太谷县城区应急供水水源项目论证

梁 斐

（山西省和顺县河长制事务服务中心，山西 和顺 032700）

1 应急水源项目概况

山西省太谷县现用水源为庞庄水库，由于近几年降水量减少，水库长期低水位运行，兴利库容不足，供水缺口增大，县城供水风险加大。为进一步完善城市水源安全保障体系，太谷县人民政府决定，将太谷县阳邑乡黄卦村、里美庄村沿山一带的地下裂隙水，确定为太谷县应急水源，为太谷县提供城镇生活用水，共包括9眼机井，分别为黄卦1~3号井和里美庄1~6号井。

依据太谷县城镇人口增长率1.65%分析，到2025水平年太谷县城镇人口约16.8万人，扣除大学城和乡镇自备井供水外，应急水源供水人口约12.5万人。根据《山西省用水定额》和现状城市公共供水管网漏损率分析，预测备用期供水量约为0.97万m3/d。

2 取水水源论证范围

2.1 取水水源论证范围划定

应急水源位于太谷县东南部乌马河流域一般山丘区，边界线四周以乌马河流域地表分水岭为界，下游与倾斜平原区分界线为界，面积共计318 km2。水源地距108国道约3 km，论证范围内包含太谷县阳邑、侯城和小白等15个行政村及榆社县西马乡7个行政村，人口约5 000人，耕地1 160.67 hm2。

2.2 范围内水文地质条件

应急水源论证范围属黄河流域汾河水系，范围内主要河流为乌马河及其各支流，河流总体流向，由东南向西北，最后汇入汾河。最高点位于侯城村东南部黑峰（标高1 900 m），地形由东南到西北逐渐降低，最低点位于里美庄村（标高860 m）。

根据《太谷县水文地质类型区划分报告》，范围内主要出露地层为三叠系地层，零星出露第四系中、上更新统地层。区域内含水层的岩性，主要是破碎砂岩和砂岩裂隙，断层较为发育，地下水也相对丰富。地下水资源的补给主要有三种方式，分别为大气降水入渗、河道径流入渗、基岩山区侧向径流。现状静水位埋深50～80 m，含水层厚度40～60 m。

3 地下水资源评价

3.1 地下水资源量

根据地下水补排平衡原理，结合一般山丘区地下水运动特征及表现形式,本次分析采用侧向补给，计算取水水源论证范围的地下水资源量Q，采用达西公式：

式中：K——渗透系数，m/d；

I——水力坡度；

h——含水层厚度，m；

B——剖面宽度，m。

渗透系数K，根据水源地代表性机井黄卦1号、2号，分别进行72 h抽水试验，确定为2.40 m/d；水力坡度I根据黄卦1号、2号孔水位确定，其中黄卦1号水位标高818 m，黄卦2号水位标高829 m，两井相距1 000 m，可得水力坡度I为0.011；含水层厚度h取水源地钻孔地层资料平均值，确定65 m；计算剖面选择在西北部边界河西—回马连接线上，长度B约为9 km。

通过上述参数计算可得：论证范围地下水侧向补给量15 444 m3/d，地下水资源量564万m3/年。

3.2 地下水可开采量

3.2.1 开采条件分析

项目取水位置位于太谷断裂带砂岩裂隙水富水区，断层总的延伸方向为北东-南西向，但局部地段尚有东西向，近南北或北西-南东向。往往在两组断裂交汇地方，由于岩层相对较破碎，更利于地下水聚集，一般比较富水。水源地位于断裂带东北部，组成岩性为巨厚-中厚层状砂岩加砂质页岩，含水层岩性以破碎砂岩或砂岩裂隙为主，含水层厚度在41～67.3 m之间。水源地水位埋深在50～86 m之间，单井出水量50～80 m3/h，总出水量约为550 m3/h。其中：

黄卦1号井：该水源井井深194.5 m，管径由地面直径325 mm，通过多次变径，底部直径变为215 mm；含水层总厚度约67.3 m；静水位50 m，动水位60 m，降深10 m，单井涌水量60 m3/h。

黄卦2号井:井深308 m，管径地面直径325 mm，通过多次变径，底部直径变为215 mm；含水层总厚度约46 m；静水位60 m，动水位80 m，降深20 m，单井涌水量50 m3/h。

黄卦3号井：该水源井井深371 m，管径由地面直径325 mm，通过多次变径底部直径变为215 mm；含水层总厚度约41 m；静水位60 m，动水位80 m，降深20 m，单井涌水量60 m3/h。

里美庄井：里美庄1—5号井为80~90年代开凿的旧井，由于年代久远，未留存相关资料。里美庄1—6号井均位于沿山一带，水文地质条件基本相同，且均开采基岩裂隙承压水，因此选取里美庄6号井作典型分析。6号井水源井井深276 m，管径由地面直径325 mm，通过多次变径底部直径变为215 mm；含水层总厚度约63 m；静水位86 m，动水位139 m，降深53 m，单井涌水量60 m3/h。

3.2.2 可开采量分析

一般情况下，山丘区裂隙地下水富水性和开采条件较差，但由于太谷县东南部山区特定的水文地质环境为地层构造蓄水创造了条件，出现了富水程度相对较高、开采条件相对较好的裂隙地下水富集地段，被选为城市备用供水水源地。此次分析采用水文比拟法、大井法进行对比运算。

（1）水文比拟法

论证应急水源地与晋中市榆次区城南水源地相邻，开采层位均为三叠系碎屑岩裂隙地下水，地质条件、水文地质条件相似。城南水源地建成运行多年，降水量、地下水动态、地下水实际开采量等有关监测资料较为全面，地下水资源量、地下水可开采量等相关分析评价也较为成熟。因此，可利用城南水源地可开采系数的研究成果，采用水文比拟法计算论证范围水源地下水可开采量，水源地可开采系数K取值0.8。上述分析已知地下水资源量564万m3/年，计算可得多年平均地下水可开采量为451万m3/年。

（2）大井法

为进一步分析论证范围地下水可开采量，利用补给模数大井法再次计算，公式：

式中：Q——地下水可开采量，m3/d；

K——渗透系数，m/d，取值1.9；

M——含水层平均厚度，m，取值55；

S——水位降深，m，取值10；

r0——大井引用半径，m，取值1 050；

R——大井影响半径，m，取值680；

R0——大井引用影响半径，m，取值1 730。

经计算，论证范围可开采量为1.31 m3/d，折算可得多年平均地下水可开采量478万m3。

（3）结论

对比上述两种方法计算结果，论证范围可开采量相差6.0%，经核定大井法计算的开采量偏大，本次采用比拟法计算成果，即论证范围多年平均可开采量取451万m3/年，平均每日可开采量1.236万m3/d。太谷县县城备用期供水量0.97万m3/d，黄卦、里美庄村现状用水量经调查统计为0.082 5 m3/d，水源地可开采量能满足备用期两地供水总量需求。

3.3 取水水源水质

3.3.1 地下水质量分类

本次分析对里美庄村和黄卦村8月、9月地下水水质进行评价，取样时间分别为2019年8月7日和9月5日，监测项目为pH、总硬度、氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、氟化物、镉、耗氧量、氯化物、总大肠菌群、阴离子表面活性剂等共计25项。

评价方法采用单项指标法，参加评价的各单项监测指标分别进行类别分析确定，最终总体类别取单项的最大类别。根据《地下水质量标准》（GB/T 14848—2017），2次取样的各项监测结果均符合Ⅲ类水标准，综合评价为地下水质量Ⅲ类水。

3.3.2 生活饮用水水质评价

生活饮用水水质采用单项指标法，按照《生活饮用水卫生标准》（GB 5749—2006）对地下水样品中各监测数据分别进行评价。评价项目主要选取与人体健康有关的感官性状指标、一般化学指标、理化指标、毒理学指标、细菌指标及放射性指标。对所取水样分析确定，水样清澈无异味，各要素评价指标均不超标，满足生活饮用水标准。

4 取水可靠性分析

论证范围裂隙水在三叠系二马营组地层出露区，接受大气降水入渗补给，经浅部、地堑以下深部、至水源地的逐级渗流运动过程，在时间上把不连续的降水调整成了连续的地下径流，保证了水源地地下水含水系统的长年流泄，裂隙水取水一般情况受降水因素影响较小，取水量也未挤占河道生态基流。

根据论证范围内9眼水源井现有水井资料及开采条件分析，应急水源井供水能力为550 m3/h（即1.32万m3/d），论证范围可开采量1.236万m3/d，现状供黄卦和里美庄用水0.082 5 m3/d。已核定备用供水量0.97万m3/d即可保障县城居民基本生活需水量，从开采条件和出水量分析，供水量是有保证的。水质化验结果符合国家Ⅲ类水，满足生活饮用水标准，水质符合要求。

综上分析，水源地裂隙水富水程度相对较高，开采条件和出水量满足要求，供水量有保证，水质符合生活饮用水标准，表明太谷县县城供水应急水源项目的取水水源是可靠的。