生活供水工程項目地下水取水水源論證

薛 巖

(山西福隆水利工程咨詢有限公司，山西 太原 030000)

1 項目背景

陽曲縣食品工業園區位于陽曲縣大盂鎮，工業園區由太原市城市規劃設計研究院設計，規劃占地10.85 km2，2014年一期規劃占地300畝，基礎配套設施工程已全部展開。目前食品工業園區內已有2眼水井，其中一眼水井由山西寶迪農業科技有限公司單獨使用，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家企業共同使用。但食品工業園區內仍有7家企業用水需求未得到解決，本項目擬在園區內開采蘭村泉域奧陶系灰巖巖溶裂隙地下水以滿足園區內7家企業生活用水需求。

陽曲縣食品工業園區生活供水工程項目位于陽曲縣食品工業園區內，建設地點位于緯五路以南經六路以西，位于蘭村泉域三級保護區范圍內。項目實施前在遵循國家有關法律法規要求的基礎上，從合理開發利用和保護水資源的目標出發，充分調查分析區域水資源開發利用現狀、水資源環境和區域水資源合理配置等，分析項目取水和退水對區域水資源功能及其它用水戶可能產生的影響，進行取水水源可靠性論證，以實現區域水資源的優化配置和可持續利用。

2 水文地質條件分析

2.1 含水巖系的水文地質特征

陽曲縣境內地下水系統是太原斷陷盆地北端蘭村泉域的主要組成部分，依據含水介質巖性特征、地下水賦存條件與地下水水力特征，將陽曲縣地下水含水巖系劃分為三種類型：松散巖類孔隙水含水巖系、碳酸鹽巖類巖溶裂隙水含水巖系、變質巖類裂隙水含水巖系。松散巖類孔隙水含水巖系、碳酸鹽巖類巖溶裂隙水含水巖系為區內主要含水巖系，是當地工農業用水的主要用水水源。

2.2 含水巖系可利用情況分析

(1)松散巖類孔隙水可利用分析

項目區位于陽曲縣水資源分區——黃寨～大盂盆地區。區內第四系松散類孔隙水含水層主要為坡、洪積物，厚度薄分選性差，且不連續，多呈透鏡體狀分布，且區內亦無較大河流通過，含水層主要靠大氣降水的補給，總體而言含水層發育和補給條件較差。

(2)裂隙水可利用分析

根據陽曲縣水文地質條件分析，境內裂隙地下水開發利用程度較低，但該部分地下水主要分布于境內北小店西北邊緣和溫川東北邊緣，距離項目建設地點較遠。雖然其構造裂隙和風化裂隙較發育，但深度淺，覆蓋著第四系紅粘土、黃土層，缺乏充填性及富水性，僅能夠滿足少量的人畜飲用，而無法滿足項目的用水需求。

(3)巖溶裂隙水可利用分析

根據項目區域地理位置分析，項目區位于蘭村泉域東北部，三級保護區范圍之內，屬泉域巖溶地下水系統的補給～逕流區，開采條件較好。另據陽曲縣地下水開發利用潛力分析，陽曲縣境內巖溶地下水開發利用現狀為尚有潛力區。因此該類地下水可以作為本項目可利用水源。

綜上分析，并結合項目取水水源確定原則及項目實施進度安排，確定本項目以園區范圍內蘭村泉域巖溶裂隙地下水作為食品園區內7家企業的取水水源，而以引黃水作為最終替代水源，以達到涵養蘭村泉域地下水水源[1]的目的。

3 地下水資源量分析

3.1 地下水資源量

根據《太原市第二次水資源評價》成果，太原市蘭村泉域保護區各類地下水均有分布，其主要為巖溶水，大面積分布于泉域保護區，其次為第四系孔隙水，集中分布于斷陷盆地區，變質巖裂隙水分布于牧馬河流域，石炭二迭系碎屑巖裂隙孔隙水則分布于東山山前地區。1956年～2000年系列平均，泉域地下水資源總量為32103萬m3，其中巖溶水19329萬m3，裂隙水305萬m3，孔隙水11228萬m3，重復計算量4415萬m3。

3.2 地下水可開采量

采用開采系數法進行該供水項目地下水可開采量的量化計算，公式如下：

Qap=ρ·Qr

(1)

式中：Qap為項目區地下水可開采量，萬m3/a；ρ為開采系數；Qr為多年地下水補給量均值，萬m3/a。

地下水資源可開采量為現狀條件下的可采資源，項目區多年平均地下水補給量為18868萬m3，其中巖溶水11006萬m3，孔隙水7862萬m3，裂隙水由于量很小未預考慮。項目區單井降深涌水量為3142 m3/(h·m)，開采條件良好，所以開采系數取0.85，通過式(1)計算得，項目區地下水可開采量為16037.8萬m3。根據項目可行性論證報告，生活供水工程項目總需水量為15105.5萬m3，多年平均地下水補給量和項目區地下水可開采量均能滿足項目用水需求。

4 開采后的地下水水位預測及水質分析

4.1 影響半徑計算

選取本工程蘭村巖溶水水源地S1孔M1號井抽水試驗觀測記錄表內前300 min觀測數據并繪制水位過程線和水位恢復過程線，具體見圖1和圖2。

圖1 M1號井抽水試驗水位過程線

圖2 M1號井抽水試驗水位恢復過程線

本工程蘭村巖溶水水源地S1孔M1號井抽水試驗水位過程線(圖1)表明，試驗開始時水位下降迅速，到20 min后水位下降達到極低值35.53 m，之后的4 h內水位下降緩慢，降幅在10 cm范圍內變動，水位不斷趨于平穩狀態。

根據蘭村巖溶水水源地S1孔M1號井抽水試驗水位恢復過程線(圖2)變動趨勢，抽水試驗開始后10 min內該取水井水位迅速恢復，此后70 min水位逐漸趨于平穩狀態，共花費80 min的恢復時間，恢復時間短，說明區域地下水來水充足，水資源量豐富。

此外，蘭村巖溶水水源地S1孔M1號井抽水試驗涌水量為895 m3，水位降深1.64 m，抽水管半徑0.14 m，含水層厚25.0 m，考慮到 m1號井屬于單孔完整井，其滲透系數和影響半徑按下式計算：

(2)

(3)

式中：K為含水層滲透系數，m/d；q為水位降深取1.0 m時所對應的單位出水量，m2/d，取555.77 m2/d；M為含水層厚，m；r為抽水管半徑，m；s為水位降深，m；Q為涌水量，m3；R為影響半徑，m。

將本工程蘭村巖溶水水源地S1孔M1號井抽水試驗所得數據及工程實際數據代入式(2)和(3)并計算得，滲透系數為28.9 m/d，影響半徑為429.0 m。根據影響半徑經驗值[2]，可知其影響半徑為300 m～500 m，與計算結果較為吻合，計算結果較為合理。上述分析結果也表明，本工程取水影響論證范圍內降水補給豐富，地下水資源可開采規模較大，在影響半徑內水位變幅小。

4.2 開采后的水位變化

太原市通過嚴格審批泉域內取水許可，大力開展取水秩序整頓，有效規范了取用泉域水資源的行為。同時構建泉域水資源的監控系統，加強水資源費征收，鼓勵與支持企業進行節水改造，積極推進節水企業建設，關井壓采措施后，地下水位回升明顯，蘭村巖溶水水源地(S1孔)，7年地下水位共回升5.4 m，年均回升0.77 m；棗溝巖溶水水源地(G9孔)年均回升0.68 m；三給地壘巖溶水水源地(TS2孔)年均回升1.11 m；西張盆地區孔隙水水源地(Y82孔)年均回升3.88 m。蘭村泉域各水廠地下水水位變化見表1。

表1 蘭村泉域各水廠地下水水位變化統計表

由表1分析結果可以看出，本項目對地下水開采量較小，開采后地下水水位基本不會變化。

4.3 水質分析

2015年蘭村、棗溝、三給地壘3個地下水水源地共監測水質項目23項，分別為：pH、總硬度、鐵、錳、銅、鋅、氯化物、硫酸鹽、氟化物、氰化物、硒、氨氮、鉛、汞、鎘、六價鉻、砷、高錳酸鹽指數、硝酸鹽、亞硝酸鹽、揮發酚、陰離子表面活性劑、總大腸菌群。監測結果表明，各類污染物雖有檢出，但遠低于標準值，均符合《生活飲用水衛生標準》(GB 5749-2006)要求，無超標現象，主要指標基本穩定，蘭村水源地和三給地壘水源地水質屬優良水，棗溝水源地水質最優。

本次論證收集到了食品園區內步源堂保健品研發生產基地水源井水質化驗資料，水質評價標準采用《生活飲用水衛生標準》(GB 5749-2006)，評價方法采用單項評價指標法進行評價[3]。本次論證還收集到食品工業園區內山西寶迪農業科技有限公司水源井水質化驗資料，按照GB 5749-2006標準評價，單項指標全部合格，項目區奧陶系灰巖巖溶裂隙地下水各項監測指標均符合GB 5749-2006限值，能夠滿足生活用水要求。綜上所述，本區巖溶地下水水質較好，適合人類飲用，本項目利用當地巖溶地下水作為過渡供水水源，其水量、水質均有保障。

5 結論

在本文對陽曲縣食品工業園區生活供水工程項目地下水取水水源論證的基礎上，根據《2016年太原市水資源公報》，2016年陽曲縣地下水資源量為17411萬m3，實際開采量為1063.42萬m3，剩余水資源開采量為16347.58萬m3。說明論證范圍內地下水能夠保證和滿足本項目14.96萬m3/a的需水要求，可見，本項目取水水源方案與其所在區域水資源條件、開發利用情況相適應，且符合陽曲縣水資源規劃、配置和管理、保護要求，所制定的水資源開發利用方案切實可行。