湖北省水文地质工程地质勘察院建阳坝水文地质勘探QC小组攻克建阳坝地区岩溶管道水开采难题.docx
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湖北省水文地质工程地质勘察院建阳坝水文地质勘探QC小组攻克建阳坝地区岩溶管道水开采难题
2006年度湖北省工程建设（勘
察设计）质量管理小组成果资料
攻克建阳坝地区岩溶管道水
开采难题
湖北建始建阳坝水文地质勘探QC小组
湖北省水文地质工程地质勘察院
2006年3月
攻克建阳坝地区岩溶管道水开采难题
湖北省水文地质工程地质勘察院建阳坝水文地质勘探QC小组
建始县建阳坝地处建始县城南1.5Km，属岩溶作用强烈发育的岩溶石山地区，水资源匮乏，缺水一直是制约当地经济发展的壁垒（见图1）。
正如当地流传的“挑担水桶到处转，挑回一担黄泥浆，人人用水贵如油，家家有个挑水汉；人在崖上山间位，水在崖底谷中流，看水流，吃水愁；一盆洗脚水，喂猪还喂牛，吃碗苞谷饭，没有漱口水”等民谣，是当地缺水现状的真实写照。
在国家实施西部大开发的战略背景下，为解决当地缺水现状，建始县人民政府于2002年5月以建政〔2002〕17号文呈报省国土资源厅，请求对建阳坝进行水文地质勘探，解决当地用水困难。
我院承担的《湖北省重点岩溶地区地下水与环境地质调查》项目2005年度工作主要是对盆家河流域展开地下水与环境地质调查，建阳坝地区属该流域范围。
为此，建始县政府委托我院在建阳坝地区布孔找水。
为开采岩溶管道水，打破制约当地经济发展的瓶颈，院责成本项目组承担找水工作。
（见图1）。
1、QC小组概况
小组成立时间：
2005年8月15日
小组名称：
湖北建始建阳坝水文地质勘探QC小组
课题名称：
攻克建阳坝地区岩溶管道水开采难题
QC小组登记注册时间：
2005年8月15日
QC小组年登记注册号：
鄂水地勘2005-QC-3
小组类型：
技术攻关型
小组活动次数：
6次
全员活动参加率：
100%
小组成员平均接受质量教育时间：
50小时
小组成员：
全组共有成员7人，教授级高工1人，高级工程师3人，工程师3人，详见表1。
表1QC小组成员一览表
姓名
性别
年龄
职称
组内职务
职责
杨世松
男
45
教授级高工
组长
全面负责
吴慈华
男
31
工程师
副组长
组织实施
刘波
男
26
工程师
组员
具体实施
周宁
男
43
高级工程师
组员
具体实施
陈海洋
男
48
高级工程师
组员
具体实施
陆柏树
男
36
高级工程师
组员
具体实施
宋群
女
32
工程师
组员
具体实施
2、选题理由
3、现状调查
3.1宜万铁路在建始县城郊区的建阳坝建一火车站，该地区又是规划发展建市后的城镇居民主要迁居地。
现有90％的农户，约25000人饮水特别困难，需打出日产水量约400立方米左右的大水井，方能解决居民日常用水困难的局面。
3.2建阳坝地处河间地块中央部分，地形条件复杂，地表、地下分水岭不一致，地下水迳流途径不明，地质构造复杂，受建始大断裂影响，次级断裂构造发育，影响地下水流向因素较多，岩溶强烈发育，碳酸盐岩地层质纯层厚，地表分布有许多岩溶洼地、落水洞，岩溶地下水赋存条件极其复杂。
3.3工作区属裸露型岩溶石山地区，岩溶发育的极不均匀性，导致了地下水赋集的极不均匀性。
本区地下河埋深大于100米，河系宽度不足5米，且在地下蜿蜒曲折，取水井孔位易偏离地下河。
3.4经访问当前正在施工的宜万铁路线路勘察钻探情况发现，在此区钻孔一般为干孔，干孔率达95％；仅局部地段存在少量的上层滞水，有水钻孔仅占5％。
历史资料反映：
湖北省开采地下构造裂隙水成功率约25%，开采地下岩溶管道水还没有成功的先例。
结论：
在本地区地质环境条件下，开采岩溶管道水难度大，成功率低，如何确定地下河的空间展布位置和钻孔孔位是本小组急需解决的主要问题。
4、确定目标
4.1目标值
打出日产400立方米的岩溶管道水水井，满足当地经济发展和居民日常生活用水的需求。
4.2设定目标值的依据
4.2.1现场踏勘发现有一线状分布的、成串珠状出现的岩溶槽谷洼地及其内发育的地下管道流的多处进口－消水洞、落水洞，根据地层岩性、地形地貌、地质构造等分析认为该区存在有岩溶管道水系统的可能。
4.2.2可以通过计算机模拟和物探等手段，分析地层岩性产状变化及物探物理点的异常显示特征，判定地下河系统展布规律，初步掌握岩溶管道水系统空间展布位置。
4.2.3本院为勘察、施工、设计综合甲级资质单位，近年来在鄂西南开展了多个岩溶勘查项目，积累了较多的岩溶勘查找水（主要为裂隙水）、施工经验。
就我院技术力量、施工经验来看，能够满足目标值的顺利实现。
5、因果分析
小组召开头脑风暴会议，对“开采岩溶管道水相关难点”的原因进行了分析讨论，并采用“头脑风暴法”寻找原因，绘制出原因分析关联图（图2）。
为了找出影响问题的主要原因，小组针对原因分析的9个末端原因首先采用了L型矩阵图（表2）进行了分析，然后再逐条认证（表3）。
表2末端原因分析表
序号
现象
末端原因
对问题影响严重
对问题有影响
对问题影响不大
对问题无影响
结果
1
自然环境恶劣
※
非要因
2
地形条件复杂
◇
非要因
3
岩溶强烈发育
◎
要因
4
地质构造复杂
◇
非要因
5
前人资料偏少
◇
非要因
6
地下水流场研究不足
◎
要因
7
仪器精度低
※
非要因
8
人力配置不够
※
非要因
9
技术手段有限
◎
要因
注：
◎表示有强相关；◇表示有关系；※表示有可能有关系。
制表人：
刘波制图日期：
2005.9.2第2次小组活动通过
6、确定要因
表3末端原因确认认证表
序号
末端
原因
确认
方法
论证依据
负责人
地点
时间
结论
1
自然环境
恶劣
调查分析
工作区山高坡陡、雨多雾大。
发扬地质专业人员特别能吃苦、能战斗的精神可以解决。
杨世松
建阳坝
05.8.22～9.2
非要因
2
地形条件
复杂
调查分析
调查区属构造侵蚀、溶蚀中、低山地貌，河谷切割深，地表山体斜坡坡度大。
可以通过请向导、开便道等方式克服。
刘波
建阳坝
05.8.22～9.3
非要因
3
岩溶强烈
发育
调查
分析
岩溶发育的不均一性导致了地下水赋集的不均匀性。
要想开采出流量较大的岩溶管道水，就必须找出岩溶管道水——地下河，而地下河于地下蜿蜒曲折，开采难度大，目前湖北省尚无开采岩溶管道水成功的先例。
吴慈华
建阳坝
05.8.22～9.5
要因
4
地质构造
复杂
调查
分析
对工作区造形迹行详细调查，并分析其与岩溶发育特征的关系，只要认真细致，可解决。
周宁
建阳坝
05.8.22～9.1
非要因
5
前人资料
偏少
调查
分析
工作区范围较小，前人资料匮乏，可以通过详细调查、访问、收集地方部门区域资料加以解决。
陈海洋
宋群
建阳坝
05.8.25～9.1
非要因
6
地下水
流场
研究不足
调查
分析
工作区地处河间地块的中央部分，为地下水补给区。
地表消、落水洞极发育，降水渗（流）入地下后分别向周边邻谷迳流、排泄，具体岩溶管道水的展布位置不清。
刘波吴慈华
院
微机室
05.8.25～9.4
要因
7
仪器
精度低
调查
分析
野外设备较多，各工种均有高精密仪器，如GPS、电脑笔记本、电流表、罗盘、钻机等，可以通过勤检查、多维护加以解决。
陆柏树周宁
项目部
05.8.28～9.2
非要因
8
人力配置
不够
调查
分析
对人力资源少的问题按工种加配了充足的勘查、施工人员。
杨世松
项目部
05.8.25～9.3
非要因
9
技术手段
有限
调查
分析
勘查、物探、施工技术手段的不足会对工程的成功率产生影响。
陈海洋吴慈华
项目部
05.8.28～9.5
要因
制表人：
杨世松制图日期：
2005.9.3第2次小组活动通过
根据以上分析，所确认的要因为：
★工作区岩溶强烈发育；
★地下水流场研究不足；
★技术手段有限。
7、制定对策
针对确定的主因，小组制定了对策措施表（见表4）。
表4对策措施表
序号
要因
对策
目标
措施
实施
时间
实施
地点
负责人
1
岩溶强烈发育
对工作区进行详细的岩溶地下水资源调查。
确定地下河空间展布位置，为钻探孔位的确定打好基础。
1、查明岩溶地下水的赋存特征和富集地段；
2、确定地下河的空间展布状况；
3、确定有供水意义的重点工作地段。
05.9.5～10.15
建阳坝
吴慈华
刘波
周宁
2
地下水流场研究
不足
加强资料收集，组织精兵强将，请有经验的专家参与。
更准确地获取岩溶管道的空间分布位置，为下步物探工作提供方向。
剖析工作区岩溶发育特征，充分运用计算机模拟技术，更准确地获得岩溶管道的空间分布位置。
05.10.2～10.15
院
微机室
刘波
吴慈华
宋群
3
技术手段有限
加强技术手段，反复论证。
更准确地确定地下河位置和钻孔孔位。
1、地面测绘加强洞穴探测、水文地质剖面工作。
2、物探采用地震法和电阻率法验证物理点的异常显示。
05.9.5～11.12
建阳坝
杨世松
陈海洋
陆柏树
制表人：
宋群制图日期：
2005.9.2第2次小组活动通过
8、实施对策
根据制定的对策及措施，从2005年9月开始组织全面实施。
根据岩溶石山地区水文地质勘探工作的特点，确定的实施原则是：
以地质条件为基础，以实地调查为主，以综合研究分析为辅，以钻探取水作为验证。
实施一：
解决岩溶强烈发育的问题
8.1.1查明岩溶地下水的赋存特征和富集地段
针对工作区岩溶强烈发育的问题，组织人员对工作区进行了详细的水文地质调查。
QC小组通过追踪穿梭及访问查明了区内无地表水分布，地下水也多是上层滞水和溶隙状管道水，流量不大，但在雷家湾至清江河一线有串珠状负地形出现，可能存在较大型的地下岩溶管道，从而查明了区内岩溶地下水的赋存特征和富集地段（见图3）。
8.1.2确定地下河的空间展布
根据位于地下分水岭北东侧的地表小溪消水洞向北东方向消水的现象，沿此方向向北东追踪调查，发现有一线状分布的、成串珠状出现的岩溶槽谷洼地及其内发育的地下管道流的多处进口—消水洞、落水洞，直至追到盆家河右岸坡脚一出口处，从而确定了在其地下深处有一地下河的存在。
8.1.3确定有供水意义的重点工作地段
通过上述工作基本查明了岩溶地下水的赋存特征、富集地段和地下河的空间展布状况及地质构造特征，并分析了地形地貌、构造发育特征与岩溶发育特征之间的联系，确定了岩溶管道水的展布特征，找出了有供水意义的重点工作地段－雷家湾。
实施二：
解决地下水流场研究不足的问题
8.2充分运用技术手段更准确地确定岩溶管道的空间分布位置
针对岩溶管道水研究分析的不足，为剖析工作区岩溶作用机理与岩溶发育特征，QC小组组织精兵强将并聘请了有经验的专家参与，加强资料收集，充分运用计算机模拟技术，对岩溶管道水、岩溶脉状裂隙水、上层滞水及地表水之间的相互转换关系进行了模拟论证，从而查明了岩溶水的赋存规律与空间分布规律，准确地获取了岩溶管道（建阳坝－清江河地下河）的空间分布位置，解决了岩溶地下水水流流场研究不足的问题，并为物探剖面线的布设指明了方向。
实施三：
解决技术手段有限的问题
8.3.1加强洞穴探测、水文地质剖面工作
地面测绘在详细地面调查的基础上，添置了探洞设备，对工作区80％的岩溶洞穴进行了实地探测，划分出了地下河的补给区、迳流区、排泄区。
再通过切两条水文地质剖面，根据地层产状和地质构造，初步确定了地下河的埋深。
8.3.2采用地震法和电阻法验证物理点的异常显示
QC小组根据火车站需水量较大的情况，首先在其附近布设了一条物探剖面（a-a’），但物理点的异常反映不明显，存在岩溶管道的可能性不大；随后，小组通过分析：
根据地下河水流量较大，又距用户较近的原则，认为井位宜布在地下河中游地段，故在其迳流区布设了两条物探剖面（b-b’、c-c’），两条剖面上物理点异常反映均很明显，通过地震法和电阻率法相互验证物理点的异常显示特征后，我们认为c-c’剖面的物理点异常反映更接近现实情况（见图4、图5）：
其解译成果显示，地面以下120m异常反映物理点较多，存在岩溶管道可能性极大，与地面调查情况吻合。
由于补给有限，考虑岩溶管道水流量不是很大，而且管道规模较小的特点，布孔很可能偏离管道，QC小组综合物探资料、地面测绘资料、研究分析资料详加分析后，把钻孔孔位定在c-c’剖面上雷家湾处，并采用测量仪器精确布孔，减少误差。
9、效果检查
9.1目标效果
照片岩溶管道水喷出壮观场景
2005年11月，在钻孔布设位置（拟建建阳坝火车站北约1.5km建阳坝村雷家湾）进行了钻探工作，并于12月1日最终打出了岩溶管道水。
该井深124.58m，水位埋深62.7m，涌水量432m3/d（见照片）。
根据城镇人口水资源消费标准，可满足2~3万人的生产生活用水，满足了现状用水需求。
图6活动前后出水量对比图
制图人：
刘波制图日期：
2005.12.2第5次小组活动通过
从图6可以看出，经过小组成员的共同努力，开采岩溶管道水获得成功，达到并超过了预定目标。
9.2经济效益
9.2.1通过本次活动，攻克了建阳坝地区岩溶管道水开采难题，加大了我院的市场竞争力和市场占有率，为单位创造产值18.83万元。
9.2.2建始县人民政府对我们的工作给予了很高的评价，并要求我们继续在该县进行岩溶管道水开采调查，以解决建始县岩溶石山地区人畜饮水之苦。
目前正在协商利用该水文地质钻孔解决拟建建阳坝火车站及其周边地区生活生产用水问题的各项事宜，将为单位创收12万元。
9.2.3通过本次活动，提高了岩溶管道水开采成功率，抢占了西南岩溶石山地区岩溶管道水开采的制高点，潜在经济效益巨大。
9.3社会效益
9.3.1本次在建始县建阳坝村雷家湾布设的水文地质钻孔，抽水试验日总出水量可达432m3，根据推算，丰水期出水量可增大20％－50％，能解决拟建建阳坝火车站及其周边地区生活生产用水困难，解决了制约当地经济发展中严重缺水的现状，受到当地政府和老百姓交口赞誉。
9.3.2《地质勘查导报》、《楚天都市报》等新闻媒体对我们的工作成果进行了详细的撰文报道（见附件），产生的社会效益显著。
9.4技术效益
本次在建阳坝裸露型岩溶石山地区开采出岩溶管道水，是我院首次突破，同时在中国西南同类型地区也属少见。
本成果填补了湖北省在裸露型岩溶石山地区开采岩溶管道水技术空白，开创了在鄂西南地区岩溶管道水成功开采的先例。
9.5其它效益
通过组织本次QC小组活动，提高了小组成员的质量管理意识和管理水平，增强了质量意识、探索出一套行之有效的裸露型岩溶石山地区岩溶管道水开采的技术和方法,为今后湖北省在同类地区进行岩溶管道水开采工作提供了宝贵的经验。
10、巩固措施
为巩固本课题的成果，在岩溶石山地区找出优质地下水供水水源地，并成功开采岩溶管道水，我们通过工作实践和总结，制定了一整套裸露型岩溶石山地区岩溶管道水勘查开采操作规程，并将本次活动采取的措施纳入院质量管理体系标准化管理，用以指导今后同类工作顺利开展。
11、体会及今后打算
11.1体会
本次活动，经过全组成员群策群力，运用集体的智慧；提高了岩溶管道水开采成功率，圆满完成了课题的预定目标，活动效果显著，取得了良好的经济效益、社会效益、技术效益和其它效益，我们深感QC小组旺盛的生命力以及它带给企业的勃勃生机；同时小组成员的质量意识、QC知识、处理问题能力、解决问题信心和团队精神均得到较大提高，见柱状图（图7）。
序号
项目
自我评价
评分基准
活动前
活动后
1
质量意识
3
4
·5
·4
·3
·2
·1
2
QC知识
2
4
3
处理问题能力
3
4.5
4
解决问题能力
2
4
5
团队精神
3
5
图7柱状图
制图人：
刘波制图日期：
2005.12.10第6次小组活动通过
11.2今后打算
在本次QC活动中我们小组尽管取得了较好的成绩，我们绝不能自满，应认真总结汲取相关经验教训，在以后的工作中，进一步探索更佳的工作方法，更好地为我省经济发展服务。
目前，在国家西部大开发战略背景条件下，西南地区经济建设迅猛发展，水资源短缺的矛盾日益加重，我们将积极参与西南岩溶石山地区找水工作，为国家西部开发建设继续做出有益贡献。
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