生活供水工程项目地下水取水水源论证

薛 岩

(山西福隆水利工程咨询有限公司，山西 太原 030000)

1 项目背景

阳曲县食品工业园区位于阳曲县大盂镇，工业园区由太原市城市规划设计研究院设计，规划占地10.85 km2，2014年一期规划占地300亩，基础配套设施工程已全部展开。目前食品工业园区内已有2眼水井，其中一眼水井由山西宝迪农业科技有限公司单独使用，另外一眼井由太原步源堂生物科技有限公司、太原市博森食品科技有限公司等4家企业共同使用。但食品工业园区内仍有7家企业用水需求未得到解决，本项目拟在园区内开采兰村泉域奥陶系灰岩岩溶裂隙地下水以满足园区内7家企业生活用水需求。

阳曲县食品工业园区生活供水工程项目位于阳曲县食品工业园区内，建设地点位于纬五路以南经六路以西，位于兰村泉域三级保护区范围内。项目实施前在遵循国家有关法律法规要求的基础上，从合理开发利用和保护水资源的目标出发，充分调查分析区域水资源开发利用现状、水资源环境和区域水资源合理配置等，分析项目取水和退水对区域水资源功能及其它用水户可能产生的影响，进行取水水源可靠性论证，以实现区域水资源的优化配置和可持续利用。

2 水文地质条件分析

2.1 含水岩系的水文地质特征

阳曲县境内地下水系统是太原断陷盆地北端兰村泉域的主要组成部分，依据含水介质岩性特征、地下水赋存条件与地下水水力特征，将阳曲县地下水含水岩系划分为三种类型：松散岩类孔隙水含水岩系、碳酸盐岩类岩溶裂隙水含水岩系、变质岩类裂隙水含水岩系。松散岩类孔隙水含水岩系、碳酸盐岩类岩溶裂隙水含水岩系为区内主要含水岩系，是当地工农业用水的主要用水水源。

2.2 含水岩系可利用情况分析

(1)松散岩类孔隙水可利用分析

项目区位于阳曲县水资源分区——黄寨～大盂盆地区。区内第四系松散类孔隙水含水层主要为坡、洪积物，厚度薄分选性差，且不连续，多呈透镜体状分布，且区内亦无较大河流通过，含水层主要靠大气降水的补给，总体而言含水层发育和补给条件较差。

(2)裂隙水可利用分析

根据阳曲县水文地质条件分析，境内裂隙地下水开发利用程度较低，但该部分地下水主要分布于境内北小店西北边缘和温川东北边缘，距离项目建设地点较远。虽然其构造裂隙和风化裂隙较发育，但深度浅，覆盖着第四系红粘土、黄土层，缺乏充填性及富水性，仅能够满足少量的人畜饮用，而无法满足项目的用水需求。

(3)岩溶裂隙水可利用分析

根据项目区域地理位置分析，项目区位于兰村泉域东北部，三级保护区范围之内，属泉域岩溶地下水系统的补给～迳流区，开采条件较好。另据阳曲县地下水开发利用潜力分析，阳曲县境内岩溶地下水开发利用现状为尚有潜力区。因此该类地下水可以作为本项目可利用水源。

综上分析，并结合项目取水水源确定原则及项目实施进度安排，确定本项目以园区范围内兰村泉域岩溶裂隙地下水作为食品园区内7家企业的取水水源，而以引黄水作为最终替代水源，以达到涵养兰村泉域地下水水源[1]的目的。

3 地下水资源量分析

3.1 地下水资源量

根据《太原市第二次水资源评价》成果，太原市兰村泉域保护区各类地下水均有分布，其主要为岩溶水，大面积分布于泉域保护区，其次为第四系孔隙水，集中分布于断陷盆地区，变质岩裂隙水分布于牧马河流域，石炭二迭系碎屑岩裂隙孔隙水则分布于东山山前地区。1956年～2000年系列平均，泉域地下水资源总量为32103万m3，其中岩溶水19329万m3，裂隙水305万m3，孔隙水11228万m3，重复计算量4415万m3。

3.2 地下水可开采量

采用开采系数法进行该供水项目地下水可开采量的量化计算，公式如下：

Qap=ρ·Qr

(1)

式中：Qap为项目区地下水可开采量，万m3/a；ρ为开采系数；Qr为多年地下水补给量均值，万m3/a。

地下水资源可开采量为现状条件下的可采资源，项目区多年平均地下水补给量为18868万m3，其中岩溶水11006万m3，孔隙水7862万m3，裂隙水由于量很小未预考虑。项目区单井降深涌水量为3142 m3/(h·m)，开采条件良好，所以开采系数取0.85，通过式(1)计算得，项目区地下水可开采量为16037.8万m3。根据项目可行性论证报告，生活供水工程项目总需水量为15105.5万m3，多年平均地下水补给量和项目区地下水可开采量均能满足项目用水需求。

4 开采后的地下水水位预测及水质分析

4.1 影响半径计算

选取本工程兰村岩溶水水源地S1孔M1号井抽水试验观测记录表内前300 min观测数据并绘制水位过程线和水位恢复过程线，具体见图1和图2。

图1 M1号井抽水试验水位过程线

图2 M1号井抽水试验水位恢复过程线

本工程兰村岩溶水水源地S1孔M1号井抽水试验水位过程线(图1)表明，试验开始时水位下降迅速，到20 min后水位下降达到极低值35.53 m，之后的4 h内水位下降缓慢，降幅在10 cm范围内变动，水位不断趋于平稳状态。

根据兰村岩溶水水源地S1孔M1号井抽水试验水位恢复过程线(图2)变动趋势，抽水试验开始后10 min内该取水井水位迅速恢复，此后70 min水位逐渐趋于平稳状态，共花费80 min的恢复时间，恢复时间短，说明区域地下水来水充足，水资源量丰富。

此外，兰村岩溶水水源地S1孔M1号井抽水试验涌水量为895 m3，水位降深1.64 m，抽水管半径0.14 m，含水层厚25.0 m，考虑到 m1号井属于单孔完整井，其渗透系数和影响半径按下式计算：

(2)

(3)

式中：K为含水层渗透系数，m/d；q为水位降深取1.0 m时所对应的单位出水量，m2/d，取555.77 m2/d；M为含水层厚，m；r为抽水管半径，m；s为水位降深，m；Q为涌水量，m3；R为影响半径，m。

将本工程兰村岩溶水水源地S1孔M1号井抽水试验所得数据及工程实际数据代入式(2)和(3)并计算得，渗透系数为28.9 m/d，影响半径为429.0 m。根据影响半径经验值[2]，可知其影响半径为300 m～500 m，与计算结果较为吻合，计算结果较为合理。上述分析结果也表明，本工程取水影响论证范围内降水补给丰富，地下水资源可开采规模较大，在影响半径内水位变幅小。

4.2 开采后的水位变化

太原市通过严格审批泉域内取水许可，大力开展取水秩序整顿，有效规范了取用泉域水资源的行为。同时构建泉域水资源的监控系统，加强水资源费征收，鼓励与支持企业进行节水改造，积极推进节水企业建设，关井压采措施后，地下水位回升明显，兰村岩溶水水源地(S1孔)，7年地下水位共回升5.4 m，年均回升0.77 m；枣沟岩溶水水源地(G9孔)年均回升0.68 m；三给地垒岩溶水水源地(TS2孔)年均回升1.11 m；西张盆地区孔隙水水源地(Y82孔)年均回升3.88 m。兰村泉域各水厂地下水水位变化见表1。

表1 兰村泉域各水厂地下水水位变化统计表

由表1分析结果可以看出，本项目对地下水开采量较小，开采后地下水水位基本不会变化。

4.3 水质分析

2015年兰村、枣沟、三给地垒3个地下水水源地共监测水质项目23项，分别为：pH、总硬度、铁、锰、铜、锌、氯化物、硫酸盐、氟化物、氰化物、硒、氨氮、铅、汞、镉、六价铬、砷、高锰酸盐指数、硝酸盐、亚硝酸盐、挥发酚、阴离子表面活性剂、总大肠菌群。监测结果表明，各类污染物虽有检出，但远低于标准值，均符合《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)要求，无超标现象，主要指标基本稳定，兰村水源地和三给地垒水源地水质属优良水，枣沟水源地水质最优。

本次论证收集到了食品园区内步源堂保健品研发生产基地水源井水质化验资料，水质评价标准采用《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)，评价方法采用单项评价指标法进行评价[3]。本次论证还收集到食品工业园区内山西宝迪农业科技有限公司水源井水质化验资料，按照GB 5749-2006标准评价，单项指标全部合格，项目区奥陶系灰岩岩溶裂隙地下水各项监测指标均符合GB 5749-2006限值，能够满足生活用水要求。综上所述，本区岩溶地下水水质较好，适合人类饮用，本项目利用当地岩溶地下水作为过渡供水水源，其水量、水质均有保障。

5 结论

在本文对阳曲县食品工业园区生活供水工程项目地下水取水水源论证的基础上，根据《2016年太原市水资源公报》，2016年阳曲县地下水资源量为17411万m3，实际开采量为1063.42万m3，剩余水资源开采量为16347.58万m3。说明论证范围内地下水能够保证和满足本项目14.96万m3/a的需水要求，可见，本项目取水水源方案与其所在区域水资源条件、开发利用情况相适应，且符合阳曲县水资源规划、配置和管理、保护要求，所制定的水资源开发利用方案切实可行。