襄汾县汾河以西水源地供水能力评价

冯 杰

(山西省煤炭地质水文勘查研究院有限公司，山西 太原 030006)

1 襄汾县汾河以西地区水源地概况

襄汾县位于山西省西南部的临汾市，北与尧都区接壤，南与曲沃县相邻，西靠乡宁，东有太岳山，与浮山、翼城相连，汾河有北向南于县域中部穿过。襄汾县汾河以西涉及7个乡镇，汾河以西水源地由汾城镇集中供水水源地、赵康镇焦村供水水源地、古城联村供水水源地、南贾镇南贾集中供水水源地、襄陵镇集中供水水源地、永固集中供水辛丰水源地、南辛店联村供水水源地等7处小规模水源地组成(见表1)。

表1 襄汾县乡村集中供水工程现状

2 襄汾县汾河以西水源地含水层赋存特征分析

襄汾县地下含水岩组自下而上分别为：寒武奥陶系碳酸盐岩岩溶裂隙含水岩组；碎屑岩间夹碳酸盐岩类裂隙含水岩组；碎屑岩裂隙含水岩组；松散岩类孔隙含水岩组，其中岩溶裂隙地下水、松散岩类孔隙水为主要供水水源。而襄汾县汾河以西水源地有水井11口，其中取用奥陶系岩溶水的水井7口，取用松散岩类孔隙水的水井4口(见图1)。

(1)奥陶系岩溶水水井中2口位于龙子祠泉域范围内，1口水井位于古堆泉泉域范围内，另有4口水井不在泉域范围内。龙子祠泉域范围内的2口水井处于龙子祠泉裸露型岩溶山地地下水水文地质类型区，主要接受上游同一含水层的的侧向补给，其次为境内灰岩裸露区降雨入渗。古堆泉泉域范围内的赵康镇焦村联村供水水源井处于襄汾埋藏型岩溶地下水水文地质类型区(埋藏于汾河冲积平原孔隙含水层下伏)，主要接受上游同一含水层的的侧向补给，上覆含水层的越流补给。

(2)该区另有4口水井不在泉域范围内的水井取用奥陶系岩溶水，均位于汾河西山前倾斜平原区，奥陶系灰岩直接埋藏于第四系中、上更新统松散层之下。该处灰岩位于罗云山断层(西边山断裂带)上盘(属下降盘)，岩溶地下水主要接受罗云山断层下盘(属上升盘)与之相对接的寒武、奥陶系灰岩含水层的侧向补给，上覆松散层含水层的越流补给或断裂带降水附近降水的直接入渗。该区有4口水井取用松散岩类孔隙水，其中3口位于汾河西山前倾斜平原区，取用第四系中更新统卵砾石含水层水，其主要补给来源为罗云山断层下盘(属上升盘)与之相对接的奥陶系灰岩含水层的侧向补给，大气降水补给。

(3)另外1口取用松散岩类孔隙水的水井，位于汾阳岭黄土台地区，取用第四系中更新统卵砾石含水层水，其主要补给来源为大气降水、沟道补给、附近七一水库及跃进渠渗漏补给等。

图1 襄汾县分析以西水源地供水井分布情况

3 襄汾县汾河以西水源地地下水资源量计算评价

3.1 盆地平原区

水源地中有7口水源井位于汾河西山前倾斜平原地区，对于松散岩类孔隙水其主要补给来源于降水入渗补给、龙子祠泉域山前侧向补给、渠系渗漏补给、水库渗漏补给量、井灌回归补给，以降水入渗补给、龙子祠泉域山前侧向补给量最大。对于汾河西山前倾斜平原地区岩溶地下水，主要接受龙子祠泉域山前侧向补给、上覆松散岩类孔隙水越流补给。水源地中有1口水源井位于汾阳岭黄土台地区，主要接受河流、水库、大气降水等补给。

结合临汾市第二次水资源评价采用补给法进行盆地平原区资源量计算。本次主要关注汾河西山前倾斜平原地区、汾阳岭黄土台地区水资源量。

根据盆地平原区地下水的补给来源，其总补给量有下列几项，按照公式(1)计算：

Q总补=Q降+Q侧+Q渠+Q田+Q井+Q河+Q库

(1)

式中：Q总补为地下水总补给量；Q降为降水入渗补给量；Q侧为山前侧向补给量；Q渠为渠系渗漏补给量；Q田为渠灌田间入渗补给量；Q井为井灌回归补给量；Q河为河道渗漏补给量；Q库为水库渗漏补给量。

各补给项的计算及分配方法介绍如下：

3.1.1 降水入渗补给量Q降

降水入渗补给量指降雨后渗入到土壤并在重力作用下入渗补给地下水的量，其计算式见公式(2)、(3)：

Q降=Pr·F·10-1

(2)

Pr=a·P

(3)

式中：Q降为降水入渗补给资源量(万m2/a)；Pr为降水入渗补给量(mm)；a为降水入渗补给系数；P为计算区年平均降雨量(mm)；F为计算区面积(km)。

降水入渗补给系数a值，根据临汾市地下水资源量调查评价报告中分析计算成果，按各计算区包气带主要岩性、相应补给期地下水平均埋深、平均年雨量选取；年降水量P为1956-2018年同步系列观测值；计算区面积F为利用MapGis软件在1/5万的地形图上量算值。1956-2018年襄汾县降水入渗补给量为5 940.8万 m/a，汾河西山前倾斜平原地区的补给量为929万 m3/a，汾阳岭黄土层覆盖区的补给量为1 030.0万 m3/a。

3.1.2 山前侧向补给量Q侧

山前侧向补给量是盆地边山区地下水的侧向渗透补给量，包括西部山区岩溶水潜流量和东部山丘区基岩裂隙水的侧向渗透量。采用断面法，即用达西渗透公式(4)计算：

Q侧=K·I·M·L=T·I·L

(4)

式中：K为计算断面含水层平均渗透系数(m/d)；I为计算断面平均水力坡度；M为计算断面含水层平均厚度(m)；L为计算断面长度(m)；T为导水系数(m2/d)；

剖面线一般选择在有水文地质钻孔控制的盆地边缘线上，而且与地下水流向垂直，计算断面就是根据补给边界水文地质条件、地貌条件，结合地下水等水位线，把剖面线划分为若干段，然后依据各段参数进行计算。本次计算确定了2个有侧向补给的山前剖面，襄汾县西边山侧向补给量为909.1万 m3/a(见表2)。

表2 襄汾县平原区侧向补给量计算结果

3.1.3 渠系渗漏补给量Q渠

渠系渗漏补给量是指灌区进入田间以上各级渠道渗漏补给地下水的量。本次评价计算了襄汾县境内的较大的汾西灌区、东邓灌区、赵曲灌区、东刘灌区等干支两级渠系渗漏补给量。对干支两级以下渠系和小型机电灌站及小型水利的渠系渗漏补给量在田间入渗补给量中一并考虑。渠系渗漏补给量采用公式(5)计算：

Q渠=m渠·Q引

(5)

式中：m渠为渠系渗漏补给系数；Q引为渠首引水量。

经1956-2018年全县渠系渗漏补给量平均为765万 m3/a。

3.1.4 渠灌田间入渗补给量Q田

灌区田间渗漏补给量是灌溉用水进入田间以后入渗补给地下水的量，包括万亩灌区干支渠以下渠道和田间用水量入渗补给、小型机电灌站、小型自流灌区灌溉入渗补给。因小型水利资料无法收集，水量较小，本次只计算襄汾县5处大中型灌区的田间渗漏补给量。用公式(6)计算：

Q田=Bη干支Q引

(6)

式中：B为灌溉入渗补给系数，B值与η干支值均采用临汾市地下水资源量调查评价中的数值。

通过计算，渠灌田间入渗补给量多年(1956-2018年)平均为589万 m3/a。

3.1.5 水库渗漏补给量Q库

襄汾县内有不少小型水库，但由于大部分水库的水源没有保证，且年久失修，蓄水量很少。本次只计算位于南贾镇的七一水库的渗漏补给地下水量。

通过计算，水库渗漏补给量Q库多年(1956-2018年)平均为88万 m3/a。

3.1.6 井灌回归补给量Q井

井灌回归补给量是指以地下水为水源进行农田灌溉时渗入补给地下水的量，它是地下水的重复量，不属于地下水资源量的范畴。计算方法同田间回归补给量。以公式(7)计算：

Q井=βQ开

(7)

式中：Q井为地下水农田灌溉实际开采量

通过计算，井灌回归补给量Q开多年(1956-2018年)平均为430万 m3/a。

3.1.7 计算结果评价分析

(1)根据以上计算，襄汾县盆地内地下水资源量为8 816.3万 m3/a，总补给量为9 246.3万 m3/a，其中汾河西山前倾斜平原地区地下水资源量为1 433.7万 m3/a，总补给量为1 500万 m3/a；汾阳岭黄土台地区地下水资源量为1 508.6万 m3/a，总补给量为1 547.6万 m3/a。

(2)依据临汾市第二次水资源评价襄汾县盆地区多年平均可采量为7 610万 m3/a，其中汾河西山前倾斜平原地区孔隙水可采资源量为1 144.7万 m3/a，该区开采系数为0.62，属尚有潜力开发区。汾阳岭黄土层中孔隙地下水水文地质类型区可采资源量为829.6万 m3/a，该区开采系数为0.58，属尚有潜力开发区。

3.2 龙子祠裸露岩溶区

水源地中有2口水源井位于龙子祠裸露岩溶区，本县龙子祠裸露岩溶区位于县域西部，罗云山断层下盘(属上升盘)，属山丘区，山丘区一般认为Q补=Q排、对于本县龙子祠泉域岩溶水来讲，其排泄途径主要为通过边山断裂带向盆地内排泄，如前所述其排泄量为909.1万 m3/a，概化认为龙子祠裸露岩溶区水资源量为909.1万 m3/a。

3.3 古堆泉泉域

水源地中有1口水源井位于古堆泉泉域范围，依据临汾市第二次水资源评价及临汾市水资办提供成果，襄汾县古堆泉分配的可开采量为1 585.7 m3/a。2006年其处于一般超采区，近年来襄汾县采取了大规模“关井压采”的措施，关闭了泉域范围内许多自备井，采取集中供水方式，解决生产、生活用水问题，现状为采补平衡区，从保护岩溶水的角度出发，该水井年开采量不应大于10万 m3/a，其开采量不大。

4 水源地供水能力评价

襄汾县汾河以西水源地中7处小规模水源地设计总供水规模13 752 m3/d，实际供水规模为7 412 m3/d，服务对象为128 006人、5 000头大牲畜、12 000只小牲畜，具体如下：

(1)焦村水源井位于古堆泉域，现状取水量为211 m3/d (7.7万 m3/a)，井头村西水源井、南辛店联村1#水源井(襄汾县南辛店乡集中供水南许村、梁段村水源地1#)位于龙子祠泉域，泉域范围内取用岩溶水的水井年取水量均小于10万 m3/a，并且均未超过水井涌水量。

(2)水源地有7口水井位于汾河西山前倾斜平原地区，现状供水量合计4 922 m3/d(179.6万 m3/a)，其涌水量(设计供水量)合计8 512 m3/d(310.7万 m3/a)，供水量未超过涌水量。汾河西山前倾斜平原地区孔隙水可采资源量为1 144.7万 m3/a，该区开采系数为0.62，近年来襄汾县采取了大规模“关井压采”的措施，关闭了泉域范围内许多自备井，采取集中供水方式，解决生产、生活用水问题，为尚有潜力开发区。

(3)水源地有1口水井位于汾阳岭黄土覆盖区，现状供水量1 147 m3/d(41.9万 m3/a)，其涌水量(设计供水量)合计1 680 m3/d(61.32万 m3/a)，供水量未超过涌水量。汾阳岭黄土层中孔隙地下水水文地质类型区可采资源量为829.6万 m3/a，该区开采系数为0.58，属尚有潜力开发区。

5 结语

(1)综上所述，襄汾县汾河以西水源地供水能力可以满足现状需水要求。但应认识到的是随着襄汾县经济社会快速发展，人民生活质量不断提高，对襄汾县有限的水资源提出了严峻挑战，水资源供需矛盾将进一步加重。

(2)襄汾县应通过调整用水结构，完善科学用水体系和节约用水体系，实现水资源的合理配置，提高水的综合利用效率，逐步达到国内先进城市水资源管理和利用水平，用有限的水资源最大限度满足城市经济社会可持续发展和人民生活水平不断提高的需要。

(3)为确保水源的合理开发和城市供水水源地不受污染，襄汾县应根据国家四部一局联合颁布的《饮用水水源保护区污染防治管理规定》、《饮用水源保护区划分技术纲要》及《生活饮用水卫生标准》，结合水文地质和环境地质条件，对水源地及上游主要补给、径流区、地表水体等规定划定水源地保护区。