太原市西张水源地水质分析与评价

姚少华

（太原供水集团有限公司水质监测中心 山西太原 030009）

近年来，太原市对生活饮用水的需求量不断增大。据太原供水集团有限公司供水量统计数据显示，2005年太原市日供水量首次突破50万t，2012年突破60万t。2016年，太原市平均日用水量约为62万t，单日最高量为67.7万t。2017年7月份，太原市用水量突破80万t，较平时增长了30%。自2014年起，太原市西张水源由原来的备用水源转为常规供水水源，承担起为太原市区供给部分生活饮用水的任务。因此对西张水源水质做系统分析评价有着十分重要的意义，可为太原市城市供水局部区域水质变化趋势预测、制定有效应对措施提供数据支持。

1 西张水源地概况

西张水源地位于太原市西北部西张村，水源为松散层孔隙水，下含水组含水层埋深50～120 m，富水性强，是西张水源的主要开采层位。设立西张村东北部、东南部带状区域为西张水源一级保护区，现拥有水源井40余眼。

2 西张水源地水质调查

2.1 水质调查内容

依据《地下水质量标准》（GB/T 14148-93）及太原市地下水主要水质特征，水质调查的内容分别为：总硬度、挥发酚、氰化物、砷、汞、铬（六价）、铁、锰、铅、高锰酸盐指数、硫酸盐、氟化物、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮等14项水质组分。

2.2 调查对象

根据西张水源地水源井分布及实际供水情况，确定24眼在用水源井作为调查对象，各水质组分分析数据由2016年至2017年对调查对象共12次水质监测数据取平均值得出。

3 水质评价程序

3.1 水质评价标准

依据《地下水质量标准》（GB/T14148-93）质量划分标准，I、II类主要反映地下水化学组分的天然背景含量，适用于各种用途；III类以人体健康基准值为依据，适用于集中式生活饮用水水源及工、农业用水；IV类以农业和工业用水为依据；V类不宜饮用，其他用水可根据使用目的选用。因此，以III类水作为此次评价标准。

3.2 水质评价方法

采用单项组分评价法和综合评价法，对调查对象做地下水水质分析评价。

3.2.1 单项组分评价

依据《地下水质量标准》（GB/T14148-93）所列分类指标，划分为5类，代号与类别代号相同，不同类别标准值相同时，从优不从劣。

例如：挥发酚类I、II类标准值均为0.001 mg/L，若某水源井挥发酚类项目分析结果为0.001 mg/L，应定为I类，Fi赋值为 0；不应定为 II类，Fi赋值为 1。

根据各水源井水质分析结果，确定单项组分评价分值Fi，单项组分评价分值见表1。

表1 单项组分评价分值Fi

3.2.2 综合评价

按式（1）和式（2）计算综合评价分值F。

式中：F——某水源井水质综合评价分值；

Fi——某水源井单项水质组分评价分值；

Fmax——某水源井各单项水质组分评价分值Fi的最大值；

n——某水源井水质组分项数，n＝14。

根据公式计算得出各水源井综合评价分值F，依据表2划分各水源井水质量级别。

表2 地下水质量综合评价标准

4 评价结果及影响预测评估

4.1 西张水源地水质评价结果

依据《地下水质量标准》（GB/T 14148-93）对24眼水源井水质进行分值评价，结果见表3，生成水质综合评价统计表4。

以1号井为例，2016年至2017年共对其监测12次，总硬度平均浓度为293.8 mg/L，地下水质量分类指标规定I类水标准为≤150 mg/L、II类水标准为≤300 mg/L、III类水标准为≤450 mg/L、IV类水标准为≤550 mg/L、V类水标准为＞550 mg/L，因此应归为II类，赋评价分值为1。其他水质组分评价分值赋值方法同上。

1号井共分析水质组分14项，即n=14；各单项水质组分评价分值见表 3，则，从而计算出1号井水质综合评价分值

表4 水质综合评价统计表

各水源井水质综合评价统计结果显示，西张水源地水质综合评价中水质良好级别出现率为95.8%，水质较差级别出现率为4.2%，水质优良、较好、极差级别出现率为0。其中，超III类水标准水质组分为锰、亚硝酸盐氮等；各水源井水质组分总硬度、挥发酚均在《地下水质量标准》（GB/T 14148-93）中III类水限值范围内，其余组分基本在I类、II类水限值范围内。

4.2 影响预测评估

西张地下水供给量对全市城市供水增量有较大贡献，在并网后可能会对相应供水区域的生活饮用水水质产生一定的影响，因此需要进行水质影响预测评估。

4.2.1 建立数学模型

假设生活饮用水在供给环节中各水质组分浓度无衰减，按式（3）计算混合后水中各水质组分浓度：

其中：ci——混合后水中化学成分i的浓度，mg/L；

c0——原城市供水中化学成分i的浓度，mg/L；

V0——原城市供水区域日供水量，m3；

c1——西张水源水中化学成分i的浓度，mg/L；

V1——西张水源水在区域日供水增量，m3。

4.2.2 评估结果

根据监测数据显示，西张某些水源井水质组分中锰、亚硝酸盐氮、总硬度浓度较高，据统计最高值可达到锰 0.215 mg/L、亚硝酸盐氮 0.038 mg/L、总硬度560.1mg/L，区域供水增量的变化比重会直接影响相应供水区域内各水质指标浓度水平，供水增量变化对水质指标浓度影响见评估表5。

表3 各水源井单项水质组分Fi的分析评价结果

以水质组分锰为例，某供水区域日供水量为V0，当西张某水源井供水增量为100%，即V1=V0时，c0=0.000 50 mg/L，c1=0.215 mg/L ，则

表5 西张水源地供水增量-区域供水水质指标浓度变化评估表

结果显示，若含有高浓度锰、亚硝酸盐氮、总硬度等水质组分的西张水源水供水增量大于100%时，锰、亚硝酸盐氮的含量显著升高至《地下水质量标准》（GB/T 14148-93）限值标准，总硬度含量接近限值标准，此时水烧开后产生碳酸钙碳酸镁沉淀明显增多，极大影响用户饮水体验。

5 结论及预防措施

由于部分水质组分含量很高，西张水源水并入供水管网后可能会引起区域供水水质明显变化，影响区域用户饮用水体验，为减少或避免此种不利影响，根据实际供水情况提出几点意见及预防措施：

1）掌握西张水源地供水区域范围、供给流向及供给水量；

2）加强对西张水源地水质监测，重点关注锰、亚硝酸盐氮、钙、镁、总硬度等水质指标变化；

3）对西张各水源井出水各项水质指标进行摸排，形成系统的数据资料，有效避免水质超标源水并入管网，影响水质。

目前，太原市城市供水形势严峻，城市需水量不断增加已成为必然趋势。加强对水源水质监测，准确掌握水源地水质数据，做好水源水质评估工作，对保障城市供水水质安全意义重大。