subterráneas, etc., constituyen una estructura media compleja donde el material y la energía se filtran y transfieren rápidamente a nivel local; Las partes bajas a menudo forman depresiones anchas y poco profundas, con brotes de piedra y "mares de piedra" esparcidos por todas partes.
(5) Condiciones hidrogeológicas. A excepción de las corrientes principales de los sistemas hídricos, en la mayoría de los casos no hay corrientes de agua perennes en la superficie. El área de rocas clásticas y el área montañosa de Fengcong son áreas de recarga de aguas subterráneas, la llanura de Fenglin es el área de escorrentía y la llanura de picos aislados es la zona de desbordamiento.
Las cuevas horizontales están relativamente desarrolladas cerca de la zona de fluctuación del nivel del agua subterránea poco profunda y los espacios de solución son relativamente uniformes. El agua subterránea se mueve principalmente de forma dispersa y horizontal, con un suave gradiente hidráulico y un nivel freático básicamente unificado; en la zona saturada de agua se desarrolla un sistema fluvial subterráneo kárstico, que generalmente tiene una gran superficie de captación y se descarga principalmente de manera centralizada con una fuerte heterogeneidad; Las precipitaciones atmosféricas, las aguas superficiales y subterráneas se alternan fuertemente, y la dinámica de las aguas subterráneas es inestable. Las aguas subterráneas están enterradas a poca profundidad, con un nivel de agua de 10 a 30 metros de profundidad en la estación seca, y sólo unos pocos metros o incluso desbordando la superficie en la estación lluviosa; .
(6) Condiciones de sequía y escasez de agua. Las precipitaciones se distribuyen de manera desigual en el espacio y el tiempo. Durante los períodos pico de demanda de agua para los cultivos (abril-mayo y septiembre-octubre), las precipitaciones son escasas y las sequías son frecuentes. Según las estadísticas a lo largo de los años, la frecuencia de las sequías de primavera es de 25,9 y la frecuencia de las sequías de otoño es de 19,1. Las instalaciones de conservación de agua son insuficientes, los proyectos de conservación de aguas superficiales requieren grandes inversiones y altos costos operativos, la tasa de desarrollo y utilización de aguas subterráneas es solo del 20-30% y el área de riego efectiva de las tierras cultivadas solo representa alrededor del 50%. La superficie media anual afectada por la sequía en la cuenca alcanza los 600.000 hm2, la cosecha media anual de cereales se reduce en 183.400 toneladas, la cosecha de caña de azúcar se reduce en 554.100 toneladas y las pérdidas económicas superan los mil millones de yuanes. En la ciudad de Litang, 647 hm2 de arrozales se convirtieron en campos secos debido a la escasez de agua, con una escasez de agua anual de 3,4 millones de m3. Entre las 51 aldeas naturales de la ciudad de Heji, 43 aldeas naturales y la sede del gobierno de la ciudad aún están sin resolver. Problemas de agua potable. En 2003, se sembraron 1.800 hm2 de caña de azúcar en la localidad, casi 667 hm2 murieron debido a la sequía.
(7) La explotación de las aguas subterráneas ha provocado problemas geológicos ambientales como el colapso del karst. Actualmente hay 51 unidades que extraen agua subterránea en la ciudad de Litang, con un volumen de extracción diario de 40.000 m3, 72.000 m3 en el período pico y una sobreexplotación de agua subterránea de 30.000 m3/d en la estación seca. La sobreexplotación de las aguas subterráneas provocó más de 320 derrumbes kársticos, que afectaron a una amplia zona y pusieron en peligro la seguridad de los edificios y de las personas.
2 Modelos de utilización sostenible y medidas de los recursos hídricos
Como se mencionó anteriormente, los recursos hídricos son los factores clave que restringen el desarrollo social y económico de las áreas kársticas en el centro de Guangxi. En general, se debe adoptar un enfoque de regulación conjunta que combine el desarrollo de los recursos hídricos, la utilización para ahorrar agua, el ajuste de la estructura industrial y la construcción ecológica, es decir, adoptar un modelo de "cavar pozos, irrigar con ahorro de agua y desarrollar sistemas eficientes". agricultura".
2.1 Excavación de pozos y construcción de embalses reguladores subterráneos de tipo bombeo para resolver el problema de la sequía regional
Las condiciones para cavar pozos de gran diámetro y perforar y construir pozos motorizados en este tipo de área son relativamente favorables y de desarrollo de baja inversión, ciclo corto y bajo costo de extracción de agua. El principio básico del depósito regulador subterráneo bombeado es aprovechar las características de fuerte karstificación poco profunda, buen almacenamiento de agua y permeabilidad en la llanura de Fenglin para sobreexplotar las aguas subterráneas medias y profundas durante la estación seca, cuando los cultivos necesitan agua. formando un reservorio regulador vacío. Después de que llegue la temporada de lluvias, restaurar la capacidad de almacenamiento subterráneo mediante infiltración natural.
Según el patrón de distribución y el estado de desarrollo de los recursos hídricos en la cuenca del río Xinbu, las medidas específicas para el desarrollo y utilización de los recursos hídricos en diferentes tipos de entornos kársticos en la región (Figura 1) son:
Figura 1 Plan integral de desarrollo y utilización de los recursos hídricos en la cuenca del río
1—Límite de la cuenca; 2—Sistema de agua superficial; 3—Río subterráneo 4—Límite del distrito; 5—Puntos de desarrollo y utilización de aguas subterráneas; 6—Construcción del área de embalses combinados de Shantang; 7—Perforación de pozos motorizados para desarrollar aguas subterráneas en la zona de escorrentía y excavación de pozos grandes para desarrollar áreas de aguas subterráneas en el sistema kárstico superficial; 8—Construcción de drenaje y suministro de agua; redes de canales y excavación de grandes pozos para desarrollar áreas de agua subterránea en el sistema kárstico superficial 9: perforación de pozos motorizados, excavación de grandes pozos y suministro de agua Zona de Desarrollo Integral de la Red de Canales
(1) Construir el embalse combinado Shantang en el clástico; zona de suministro de roca para solucionar los problemas de abastecimiento de agua urbano. La ciudad de Litang tiene actualmente más de 200.000 residentes y dependen principalmente de las aguas subterráneas y del río Xinbu como fuentes de suministro de agua. Se ha llevado a cabo una minería controlada, ya que la extracción de aguas subterráneas ha provocado una serie de desastres geológicos y problemas de contaminación del agua, como el colapso del karst. En la zona de rocas clásticas del sureste se encuentran seis pequeños estanques originales que no se han aprovechado eficazmente. Esta área está a sólo 2 o 3 kilómetros de la ciudad de Litang y el terreno está entre 60 y 80 metros más alto, por lo que las condiciones del suministro de agua son buenas. Por lo tanto, el embalse Shantang original se amplió y se conectó en serie en un embalse combinado para aumentar la capacidad de almacenamiento y suministro de agua y servir como fuente de suministro de agua para los residentes urbanos en Litang.
(2) Encontrar la zona de escorrentía y perforar pozos para resolver el problema de suministro de agua para los residentes dispersos. Los aldeanos de la cuenca viven relativamente dispersos. Generalmente hay una aldea natural a 3 o 4 kilómetros de distancia, con entre 200 y 400 personas en cada aldea.
Las fuentes de agua potable de los residentes originales son estanques de superficie baja y algunos pozos grandes, que se secan en la estación seca. Las tierras de cultivo y la vida doméstica están gravemente contaminadas y no se puede garantizar ni la cantidad ni la calidad del agua. El Sistema Devónico Inferior (D3) y el Sistema Carbonífero Inferior (C3) en el área tienen una litología relativamente pura y han desarrollado estructuras de almacenamiento de agua en forma de franjas con buena riqueza hídrica. Se han formado zonas de escurrimiento subterráneo en las zonas de contacto litológico y fallas. O ríos subterráneos, que crean las condiciones para perforar pozos profundos para el suministro de agua. Se puede perforar un pozo motorizado en cada aldea natural dispersa para proporcionar un suministro centralizado de agua potable. La profundidad de los pozos es generalmente de 60 a 80 m, con buena calidad del agua; la separación entre pozos es de 3 a 4 km, lo que no provocará caídas del nivel del agua en grandes áreas ni desastres geológicos.
(3) Cavar grandes pozos para desarrollar agua subterránea en el sistema kárstico superficial para resolver el problema del agua de riego agrícola. La capa de suelo sobre la roca carbonatada en la zona tiene un espesor de 0 a 10 m. Cerca de la zona de contacto suelo-roca y dentro de los 10 m por debajo de ella, la forma kárstica se divide en barrancos y depresiones. y fisuras, principalmente hay agua subterránea, pero la capacidad de almacenamiento de agua no es grande. Se puede recurrir a la excavación de pozos poco profundos y a la excavación de pozos grandes para dispersar y utilizar dichos recursos hídricos. La profundidad de los pozos es generalmente de 10 a 20 m y el espacio entre pozos es de 50 a 100 m. Dado que las instalaciones de conservación de aguas superficiales en la cuenca son imperfectas y no existe una red de canales de suministro de agua, este método de desarrollar aguas subterráneas en el sistema kárstico superficial puede resolver eficazmente el problema del agua de riego agrícola, con bajo costo y pocos problemas ambientales.
(4) Construir redes de canales de drenaje y suministro de agua en la zona de desbordamiento de aguas subterráneas para combinar el suministro de agua con la prevención de anegamientos. En la zona de desbordamiento y descarga de aguas subterráneas en el área kárstica de la llanura de Fenglin, debido al terreno bajo, el nivel de las aguas subterráneas generalmente sube a la superficie en la temporada de lluvias, provocando inundaciones y sumergiendo las tierras de cultivo, mientras que el nivel de las aguas subterráneas desciende rápidamente en la estación seca; temporada, provocando sequía y escasez de agua. En esas zonas, es aconsejable transformar las tierras de cultivo, construir estanques de almacenamiento de agua, cavar grandes pozos, excavar zanjas de drenaje de inundaciones y construir una red de canales de suministro de agua, a fin de resolver el problema del control y drenaje de las inundaciones, así como el problema de la sequía y escasez de agua.
2.2 Riego que ahorra agua, desarrollo de una agricultura ecológica que ahorra agua y mejora de los beneficios económicos de la ingesta y el suministro de agua
El uso eficaz de los recursos hídricos no solo debe encontrar agua fuentes en la fuente y desarrollarlas racionalmente, pero también llevar a cabo investigaciones sobre métodos de utilización para mejorar la utilización de los recursos hídricos. Las medidas específicas incluyen: adoptar tecnologías de riego que ahorren agua, como el riego por aspersión, el riego por goteo y el riego móvil, mejorar la capacidad de retención de agua del suelo, incluidas tecnologías de almacenamiento biológico de agua, fertilizantes y retención de agua, e introducir variedades de alta eficiencia y alta calidad; que requieren menos agua para mejorar la resistencia a la sequía y las capacidades de reducción de desastres; llevar a cabo el desarrollo industrial y mejorar los beneficios económicos de la extracción y el suministro de agua;
2.3 Ajustar la estructura de uso de la tierra, combinar regulación de los recursos hídricos, plantación eficiente, reproducción eficiente y construcción ecológica
Incluyendo mejorar la relación entre la asignación de recursos de agua y tierra, ajustando la estructura de uso de la tierra y expandir la economía Área de bosques frutales ajustar racionalmente la estructura industrial agrícola, reducir el área de siembra de cultivos que consumen mucho agua y ampliar el área de siembra de cultivos de secano eficientes como melones, frutas, verduras y materiales medicinales; y otros cultivos comerciales, crear bosques económicos ecológicos, mejorar la cobertura forestal y las funciones de conservación del agua, y gestionar la erosión hídrica y del suelo y la desertificación rocosa, mejorando el microclima en las zonas llanas, etc.
3 Resultados de la demostración
(1) Agua potable. A través de una investigación detallada de las condiciones hidrogeológicas y trabajos de exploración geofísica, se determinaron las ubicaciones preferidas de los pozos que pueden proporcionar agua en la cuenca. Se han perforado pozos en seis aldeas, incluidas Lingli y Bazhai, en el municipio de Heji, y también se ha determinado la ubicación de los pozos en Sanliu, Daji y otras aldeas. Como la sede del gobierno del municipio de Heji está ubicada en una cuenca alta y una zona débilmente acuífera del Sistema Carbonífero, el agua potable no ha estado disponible durante mucho tiempo. Los residentes dependen de los automóviles para transportar agua a más de diez kilómetros de distancia. . En este estudio, a través de repetidas investigaciones y exploraciones, se descubrió un acuífero tipo fisura disuelta y se perforó un pozo de suministro de agua con una producción de agua de 360 m3/d, lo que resolvió el problema de escasez de agua a largo plazo.
(2) Aprovechamiento de aguas subterráneas en sistemas kársticos superficiales. En el área de demostración de Xiecunqiaomei de la ciudad de Litang, se excavaron 6 pozos kársticos poco profundos con una profundidad de 10 a 20 m, y se obtuvo un acuífero capaz de suministrar agua cerca de la zona de contacto suelo-roca y en la zona kárstica fuertemente erosionada en la parte superior. del lecho de roca. La superficie de riego que contiene agua es de unos 233 hm2, lo que mejora enormemente las condiciones de producción agrícola.
(3) Desarrollar una agricultura ecológica que ahorre agua. Se ha construido una base agrícola eficiente centrada en hortalizas en Qiaomei, Xiecun, ciudad de Litang, con una superficie de aproximadamente 167 hm2.
En él se han instalado 9.240 m de tuberías de riego que ahorran agua, se han realizado aproximadamente 33 hm2 de pruebas de riego por aspersión fija, aproximadamente 27 hm2 de riego por tubería y aproximadamente 107 hm2 de riego por aspersión móvil, logrando un uso eficiente de los recursos hídricos.
(4) Ajustar el uso del suelo y la estructura industrial. Las variedades introducidas de maduración temprana de nísperos sin semillas, de piel amarilla y de frutos grandes miden aproximadamente 26 hm2, las frutas del dragón miden aproximadamente 13 hm2 y los melones miden aproximadamente 13 hm2. Se plantan pastos en áreas contiguas de aproximadamente 15 hm2 y 6,7 hm2 se plantan dispersamente en tierras ociosas; como ríos y aldeas. Se construyen dos granjas de cría de ganado y se llevan a cabo experimentos de plantación y cría de pasto en zonas kársticas.
A través de las medidas anteriores, no solo resuelve el problema del agua potable y el agua de riego agrícola, mejora las capacidades de prevención y resistencia a la sequía, sino que también promueve una mayor producción e ingresos de los agricultores y un círculo virtuoso del entorno ecológico. . El valor total de la producción de hortalizas de la Zona de Demostración de Qiaomei alcanzó más de 13 millones de yuanes, con un aumento de 20 a 30 yuanes; la fruta del dragón ha entrado en el período de producción de frutos y el ingreso por hectárea ha alcanzado los 15.000 yuanes; por hectárea ha aumentado de 30.000 kg en el pasado a 52.500 kg en la actualidad, con un valor de producción anual de 2,35 millones de yuanes y un aumento de 1,25 millones de yuanes en ingresos.
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