江油市青莲镇规划应急水源地分析与评价

孙金辉， 谢忠胜， 韩新强

(1.中国地质调查局地质灾害防治技术中心，四川 成都 611734； 2.中国地质科学院探矿工艺研究所，四川 成都 611734)

随着城镇化日益推进，城市居民饮用水的安全问题也随之凸显，为保证城镇发展所需要的水资源量以及由于突发污染导致的水资源大面积失效等因素，及时响应原水源地突发事件，国内大中型城市都在大力寻找或者修建应急备用水源[1]。在城市原有水源地遭受污染或其他严重隐患的情况下，紧急启用应急备用水源，避免造成居民水源匮乏或恐慌等社会问题[5-8]。近几年涪江流域水污染问题频发，在2008年汶川地震发生后，唐家山形成堰塞湖，湖水水体泄露后由于地震产生的各种污染物随水体进入涪江；后续在2009年平武县输油管线爆裂导致涪江出现油污染；2011年松潘县锰矿出现溃坝，富含锰的重金属水体排入涪江，造成涪江出现短时间重金属污染。多次水体污染事故对涪江水体均有所影响，同时对涪江沿岸包括江油居民的饮用水安全带来严重威胁。为了消除饮用水安全隐患，寻找或建设江油市的应急水源地工程迫在眉睫。

笔者针对上述问题，详细调查了江油市青莲镇应急水源地地下水补给量、排泄量及地下水均衡性判断，分析水源地地下水开发潜力；采集应急水源地水样进行分析测试，判断水源地地下水化学特征，研究结果显示青莲镇水源地可以作为江油市应急水源地。

1 规划应急水源地概况

结合2012—2030年江油市城镇规划图，青莲镇作为江油市四大中心镇之一，在江油市发展中占据重要位置(青莲镇位置见图1)。根据青莲镇地理位置及地质环境情况，青莲镇与江油市的距离位置关系，涪江主河道作为江油市饮用水来源贯穿江油市，青莲镇处于江油市西南方向，水源主要来自于涪江支流通口河，选取江油市青莲镇作为规划应急水源地拟建区在位置上是可取的。

规划应急水源地位于江油市青莲镇境内。水源地供水来源主要为通口河上游西屏乡，流经青莲镇汇入涪江河。通口河上游未有大型化工企业及严重污染水源工厂，且处于涪江支流，距离江油城区仅18 km，选取位置基本适合。

1.1 青莲镇地下水资源量及评价

对江油市地下水资源量的计算采用成熟的水量均衡法，为了研究江油市青莲镇地区在固定时间段的地下水补给量、地下水储存量以及地下水消耗量之间的关系，利用均衡计算方法，计算江油市青莲镇的可开采资源量。

规划水源地处于中丘区红层泥岩范围内，边界以常年地表水分水岭为界，通过微地貌划分计算范围，范围区基岩主要为红层泥岩，可以作为隔水边界，流量边界以孔隙潜水含水层为界，与外部空间进行水量交换。本次地下水资源评价范围为整个应急水源地，包含中丘区及河谷平坝区，面积17.85 km2。评价对象主要是中丘区红层浅层风化带空隙裂隙水和河谷第四系松散岩类孔隙水。以含水介质类型及富水性特征将研究区划分为8个均衡区(见图2)。

根据质量守恒定律，在某一均衡期内某一均衡区内的时段水量均衡方程为：ΔQ=Qi-QO。

即这段时间内地下水系统的水量变化ΔQ等于时段内地下水的总补给量(输入)Qi与总排泄量(输出量)QO的差。若ΔQ>0则为正均衡，表现为地下水位的上升，地下水的水量、盐量及热量的增加；若ΔQ<0则为负均衡，表现为地下水位的下降，地下水的水量、盐量及热量的减少；当ΔQ=0时，表示Qi=QO，即补给量等于排泄量，该时段始、末的水位相同。

计算因为大气因素带来的降雨入渗补给，由于红层基岩山区处于隔水层，斜坡降雨沿裂缝入渗形成径流，通过汇集排泄至河谷区域，补给该区域的孔隙潜水，大气降雨补给的30%均来源于径流补给，根据此量修正补给量，通过均衡计算获取计算结果(见表1)。

通过计算结果可以看出，此区域在平水年时处于收支平衡状态，但是总体来说补给量还是大于消耗量，处于正平衡状态；而在枯水期时，此区域则处于负平衡状态，也就是说补给量小于消耗量，总体上处于水资源匮乏期；只有在丰水年时，补给量大大高于消耗量，处于正平衡状态，均衡差最高可达26.63万m3/a；通过计算可知该区域地下水资源相当丰富，可以作为应急水源地的区域。

表1 江油市青莲镇地下水资源量均衡分析

1.2 青莲镇开发地下水潜力评价

评价青莲镇地下水的允许开采量，即地下水开发潜力，是依据合理经济的取水构筑物，满足开采期内整体水位均衡，地下水水位不会出现大量减少，同时满足不影响周围建筑物和其他水源地，不会造成地质灾害等前提下，固定时间段内获取的水量不超过其均衡差极值，保证其地下水水位降低在一定范围内，青莲镇地下水可开采资源量计算结果(见表2)。

表2 地下水可开采资源量 万m3/a

从上述计算结果看，50%降水保证率年份，规划应急水源地青莲镇所在的范围内可开采资源总量为178.77万m3/a，可开采资源模数为10.015万m3/(km2·a)。

研究青莲镇地下水潜力，即在该地区某一特定条件下可以开采的地下水资源量。由于青莲镇处于红层区域，地下水水位位置较浅，计算并开发该区域的地下水潜力以保障江油市供水需求。

参考秦毅苏[9]研究的地下水潜力的划分标准，区内地下水开发程度较高，地下水潜力资源模数为1.544万m3/(km2·a)，地下水继续开发潜力较小，但遭遇突发异常或半干旱情况，假设该异常时间延续60 d，在60 d内对含水层进行疏干性开采，在2个月时间内开采量为平时一年的开采量，即应急开采量。应急开采量可达到178.77万m3。

1.3 地下水及地表水化学特征

通过采集青莲镇地下水及地表水水样进行分析，水体水化学类型呈现多样性，各类离子组分种类较多，主要成因为大气降雨后，经过不同的地貌岩性以及各矿物质作用后的结果。在对应急水源地的评价中主要对该区域的地下水及地表水实验结果进行分析(见表3)。

本次江油应急水源地评价共采集地表水水样30组，简分析30组，水样采集遍布评价区内，如涪江、盘龙江、长江水库等区内的地表水体，地表水水样采集分布广泛、均匀，具有一定的代表性，能从一定程度上反映评价区内地表水体的各类水化学特征。

表3 江油水体主要离子特征

区内地下水水样，水化学组分阳离子主要为Ca2+，其次为Mg2+，Ca2+含量一般为21.8～78.49 mg/L，Mg2+含量为10.58～39.66 mg/L；阴离子主要为HCO3-、SO42-，HCO3-含量一般为19.03～260.1 mg/L，SO42-含量一般为62.67～208.9 mg/L；水化学类型主要为HCO3Ca·Mg型、HCO3·SO4Ca·Mg型为主，其次有少量的SO4·HCO3Ca型及HCO3Ca型，地表水总溶解固体TDS最大值为570.25 mg/L，满足生活饮用水标准中小于1000 mg/L的要求。

本次江油应急水源地评价共采集地表水水样15组，全分析15组，水样采集遍布评价区内各地区的井泉点，地下水水样采集分布广泛、均匀，具有一定的代表性，能从一定程度上反映评价区内地下水体的水化学特征。

区内地下水水样，水化学组分阳离子主要为Ca2+，其次为Mg2+，Ca2+含量一般为4.36～78.49 mg/L，Mg2+含量为2.64～37.01 mg/L；阴离子主要为HCO3-、SO42-，HCO3-含量一般为29.19～323.65 mg/L，SO42-含量一般为20.9～177.67 mg/L；水化学类型主要为HCO3Ca·Mg型、HCO3·SO4Ca·Mg型为主，其次有少量的SO4·HCO3Ca型及HCO3Ca型，地下水总溶解固体TDS最大值为514.63 mg/L，满足生活饮用水标准中小于1000 mg/L的要求。

1.4 区域地下水质量评价

地下水质量评价参照《地下水质量标准》(GB/T 14848-1993)要求执行。依据我国地下水水质现状、人体健康基准值及地下水质量保护目标，并参照生活用水、工业、农业用水水质要求，将地下水质量分为五类。

根据在实验室水样的无机检测结果(见表4)，检测的11项指标中，未有指标超过地下水质量标准Ⅲ类标准限。

表4 江油地区地下水各检测指标质量统计

2 江油应急地下水源地评价

江油市规划应急水源地位于青莲镇，位于红层丘陵区与河谷平坝区的交汇处，该位置同样处于地下水的汇集地带，水资源总量富裕，水质优良，同时应急水源地距离市区位置适中，水资源供给条件较好，满足应急开采的需求，对该区域的环境影响较小，依此对规划地下水源地的适宜性进行详细评价[2-4]。

围绕应急地下水源地评价指标体系，进行指标资料的采集。主要包括以下12个指标：地下水资源量(C1)依据江油地下水类型及其分布图、含水层类型确定、江油市大气降水量、降水入渗补给系数等计算拟建应急水源地区域地下水资源量与拟建应急水源地水量要求相比确定该指标的得分值；水质类别(C2)主要依据该区的基岩地下水质量分区图及水样水质检测分析结果确定；含水层潜水埋深(C3)主要依据江油市红层找水报告成果中已有地下水水位埋深资料及现场调查资料确定，取其平均值；单井涌水量(C4)主要依据江油1∶20万水文地质报告、红层找水报告及野外实地抽水试验确定；补给条件(C5)根据河水水位与地下水水位的相对关系确定是否有地表水补给地下水；环境现状问题(C6)根据野外调查的现场环境地质条件确定；周围环境影响(C7)依据现场调查统计数据确定；应急开采可能导致的环境问题(C8)野外实地调查和城市综合环境质量得出；城市发展规划协调性(C9)与产业结构规划(C10)依据江油市城市发展规划确定；水功能区划(C11)依据野外实地调查的区内地下水用途确定；供水管网设施密度(C12)依据江油城市建设规划确定；所得基本资料(见表5)。

表5 规划应急水源地基本资料汇总

现结合江油地区的具体情况，依据规划应急水源地影响程度分级标准，将上述的若干指标进行定量化，赋值后的指标数据如表6所示。

表6 规划应急水源地综合指数

根据各评价指标的得分值及各评价指标的权重值(见表6)，得到江油应急水源地的综合指数值为：GCI=0.7384。

根据适宜性分析结果，规划江油市青莲镇应急水源地具有较高的适宜性分值，适合作为应急水源地的拟选区域。

3 结论

(1)从江油市青莲镇应急水源地的水资源及水质情况分析因素来看，青莲镇应急水源地的选择符合江油市的整体发展规划。

(2)整个规划应急水源地，应急开采量可达到178.77万m3，可以满足江油市22万人应急水源供水要求。

(3)本文中对于水质分析评价主要采用了水质指数法和层次分析法，同时根据《地下水质量标准》(GB/T 14848-1993)，应急水源地水样通过常规的无机指标显示，区内地下水水样均为Ⅱ类地下水。

(4)规划应急水源地工程的建设，不仅可以提供江油市出现紧急情况下的居民用水，也可以在常规供水不足时提供支持，满足规划应急水源地的建设原则。