义县应急水源建设项目取水水源合理性分析

赵连学（辽宁省盘锦水文局，辽宁盘锦124013）



义县应急水源建设项目取水水源合理性分析

赵连学
（辽宁省盘锦水文局，辽宁盘锦124013）

［摘 要］为充分保证义县城区供水，需规划建设应急备用水源。根据项目实施方案，该工程主体为直径8 m大口井1眼,补水渗渠765 m，泵房一座。通过对建设项目地区水文地质条件、论证范围水均衡、取水建筑物设计及水质等计算分析，得出了建设项目取水可行结论。

［关键词］应急水源；水均衡；出水能力；取水水质

1 概 况

义县自来水公司原有水源井取水能力下降，导致义县城区供水保证程度降低，新建水源井1眼及配套工程，作为义县城区的应急供水水源。建设项目的供水对象为义县城区的生活和工业用水，符合取水河段的水功能区划。

根据项目建设方案，在义县城关乡九佛堂石窟处的大凌河南岸，新建直径8 m大口井1眼,补水渗渠765 m，泵房1座，提水水泵4台（2用2备），配套建设供电等基础设施。

取水方案为垂直河道修建765 m长的地下渗渠，渗渠影响范围内的地下水和地表水经含水层入渗至渗渠中后，汇流至岸边的直径8 m大口井中，在井中利用水泵取水，通过输水管线泵送至5.75 km处的义县自来水公司水厂，处理后为义县城区提供生活和生产用水。

2 水文地质条件分析

2.1 地 层

建设项目所处的义县地区，区域属于华北地层区，除了缺失上奥陶统、志留系、泥盆系、下石炭统、上白垩统外，其余各时代地层皆有不同程度发育，晚元古代和古生代地层尤为发育。

建设项目所在区域的第四系较为发育，沿大凌河河谷及两岸大面积分布，由全新统冲洪积的亚粘土、细砂、中粗砂和砂砾石组成，分布连续，但厚度一般较薄，在2～8 m之间。

2.2 构 造

义县地区褶皱构造发育。建设项目水源地所在的阜新—义县盆地，是燕山二期形成的北西向褶皱构造盆地。在该盆地的西北，为大柳河沟构造带的大柳河沟背斜，东南为医巫闾山构造带。

区域主要为中生界晚期地层，形成较晚，地表可见的断裂构造不发育，仅在距项目区较远的北侧发育有三组断层。

2.3 水文地质条件

区内地下水按赋存条件不同可分为松散岩类孔隙水、碎屑岩类裂隙孔隙水、基岩类裂隙水。地下水的补给、径流、排泄，主要受地形、地貌等因素的影响和控制，各地段、不同类型的地下水运动方式有明显的差异。

大气降水降落到地面后，入渗至第四系松散堆积物中，形成松散岩类孔隙水；碎屑岩类分布区，表层松散岩类孔隙水和降水入渗到风化裂隙、构造裂隙和孔隙中，形成碎屑岩类裂隙孔隙水，基岩分布区的降水和表层地下水的入渗，形成基岩类裂隙水。

受地形和地貌控制，地下水向沟谷等低洼处径流，汇流至河谷两侧的含水层中，通过潜水蒸发、人工开采和汇入河流等方式进行排泄。

径流过程中，在裂隙、溶隙和节理发育的层位和部位，在第四系含水层中，形成具有开发利用价值的地下水富集区。

2.4 水源区水文地质条件分析

水源井所在的大凌河一级阶地，表层为0～4 m的亚粘土；下部为全新统细砂、中砂和中砂含砾、砾砂卵石组成和含水层，结构松散，具有一定的分选性，上细下粗，底部为砾卵石层，厚度4～8 m；含水层下部为太古界基岩。

该区地下水位埋深在2～4 m，天然状态下，地下水位变幅在1 m左右。

根据抽水试验资料，此区的单井涌水量一般在2 000～3000 m3/d，渗透系数75～300 m/d，影响半径100～500 m，属地下水开采条件良好区。但因含水层较薄，只有4～8 m，导致地下水调蓄能力不足，无法满足规模性的持续开采要求。

为满足规模性的持续开采要求，区域地下水开采井一般采用井渠联合的方式，即在岸边修建大口集水井,垂直或平行河道修建地下渗渠，通过渗渠汇集影响范围内的地下水和入渗的地表水，汇流至岸边的大口井中。

3 取水水源论证范围水均衡分析

3.1 区域地下水资源状况

根据区域的水文地质条件和地下水资源开发利用调查资料，以义县大凌河河谷平原区为此次取水水源论证范围。范围包括北起高台子的细河河谷区，南至张家堡的大凌河河谷区，西至头道河子河夹心村，总面积393 km2。

经计算，在不考虑大凌河表水补给的条件下，义县大凌河河谷平原区多年平均降水入渗补给量为4 203万m3，山前侧向补给量为2 053万m3，地表水灌溉入渗补给量为29万m3，井灌回归补给量为465万m3。多年平均地下水总补给量为6 750 万m3，地下水资源量为6 286万m3。

3.2 地下水补排均衡分析

根据调查资料，现状水平年(选取2012—2014年的平均用水情况做为现状水平年的用水量)，义县大凌河河谷平原区地下水开发利用量为4 401 万m3，开采情况见表1。

表1 义县大凌河河谷平原区现状年地下水开采情况表 万m3

在区域的地下水开采量中，义县自来水公司的575万m3和阜新凌河水源的1 316万m3开采量，合计1 891万m3开采量，均为采用大口井结合渗渠的方式进行，河道入渗补给量可以占到其开采量的40%～60%。按河道入渗补给量占40%进行计算，河水补给量为756万m3，实际开采的地下水量为1135万m3。

综上，现状水平年，义县大凌河河谷平原区地下水资源的实际开发利用量为3 645万m3，为区域多年平均地下水总补给量54.0%，地下水资源量的58.0%。

根据建设项目规划，新建的取水设施为义县自来水公司的应急备用水源，即使按新增2 950 m3/d开采量计算，实际地下水新增开采量64.6万m3/年（按新增取水量107.7万m3/年的60%），为区域多年平均地下水资源的10%左右，区域的地下水资源开发利用程度提高至68.0%。

根据上述计算结果，多年平均条件下，区域地下水资源可以满足现状及新增开采量的需要。

3.3 地表水补给能力分析

区域现状傍河开采量1 891万m3/年（包括义县自来水公司575万m3/年和阜新市凌河水源1 316万m3/年），按袭夺河水最大比例60%计算，两处水源地所需的地表水量为0.360 m3/s，阜新市凌河水源所需的地表水量为0.250 m3/s。

根据义县站2011—2013年月平均实测径流量情况，义县水文站断面的大凌河实测流量只有2013年2月份的0.300 m3/s,接近阜新市凌河水源所需的地表水量（0.250 m3/s），其他月份均大于所需的0.250 m3/s水量要求。

建设项目傍河开采量107.7万m3/年，全部按新增、按袭夺河水最大比例60%计算，所需的地表水量为0.020 m3/s。按2013年最枯月份计算，义县水文站断面径流量将减少至0.280 m3/s，在不考虑细河补给水量的条件下，也可以满足阜新市凌河水源的补给需要。

4 取水构筑物设计可行性分析

根据建设方案，项目的建设内容包括：在义县城关乡九佛堂石窟处的大凌河南岸，新建直径8 m大口井1眼,补水渗渠765 m，泵房1座，提水水泵4台（2用2备），配套建设供电等基础设施。取水方式为地下渗渠影响范围内的地下水和地表水，经含水层入渗至渗渠中后，汇流至岸边的直径8 m大口井中，在井中利用水泵取水。

4.1 大口井出水能力计算

根据《义县应急水源建设项目实施方案》，大口井采用圆形，井径8 m，采用钢筋混凝土结构，静水位5 m，最大降深10 m，设计井壁管长度20.5 m，井口高于地面0.5 m，井壁进水孔采用水平孔，孔直径200mm，孔隙率15%。

根据水源区水文地质条件，按照上述设计该大口井应为潜水完整井，采用公式式中：Q井——大口井出水量，m3/d；K——渗透系数，取用值为75 m/d；H——潜水含水层厚度，取用值为6 m；S——水位降深，取用值为设计降深5 m；R——影响半径，取用值为500 m；r——井半径，取用值为设计值4 m。

计算得：Q井=1 715 m3/d。

4.2 渗渠集水能力分析

义县应急水源建设项目实施方案中，渗渠集水管采用水平布置方式，设计选用直径为D=1.0 m的水平集水管，选择765 m作为水平集水管的设计长度。埋设中的开挖设计为，开挖断面分两级开挖，第一级在粗圆砾石中开挖高3 m，下底2.2 m，上底4 m；第二级在河床内开挖高5 m，下底6 m，上底12 m。

根据水源区水文地质条件，按照上述设计，大部分集水管应铺设在基岩之上，为完整式渗渠。据了解，渗渠集水管的实际布置方式为斜交河床，采用公式：

式中：Q渠——渗渠出水量，m3/d；L——渗渠长度，取用值为设计765 m；K——渗透系数，取用值为75 m/d；H——潜水含水层厚度，取用值为6 m；R——影响半径，取用值为500 m。

计算得：Q渠=3 759 m3/d。

4.3 总出水量

根据以上计算结果，水源工程的总出水能力Q= Q井+Q渠=1 715+3 759=5 474 m3/d，大于建设项目的设计取水量2 950 m3/d。

5 地下水水质分析

2014年9月，义县自来水公司委托义县疾病预防控制中心对现有的八里堡水源井、2号水源井、3号水源井的原水和净水厂的出厂水进行了检测。所检测的30项水质常规指标均符合GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》。

建设项目所规划建设的水源井，位于上述3眼水源井附近的上游。通过对欲建水源区的实地调查，未见能对水源区造成污染的污染源存在。建设项目取水水源的常规水质指标可以满足生活饮用水卫生标准。

［中图分类号］TV67

［文献标识码］A

［文章编号］1002－0624（2016）06－0040－03

[收稿日期]2015-10-11