宿州市地下水应急水源地研究

张 凯，王少龙，高志强，郭 鑫

（安徽省地勘局第一水文工程地质勘查院，安徽·宿州 233000）

应急供水是指城市在遭遇供水风险时为满足用户对水量、水质等基本生存要求，做到具备尽可能多的水源，尽可能大的取水、净水设施能力和尽可能合理的输配水管理，并力求在运行过程中做到安全、可靠、经济合理，最大程度上满足城市居民生存、生活用水为主的一种紧急供水行动[1]。

建立地下水应急水源地对于宿州市来说，不仅践行了国务院和安徽省政府“关于加强饮用水安全保障”的指示精神，解决宿州市饮用水源过于单一的风险，尤其是应对特枯年、连续干旱和水质污染等突发事件造成的饮水紧张具有一定的现实意义和长远的战略意义。

1 宿州市概况

宿州市市区即 桥区位于安徽省东北部。东邻安徽省灵璧县、北连江苏省徐州市、西接安徽省淮北市濉溪县、萧县，南与蚌埠市怀远县、固镇县接壤。地理坐标为：东经116 05～117 26、北纬33 17～34 05。市区总面积2868km2，建成区面积为53km2。2017年末市区总人口190.63万人，其中非农业人口为57.8万人。

本区属于暖温带半湿润季风气候区，气候特点是冬季干寒、夏季多雨，四季分明。多年平均气温14.6℃，最高气温可达40.3℃，最低气温为-23.2℃。

多年平均降水量为865mm，年际降水量变化较大，丰水年可达1481.3mm（1954年），干旱年仅为564.4mm（1966年）。降水在全年分配不均，6～8月份降水量较大，占全年降水的57%，11月至翌年2月降水量最少，占全年降水量的10%。多年平均蒸发量为1589.4mm。5～8月受高温影响，蒸发量大，占全年蒸发量的51%。多年平均相对湿度为71%，7、8两月稍高。全年无霜期为206.1天，最大冻土深度为0.15m。

埇桥区地表水系较发育，主要河流有新汴河、沱河、濉河，其次为扒河、唐河、浍河、澥河、闸河和股河等，均属淮河水系。水位、流量明显地受季节性降水控制，旱季断流，雨季往往成灾。其中新汴河横贯该区中部，为本区最大河流。

城市供水主要利用地下水（占城市供水总量的65.47%，开采层位主要为中深层），地表水（新汴河、沱河、濉河）只作为辅助性水源。该市多年平均地下水天然补给量4.7555亿m3/a，可采资源量3.5980亿m3/a，地下水年度开采总量2.28亿m3，开采程度为63.34%。建成区（浅层和中深层）地下水超采，并形成约150km2的区域降落漏斗（其中浅层漏斗面积为100km2）。

2 水文地质条件

根据地下水的赋存条件，本区地下水类型划分为四种基本类型即松散岩类孔隙水、碳酸盐岩类裂隙岩溶水、碎屑岩类孔隙裂隙水、基岩裂隙水，其中供水意义较大的地下水类型为松散岩类孔隙水和碳酸盐岩类裂隙岩溶水。

松散岩类孔隙水分布广泛，是调查区的主要地下水类型。按其埋藏条件、岩性组合、水力性质等可进一步划分为：浅层含水层组、中深层含水层组与深层含水层组。

浅层含水层组除基岩裸露区外，全区广泛分布，埋深在1.60～33.42m之间，含水层位为全新统，为该区农业及农村居民生活供水的主要层位。砂层累计厚度一般为5～15m，最厚达22.16m。单井涌水量差异较大，一般为100～2000m3/d。

中深层含水层组符离集以南均有分布，埋深多在43～84m，含水层为早、中更新统，为厂矿及城镇集中供水主要目的层。此含水层组一般发育3～4层砂，砂层累计厚度6～40m，岩性以细砂为主，次为中细砂，局部粗砂，其结构松散，分选性好。单井涌水量差异大，一般为100～5000m3/d。

深层含水层组隐伏于中深层含水层组之下，主要分布在新汴河以南地区，埋深一般为110～150m，含水层为上第三系地层。水量小，不宜作为供水层位。

碳酸盐岩类裂隙岩溶水本区以裸露型、隐伏型、埋藏型三种类型分布，主要以裸露型和隐伏型分布于宿北断裂以北的丘陵山区，埋藏型分布于宿北断裂以南的桃园—朱仙庄煤之间的平原区，埋深大部分在500～1000m以下。含水层主要为震旦系、寒武系、奥陶系、石炭系地层，从裸露区到埋藏区水力性质由潜水转为承压水，水质较好，单井涌水量差异大，一般为1000～5000m3/d。

碎屑岩类孔隙裂隙水主要埋藏于宿北断裂以南的平原区，埋深多在250～1000m之间。由下第三系、二叠系、侏罗系、白垩系的碎屑岩组成，主要岩性为砂岩、砂页岩、钙质砾岩，安山质角砾岩、凝灰质砂砾岩。地下水仅赋存于粗粒砂岩、中细砂岩形成的古风化带中，单井涌水量为100～1000m3/d。

基岩裂隙水埋藏于西二铺一带，埋深80m以下，主要为燕山期闪长玢岩，富水性强弱取决于风化带裂隙和构造裂隙的发育的程度，单井涌水量一般小于100m3/d。

3 应急水源地选取原则

3.1 与现状供水水源无水力联系

本次确定的应急水源地应与现状水源无直接水力联系，保证供水安全。如现状水源地为地表水，那么与之水力联系紧密的水源不适宜作为应急水源，因为一旦现状水源即地表水受到污染，应急水源也会受到污染，起不到应急的作用[2]。

3.2 优先考虑已经停用老水源地

以往城市曾经使用地下水作为供水水源，现在改为使用地表水的，优先考虑这一类水源地。在满足水质水量的前提下，这类水源地具有易开采的优势，有现成的开采井和管道。

3.3 供水量满足应急需求

结合各城市的人口，根据地下水的赋存规律，尽可能选择在含水层层数多，厚度大，渗透性强，分布广，调节能力强及富水地区（段），但不同类型的水源地，根据单井涌水量的大小，选择标准有所不同。

松散岩类孔隙水水源地单井涌水量 500m3/d；裂隙岩溶水源地单井涌水量 500m3/d；基岩裂隙水水源地单井涌水量 100m3/d（特殊贫水地区可选择 50m3/d）。

在应急供水量不能满足要求时，可动用地下水的储存量、在一定约束条件下环境损失的换取量、需一年或多年补给的疏干量和经政府协调改变原供水方向的水源地的供水量等。如承压水取1/5厚度压密释水，岩溶水水位可以低于顶板等。

地下水水源水质符合《地下水质量标准》（GB/T 14848-1993）Ⅲ类水标准，经过处理后符合《生活饮用水标准》（GB 5749-2006）。

3.4 地理条件

与城区距离适宜，便于开采利用，例如管道铺设、开采井施工等；

从地理条件、经济条件和可汲取性等因素考虑，分散供水点，主要选择在城市市区；小型水源地主要选择在距城市中心垂直距离不大于10km；中型水源地主要选择在距城市中心垂直距离不大于30km；大型、特大型水源地主要选择在距城市中心垂直距离不大于50km。同时要远离原有取水点或排水点，水源地地下水位埋藏深度一般不大于40m。

3.5 地质环境条件

水源地尽可能地远离污染源和地质灾害点（垂直距离大于500～1000m），尽可能选择不易引起水质污染、便于保护的地段。对于已污染地段（地下水或地表水）应选择在上游地段；对于已开采的水源地（区），其开采程度一般低于90%。对于淮北平原区，应急水源地的开采层位尽可能地与市区主要供水层位不同，或远离主要供水开采区。

3.6 供水时间与定额

供水时间一般为3～6个月。供水量一般为50升/人.d（基本生活：不考虑卫生、淋浴等设施使用，输水管网限时限量），最少不低于20升/人·d（维持生活：同基本生活，不同的是居民多到指定的供水点取水）标准。

3.7 与规划结合

包括十三五规划、城市总体发展规划、城乡发展规划、地质灾害防治规划、矿产资源总体规划、供水规划等。

3.8 水质要求

应急水源地为短时间的应急供水，水质要满足地下水质量标准（GB/T 14848-93）三类水标准，但是应急水源地中铁、锰等短期饮用不会对身体造成严重伤害的指标，超出三类水限值时亦可作为应急供水水源。

4 应急水源地选取与评价

从宿州市地下水富水程度和开采现状以及区域水文地质条件等分析，根据《宿州市水工环详查报告》和《1:20

图 1 宿州市地下水应急水源地分布图Fig.1 The emergency groundwater source maps in Suzhou city

4.1 顺河应急水源地

水源地位于淮北平原水文地质分区，含水层岩性为石炭系、奥陶系、寒武系、震旦系中厚层状灰岩，地下水主要赋存在岩溶发育带中，质纯、性脆岩溶发育二富水，断层破碎带因岩石裂隙增多，岩溶发育，为裸露型，部分被第四系覆盖，寒武系岩溶发育较好，单井涌水量500～1000m3/d，地下水为HCO3-Ca型水，矿化度小于0.5g/l。

顺河应急水源地位于宿州市北部符篱集镇、顺河镇至夹沟农场一带（距建成区10km），面积约168km2，地下水类型为裸露裂隙岩溶水，地下水现状用途主要为农业、生活用水，现状开采量为10万m3/a，水源地与市区现状供水无水力联系，城市规划为农业，未曾作为地下水供水水源地。

利用补给量法计算本水源地的天然补给资源量，本次计算面积为168km2，近十年平均降水量为931.27mm/a，其地表岩性为寒武系、奥陶系碳酸盐岩，降雨入渗系数取0.3，计算结果为4693.58万m³/a，天然补给资源模数为27.94万m3/a·km2。

可采资源量利用可采资源模数和单井涌水量进行估算。顺河应急水源地为裂隙岩溶水，主要为裸露型，单井涌水量为 500～1000m3/d，可采资源模数为 9 万 m3/a·km2，计算得出顺河应急水源地可采资源量为4.14万m3/d。

通过对符离集镇自来水厂供水井以及顺河乡民井的地下水水样测试结果进行分析，所测指标全部满足地下水质量标准（GB/T 14848-93）三类水标准，简单处理后，满足作为应急供水水源的要求。

4.2 西二铺应急水源地

水源地位于淮北平原水文地质分区，可以分为第一含水层组和第二含水层组。

西二铺应急水源地位于宿州市西二铺一带（距建成区约5km），面积约57km2，地下水现状用途主要为生活用水，现状开采量为20万m3/a，水源地与市区现状供水无水力联系，城市规划为城镇，附近无严重污染源和地质灾害点，地下水主要为HCO3-Ca·Mg型水，矿化度0.59～0.95g/l，较宿州水工环调查期间期间水质类型发生变化，主要是由于区域地下水位的下降所致。

利用补给量法计算本水源地的天然补给资源量，本次计算面积为57km2，近十年平均降水量为894.76mm/a，其地表岩性为第四系全新统亚砂土、亚黏土，降雨入渗系数取0.243，计算结果为1239.33万m3/a，天然补给资源模数为 21.74 万 m³/a·km2。

可采资源量利用可采资源模数和单井涌水量进行估算。西二铺应急水源地水源主要为中深层松散岩类孔隙水，顶板埋深为小于50m，单井涌水量为1000～3000m³/d，可采资源模数为16万m³/a·km2，计算得出西二铺应急水源地可采资源量为2.5万m³/d。

通过对西二铺民井地下水水样测试结果进行分析，所测指标中总硬度、铁、锰等超过地下水质量标准（GB/T 14848-93）三类水标准限值，由于当地对地下水开采使第一、第二含水层贯通，导致上部水质污染深层地下水，水源地水质通过处理基本可以满足作为应急供水水源的水质要求。

5 结语

宿州市两个地下水应急水源地，顺河应急水源地和西二铺应急水源地天然补给资源量合计为5932.91万m³/a，可采资源量为6.64万m³/d，通过对地下水水样的测试分析，水质上满足作为应急供水水源的要求。