米脂縣榆林溝水源地供水模式研究

崔虎群，張晨招，張智印，蘇 賀

(西北大學(xué) 地質(zhì)系，陜西 西安710069)

伴隨米脂縣城區(qū)以及工業(yè)園區(qū)鹽化工業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈工程的建設(shè)，米脂縣人口數(shù)量將會(huì)有很大幅度的增加，城區(qū)用水需求也會(huì)急劇增長。目前，米脂縣城區(qū)的供水水源全部來源于無定河畔的滲管、廊道集水工程，無定河河水流量減小，將會(huì)影響到城區(qū)水源井的供水量，而且河水一旦遭受污染，將會(huì)嚴(yán)重威脅城區(qū)供水水源井的原水質(zhì)量。因此，在城區(qū)附近尋找地下水應(yīng)急水源是當(dāng)務(wù)之急。榆林溝水源地距離城區(qū)較近，溝谷內(nèi)建有榆林溝水庫，可利用地下取水工程激發(fā)庫水的入滲補(bǔ)給，采用滲流井取水工程最大限度地將榆林溝庫水轉(zhuǎn)化為地下水，并通過取水工程使庫水得以充分利用，對滿足米脂縣城區(qū)應(yīng)急供水需求具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 水資源條件

榆林溝水源地第四系沖洪積粉砂層與三疊系砂泥巖中-強(qiáng)風(fēng)化帶構(gòu)成了具有雙層介質(zhì)結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一的潛水含水層(簡稱孔隙—裂隙潛水含水層)，據(jù)鉆孔抽水資料，水位埋深3.6～6.0 m，含水層厚度3.3～12.3 m，水源地含水層厚度薄，單井涌水量多小于100 m3/d，不適宜采用管井集中開采。榆林溝流域面積65.59 km2，多年平均徑流量為 345.4×104m3，可作為米脂縣城區(qū)應(yīng)急供水的水源地。

2 滲流井工程設(shè)置

滲流井工程由主井、平巷、硐室、輻射井等部分組成［1］，是一個(gè)地下集水的系統(tǒng)工程。滲流井工程設(shè)置詳見圖1。

主井布設(shè)于水庫西岸的一級(jí)階地區(qū)，為倒截錐圓筒形，井深25 m、凈徑3 m。土層段被覆厚度0.4 m，為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu);基巖段被覆厚度0.3 m，為素混凝結(jié)構(gòu)。

平巷在主井22 m深度處開口，并向水庫方向開拓30 m后，再沿水庫縱向向下游方向延伸70 m，平巷總長度為100 m。平巷為馬蹄形(拱頂直墻式)結(jié)構(gòu)，平巷高度1.8 m、底寬1.8 m，為裸壁結(jié)構(gòu)。

輻射井布設(shè)于平巷轉(zhuǎn)彎與端部處設(shè)置的硐室內(nèi)。硐室呈方形，長×寬×高為3×3×2 m，為裸壁結(jié)構(gòu);輻射孔單根長度20～50 m，輻射孔數(shù)約為80孔，輻射孔總進(jìn)尺約2 500 m。

圖1 滲流井工程平面布設(shè)圖

3 滲流井取水量的計(jì)算分析［2］

水源地的取水工程擬采用滲流井取水方式。滲流井按80個(gè)輻射孔設(shè)置，輻射孔出水量按上海市政工程設(shè)計(jì)院編寫的《給水排水設(shè)計(jì)手冊(三)》(中國建筑工業(yè)出版社，1986年)［3］所推薦的公式進(jìn)行估算:

式中:Q為輻射孔總出水量(m3/d);ψ為輻射孔互阻系數(shù)(取ψ=0.8);n為輻射孔個(gè)數(shù)(n=80);q為單個(gè)輻射孔出水量(m3/d);K為滲透系數(shù)(m/d)(取混合含水層滲透系數(shù)的最小值K=0.55 m/d);s為抽水井動(dòng)水位與庫水位的垂直距離(m)(取s=8 m);L為輻射孔有效長度(m)(取L=6 m);N0為綜合影響系數(shù);d為輻射孔孔徑(m)(b=0.612 5 d，取d=91 mm);M為庫底至含水層底板的距離(m)(取M=8 m);Z0為庫底至輻射孔頂端的距 (下轉(zhuǎn)第57頁)離(m)(取 Z0=2 m)。

依據(jù)上述公式，估算得水源地滲流井單個(gè)輻射孔的出水量q=40.6 m3/d，滲流井全部輻射孔的出水量Q=2 598 m3/d。

考慮到庫底淤泥的影響，對估算的滲流井出水量乘以庫底淤泥淤塞系數(shù)γ加以校正，取淤塞系數(shù)γ=0.8，校正后的滲流井輻射孔出水量為Q=2 000 m3/d。

4 滲流井取水量保證程度論證

榆林溝水源地的滲流井輻射孔出水量估算結(jié)果Q=2 000 m3/d，是在榆林溝水庫按現(xiàn)狀庫水分布面積求得的，庫水面積是靠壩址以上的流域來水量保證的。榆林溝多年平均年徑流量為345.4×104m3，平均日徑流量為9 463 m3，日徑流量為滲流井輻射孔日出水量的4.5倍，從年平衡看水庫來水量能夠保證滲流井的輻射孔出水量2 000 m3/d;榆林溝水庫總庫容1 071×104m3，滯洪庫容280×104m3，目前已淤積680×104m3，有效庫容還剩余111×104m3，如按有效庫容的1/5蓄水，則庫水儲(chǔ)存量22×104m3，也能夠維持約100 d的滲流井輻射孔出水量2 000 m3/d。

水源地的滲流井取水量由主井出水量和輻射孔出水量兩部分組成，如果將輻射孔的出水量2000m3/d作為滲流井的取水量，則主井出水量即為滲流井取水量的安全儲(chǔ)備水量，所以滲流井取水量確定為2 000 m3/d，從滲流井工程的總出水能力來看也是有保障的。

5 結(jié)語

榆林溝水源地在正常來水條件下采用滲流井供水模式是適用的，可供水量為2000 m3/d，有效地解決米脂縣城區(qū)應(yīng)急時(shí)的需水量，同時(shí)該供水模式對同類型區(qū)域(黃土高原地區(qū))具有重要推廣應(yīng)用價(jià)值［4］。

［1］王瑋.滲流井取水計(jì)算模型及其應(yīng)用［M］.西安:陜西科學(xué)技術(shù)出版社.2010.

［2］王瑋，張戈，趙如新.滲流井取水工程出水量計(jì)算［J］.地下水.2004，(4):41-43.

［3］上海市政工程設(shè)計(jì)院.給水排水設(shè)計(jì)手冊(三)［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社.1986.

［4］康衛(wèi)東，曹珍珍，宋壽鵬，王潤蘭，張晨招，崔虎群，朱亮.米脂縣張家灣水源地滲渠與水庫聯(lián)合調(diào)配供水模式研究［J］.地下水.2011 33(2):141-143.