山阳县城水资源供需平衡分析

苏 文,刘 波

(商洛市水电勘测设计院,陕西 商洛 726000)

1 概 况

山阳县位于陕西省商洛市东南部,县城总面积223.9km2,人口约10.18万人。山阳县主城区目前运行的供水工程(设施)主要有4处,十里水厂水源为薛家沟水库,年均日取水1600m3。高一水厂位于城东薛家沟沟口高一村,水厂水源来自县河河漫滩地的1口辐射井,年均日取水1800m3。邹家湾泵房位于县城东部邹家湾村,年均日取水3000m3。第二水厂位于城西工业园区入口附近,水厂水源来自西河河漫滩地的1口辐射井,年均日取水3100m3。

2 需水量分析

2.1 生活用水

山阳县2019年县城核心受水区及其周边辐射区人口(以下简称县城人口)规模10.18万人,按照人口自然增长率4‰预测2025年县城人口规模则为10.38万人。此增长率忽略了城镇化产生的人口聚集效应,则2025年山阳县城区人口为14万人。根据2025年城镇化率(考虑一定的增长,2019年城镇化率为54%,2025年按60%计算),确定本次水资源论证2025年受水区人口为8.5万人。对比现状县城核心受水区人口占总的比例人口(占比约为60%,共计6.1万人,年用水量330万m3),证明直接受水区范围确定较为合理。查阅《陕西省行业用水定额》,属于陕南丘陵浅山区,人口50万人以下的小城市,用水定额为110L/人·d。受水区内人口为8.5万人,则日用水量为9500m3/d。

2.2 水厂自用

根据《室外给水设计规范》,参照我国各地水厂经验,一般自用水率为5%～10%[1]。由于高一水厂及邹家湾水厂水厂内部几乎无自用水量,因此本次4座水厂自用水率统一取5%的系数,计算日自用水量为475m3/d。

2.3 管网损失

根据《城市供水管网漏损控制及评定标准》漏失率低于12%,山阳县城区供水管网约一半为2010年以前埋设的,管网渗水率取较大值,本次管网损失及按照10%计算,则日漏水量950m3[2]。

2.4 行业用水

根据山阳县城市总体规划,工业产业园区内农副产品加工为主的工业企业集中布置在东部,二类工业用地布置在西部,保留城区对环境无污染的工业,其余工业用地搬迁到产业园区,2025年县城各企业用水量为1633.5m3。

2.5 总需水量

综上分析,2025年本次水资源论证的4座水厂供水受益人口约为8.5万人左右,日用水量为9500m3/d,水厂自用水率统一取5%的系数,计算日自用水量为475m3/d;管网损失及按照10%计算,则日漏水量950m3;企业用水2025年日均1633 m3/d。最终核定山阳县城2025年需水量为460万m3(日取用水量为12600m3/d),其中生活年取用水量为347万m3(日取用水量为9500m3/d);水厂自用年取用水量为18万m3(日用水量为500m3/d);管网漏损年取用水量为35万m3(日渗水量为950m3/d);企业用水取用水量为60万m3(日用水量为1633m3/d)。

结合山阳县供水有限公司提供的近三年供水水量统计表,2018年总供水量为260万m3,2019年总供水量为325万m3,2020年总供水量为330万m3,加上水厂自用的5%,则近三年取水总量为271万m3、331万m3、346万m3。现状2020年取水量与上述2025年计算量很接近人口比例的关系(14万人/10.18万人=1.32,460万m3/346万m3=1.37),因此理论计算2025年需水量460万m3是合理的。

3 可供水量分析

山阳县水资源较充沛,水资源总量位居商洛市第三,为6.49亿m3,其中地下水资源量2.25亿m3。

3.1 地表水可供水量分析

以地表水为供水的只有十里水厂,十里水厂从薛家沟水库坝后引水,通过1.6kmDN300铸铁管道将水送到十里水厂。薛家沟水库坐落在山阳县城东部的县河上游薛家沟,水库坝址处控制流域面积16.5km2,总库容117.5万m3,兴利库容84.5万m3,滞洪库容23万m3,死库容10万m3。根据薛家沟水库建库资料和实际调查、勘测,有相邻流域地下水补给多处,实测其最枯流量40L/s,年际或年内变幅很小,可近似将其作为常流量。泉水补给多年平均值为121.1×104m3,日径流量达3455m3/d。河道在95%的径流来水情况下,水库总径流量为226.3×104m3,薛家沟水库 95%典型年可供水量 226.3万m3,县城十里水厂供水区域年需水量73万m3,薛家沟水库首先以水库满足供水为前提,按2000m3/d供水规模向山阳县城供水,所以薛家沟水库完全有能力满足该项目中十里水厂承担的供水任务。

3.2 地下水可供水量分析

水源地区为河谷地地貌,水源地区地下水为裂(溶)隙潜水,天然条件下地下水流向为北西向,地下水补给来源主要为周边含水层和降雨,地下水位变化与降雨关系较密切。山阳县城地下水供水工程有3个,区域地下水资源可开采量为5521万m3/a。

3.2.1 抽水试验

1)第二水厂:第二水厂位于城西工业园区入口附近,水源通过辐射井取水,井深16.2m,井径6m,辐射管长20m,采用3台300JCK210-21/2型长轴深井泵取水(两用一备),经过净化后进入厂区内600m3的清水池。经过水文地质勘,地下水位埋深6.5-8.0m,钻井钻孔3次,经过3次抽水试验、8次动力触探实验和水位恢复观测和水文观测,钻孔深度21.30m时,水位埋深8.00m,经试验计算出水量约为237m3/h,每天约为5688m3,满足单井出水量4200m3/d的工程要求。钻孔深度20.80m时,水位埋深6.50m,经试验计算出水量约为241m3/h,每天约为5784m3,满足单井出水量4200m3/d的工程要求。钻孔深度22.10m时,水位埋深7.80m,经试验计算出水量约为256m3/h,每天约为6144m3,满足单井出水量4200m3/d的工程要求。

2)邹家湾泵房:邹家湾泵房位于县城东部邹家湾村,现状有大口井一座,井深13.5m,井径4m,分别选用深井泵JD130*12与300JC-180-00各一台,扬程均为96m,流量前者为130 m3/h,后者为180 m3/h。根据《山阳县东城区棚户区改造邹家湾应急水源井工程报告(详勘阶段)》,该场地地下水类型为潜水,主要依靠河流、大气降水补给。地下水位埋深4.20～4.50m。经过3次抽水试验、3次动力触探实验和水位恢复观测和水文观测,钻孔深度20m时,水位埋深2.00～13.60m,在抽水试验中,相邻钻孔深度18m的水位深度下降3.70m,相邻钻孔深度22m的水位下降3.8m,经试验计算,钻孔20m的出水量约为238m3/h,每天约为5712m3,满足单井出水量4000m3/d的工程要求。

3)高一水厂:高一水厂位于城东薛家沟沟口高一村,水源为水厂内部一座井深26m、井径6m的大口井,采用2500J140-30型潜水泵3台(2用1备),单泵设计流量140 m3/h,设计扬程30m。根据《山阳县自来水公司水源工程勘察报告(详勘阶段)》,该场地地下水类型为潜水,主要依靠河流、大气降水补给。地下水位埋深8.10～13.60m,经过3次抽水试验、25次动力触探实验和10位水位恢复观测和水文观测,钻孔深度13.5m时,水位埋深8.20～13.30m,在抽水试验中,相邻钻孔深度18.4m的水位深度下降1.70m,相邻钻孔深度18.1m的水位下降2.3m,经试验计算,钻孔20m的出水量约为328m3/h,每天约为7872m3,满足单井出水量2400m3/d的工程要求。

3.2.2 渗透系数

根据以上3个水源的抽水试验,采用《工程地质手册》潜水完整井出水试验测定渗透系数:

K=0.732Q×lg(r1/r)/(2H-S-S1)/(S-S1))

(1)

式中:k为渗透系数;H为水位埋置深度,m;S为水位降深(抽水井),m;S1为观测井水位降深,m;r为抽水管半径(0.06m);r1为观测孔与抽水孔距离,m;Q为每天出水量,m3/d。

1)第二水厂,H=19.3m,S=8m,S1=2.8m,r1=12.4m,Q=5668 m3/d,经计算K=66.5 m3/d。

2)邹家湾泵房H=18m,s=11.6m,S1=3.7m,r1=6.0m,Q=5712 m3/d,经计算K=51.13 m3/d。

3)高一水厂泵房H=11.5m,S=6m,S1=1.7m,r1=23.7m,Q=7872 m3/d,经计算K=41 m3/d。

根据地层渗透系数,抽取地下水,影响半径值确定为200～320m。

3.2.3 可开采量

根据数值计算结果分析比较,确定当影响半径达到200～320m时,各水源井位置处水位降深为2.3～3.7m,各井出水总量1.06万m3/d,年开采水量约为387万m3/a,水源地多年平均地下水资源量为5521万m3/a,满足使用要求。

3.2.4 地下水水位预测

根据各水源井地下水动态观测监测资料,对项目区地下水位动态变化进行分析,根据分析,最高水位一般为1～3月。受天气温度影响地下水开采逐渐增大,3～6月水位逐渐降低,7～9月地下水开采大幅增加为年内最低水位,10～12月为地下水恢复期,水位逐渐上涨。年内水位最大变幅3.0m左右。根据《商洛市2019水资源公报》,在山阳县城区布设的监测井水位上升了0.21m,因此项目区内的地下水位处于基本稳定状态。

3.2.5 地下水质分析

经对3处地下水39项水质指标检测,结果表明,项目水源井水质满足《地下水质量标准》标准及《生活饮用水卫生标准》要求,且水源周围均没有石油、化工等污染企业,无重大污染源,水质满足项目用水水质要求[3]。

3.3 取水可靠性性分析

通过对各水源水文地质条件的分析,和从抽水试验资料来看,抽水量完全能达到要求,水源地多年平均地下水资源量为5521万m3/a,项目年开采需水量约为387万m3/a,占可开采量的7%,开发潜力较大。项目水源地地下水资源较丰富,天然状态下地下水位基本上是在基岩面以上,一般埋深大于毛细上升高度,地表土壤含水量基本不受地下水位变化影响,山阳县供水有限公司4处水厂取用地下水形成的降落漏斗范围内基本上不会因地下水位下降而影响地表土壤含水量。综上所述,供水并取地下水对周围环境造成明显影响的可能性小,取水是可靠的。

4 项目水量平衡分析

经过分析,山阳县城年需水量为460万m3(日用水量为12600m3/d),其中居民生活年取用水量为346.75万m3(日取用水量为9500m3/d);水厂自用年取用水量为18.25万m3(日取用水量为500m3/d);管网漏损年取用水量为34.675万m3(日取用水量为950m3/d);企业用水年取用水量为60.225万m3(日取用水量为1650m3/d)。

4座供水水厂中,十里水厂日供水2000 m3/d,年取水73万m3;高一水厂日供水2400 m3/d,年取水87.6万m3;邹家湾泵房日供水4000m3/d,年取水146万m3;第二水厂日供水4200 m3/d,年取水153.3万m3。4座水厂日取水总量为12600 m3/d,年供水总量为460万m3。水资源供需平衡,供水量完全满足需求量。

5 结 语

经过分析,山阳县城2025年需水量为460万m3(日取用水量为12600m3/d),4座水厂日供水量为12600 m3/d:其中十里水厂2000 m3/d,高一水厂2400 m3/d,邹家湾泵房4000 m3/d、第二水厂4200 m3/d,取水水量及水质是可靠的,供水量与需水量相等,4座水厂供水量完全满足山阳县城未来发展用水需求,为县城供水提供了科学依据。