水源地新址论证分析

田振军

（太原市建筑设计研究院 山西太原 030001）

0 前言

沁水县隶属晋城市，多年来一直以龙港镇西石堂万庆元截潜流水源地作为沁水县城居民生活饮用水水源之一，设计流量为55m3/h，该水源地为一、二级保护区。后随着沁水县城西扩延伸，阳翼高速公路的修建，需穿越万庆元截潜流水源地的一、二级保护区，致使该水源地保护受到影响，对该水源地造成潜在污染，县城居民的用水安全受到威胁。为避免因供水水源受到污染造成重大供水安全事故，需寻找新的水源地。

1 水源地确定

经山西省地质工程勘察院进行的水文地质勘探工作，选择在沁水县龙港镇梁庄村南王关东南杏河支流吴家沟河谷内拟建截潜流水源地工程，作为万庆元截潜流水源的替代水源。该水源地位于现状万庆元截潜流工程西南方向约1km处。截潜流工程适用于山间河谷基（底）岩性相对不透水、河道坡度较平缓、河谷松散岩类砂砾石沉积层厚、富水性较好、渗透系数大的河段。该地段具有适宜的条件。

（1）吴家沟河谷基底地层相对不透水，通过对截潜流供水工程地质条件及水文地质条件野外实测研究分析，河谷长约8km，汇水面积约46.5km2，属于杏河支流，通称为吴家沟河谷。吴家沟河谷基底地层为二迭系上石盒子组黄绿色泥岩夹砂岩互层状分布，泥岩、泥质砂岩为隔水层，河谷基底上部沉积、堆积3～10m第四系全新统冲洪积砂砾石、粗砂砂砾石松散岩类地层，河谷宽5～60m，边山两侧山区，出露地层为二迭系上石盒子组及石千峰组碎屑岩，地层倾角5°～15°。受沁水向斜影响，区内构造断裂不太发育，只见南王关上游边山东侧一条近南北向正断层，断距0.5m。流域内为太行山林区，松柏成林，植被发育，山区多为基岩裸露，黄土覆盖呈另星，水土流失少，山区分布南坪碎屑岩裂隙下降泉，吉家下降泉，东沟下降泉及分水岭石腰沟下降泉，这些裂隙下降泉的侧向补给为吴家沟地表清水径流奠定了基础，降雨入渗补给量，地质环境条件优良，形成吴家沟地表径流清澈透明及常年不断流的特点，实侧地表径流量77m3/h。

（2）吴家沟河道平缓，坡度小，宽度适中，是修建截潜流供水工程的基础条件，吴家沟村—南坪村河谷地面坡度5°～10°，南坪村—南王关河段地面坡度3°～8°，一般截潜流工程坝址建设在小于10°较适宜，可增加上游汇水面积及储存水资源量。

（3）吴家沟河谷松散岩类地层沉积厚度大，根据《沁水县城水源南王关截潜流供水工程水文地质勘查报告》在南王关电法勘探Ⅰ、Ⅱ剖面松散层砂砾石、粗砂夹砾石地层厚度3～8.5m，基岩风化壳厚度2～3m，含水介质粗砂砾石质地较纯，含泥土少，透水性富水性好，为地表水潜流储存提供还原过滤空间，单井涌水量55m3/h。一般在河道内，沉积淤积（1～3m）砂砾石层拟建截潜流工程，供水意义不佳，厚度4～10m供水意义最佳。

（4）根据本项目吴家沟中断东沟民井抽水试验，松散岩类粗砂砾石孔隙潜水计算的渗透系数K=10.8m/d。南王关截潜流工程拟设为一眼大口井时，设s=2m时，渗透系数k=24.61m/d。s=5m时，渗透系数k=45.29m/d，所以拟建截潜流工程渗透系数范围值应在10-50m/d之间最佳。

2 水资源评价

根据山西省地质工程勘察院编制的《沁水县城水源南王关截潜流供水工程水文地质勘查报告》，该水源地水资源评价结果如下：

（1）地表水资源评价：2004-2015年11年期间采用三角堰六次实测吴家沟河谷地表水平均径流量为77.78m3/h。断面法测流量88m3/h。

（2）地下水资源评价（天然补给资源）：①降水入渗补给量6135m3/d。②地下径流模数法求得地下水径流量7192m3/d。③边山侧向补给量928m3/d。④开采量：吴家沟人畜吃水开采量约100m3/d。

（3）可开采资源保障程度：山丘区地下水天然补给资源为4889m3/d。吴家沟南王关段截潜流供水工程取水量1320m3/d，占天然补给资源量的27%，是有保障的。

3 水质评价

（1）地表水质量评价：按照（GB383—2002）标准，由“国土资源太原矿产资源监督检测中心”化验分析单项水化学元素指标25项，评价结果“良好（Ⅰ）类”。

（2）地下水质量评价：按照（GB14848—93）标准，检测中心分析单项水化学元素25项，评价结果“良好（Ⅰ）类”。

4 允许开采量

南王关河谷截潜流供水工程设计按I物探电法勘探剖面拟建，截潜流工程横跨于河道全断面，根据电法勘探资料及野外水文地质踏勘资料，采用大口井潜水完整井流公式来分析截潜流供水工程的涌水量，再结合水文地质勘查报告抽水试验资料分析预测截潜流取水量。

潜水完整井流公式：

K=0.733Q（logR-logr）（/2H-S）S

式中：R-影响半径（m）；Q-涌水量（m3/d）；r-钻孔半径（m）；H-水柱高度（m）；S-降深（m）；K-渗透系数（m/d）。

已知：H=9m，r=5m，R=60m，K=24.61m/d，S=2m，代入公式求得 Q=995m3/d，沁水县城水源南王关截潜流供水工程坝址降深与涌水量关系见表1。

表1 南王关截潜流供水工程坝址降深与涌水量关系

经过计算，南王关段河道拟建截潜流供水工程涌水量55m3/h（1320m3/d）是有保证的，计算的水文地质参数渗透系数符合《供水水文地质勘察规范》（GB50027—2001）要求。

5 结论

通过水文地质条件、水资源评价、水质评价和允许开采量等多个角度，证明位于现状万庆元截潜流工程西南方向约1km处的新水源地可作为替代水源。