水文地質(zhì)知識(shí)在農(nóng)村供水規(guī)劃水源評(píng)價(jià)中應(yīng)用

汪啟飛

(遵義縣重點(diǎn)水源工程管理局，貴州 遵義 563000)

水文地質(zhì)知識(shí)在農(nóng)村供水規(guī)劃水源評(píng)價(jià)中應(yīng)用

汪啟飛

(遵義縣重點(diǎn)水源工程管理局，貴州 遵義 563000)

在農(nóng)村飲水安全工程水源規(guī)劃選址中，水源供水保證率、產(chǎn)水量、水源的類型、分布特征、補(bǔ)給條件等，都需進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查，理論計(jì)算和水源評(píng)價(jià)，如果是地下水，水源的水文地質(zhì)條件是規(guī)劃選址的前提和關(guān)鍵，為項(xiàng)目規(guī)劃建設(shè)提供有力的支撐。通過水文地質(zhì)知識(shí)充分論證地下水水源的供水能力，科學(xué)選擇飲水安全工程水源，達(dá)到了充分利用地表水、合理開發(fā)地下水的目的。

飲水安全；水源選擇；水文地質(zhì)論證；產(chǎn)水量；水源評(píng)價(jià)

0 前 言

《遵義縣“十一五”農(nóng)村飲水安全規(guī)劃》規(guī)劃團(tuán)田泉水為八里新村飲水安全工程取水水源，筆者運(yùn)用水文地質(zhì)知識(shí)對(duì)水源質(zhì)量及可靠性進(jìn)行論證，工程建成后水量穩(wěn)定性好，達(dá)到設(shè)計(jì)保證率的要求[1]。

1 工程概況

八里新村飲水安全工程規(guī)劃解決八里新村、新建、平橋、新合、光明、聯(lián)心、長(zhǎng)豐、長(zhǎng)征、后壩等8個(gè)村民組以及八里中學(xué)、小學(xué)、武警部隊(duì)等單位的用水，供水人現(xiàn)狀2800人，其中，當(dāng)?shù)鼐用?400人。

根據(jù)八里新村現(xiàn)狀人口和發(fā)展規(guī)劃，設(shè)計(jì)供水規(guī)模按2008—2018年發(fā)展規(guī)劃設(shè)計(jì)，即以2018作為設(shè)計(jì)水平年，根據(jù)調(diào)查常住居民670戶2400人，大牲畜780頭，武警部隊(duì)400人，火炮廠、永勝公司、鍋廠、煤交市場(chǎng)、養(yǎng)雞場(chǎng)、旭陽爐具公司總用水量200t。規(guī)劃年期末人口3104人。

根據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》，最高日居民生活用水定額為75～95L/(cap·d)，取90L/(cap·d)。公共建筑用水量按最高日生活用水量的15%，管網(wǎng)漏失水量和未預(yù)見水量按居民生活用水的10%～25%計(jì)，取15%，中小學(xué)無外區(qū)學(xué)生。其他用水量200t，計(jì)算供水區(qū)最高日總用水量563.16(T/d)。設(shè)計(jì)最高日供水總量按600t。

2 水源評(píng)價(jià)

水源評(píng)價(jià)主要包括4個(gè)方面：

2.1 水源地地質(zhì)概況

水源地地質(zhì)概況包括地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性3個(gè)部分：

2.1.1 地形地貌

經(jīng)實(shí)地踏勘、觀測(cè)，龍坑鎮(zhèn)八里新村飲水工程水源選在位于龍坑鎮(zhèn)八里村團(tuán)田處，該泉水屬于巖容管道水，出水高程888.0m，區(qū)內(nèi)地面溶溝、溶斗、溶洼，較發(fā)育，屬于巖溶地形，水源點(diǎn)南面是山間水平原，北面是層蠻疊障的山峰，地勢(shì)平緩，山坡坡角較小，最高高程1108.4m，最低高程900m，區(qū)內(nèi)地勢(shì)北高南低，森林植被覆蓋率高，該區(qū)屬中亞帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候，多年平均溫度15℃，歷史最高溫度36.7℃，最低溫度-5℃，年平均降雨量1034.8mm，相對(duì)溫度82%，年日照率28%，無霜期280d。

2.1.2 地質(zhì)構(gòu)造

經(jīng)實(shí)地走界踏勘，確定了水源的集雨面積邊界，左邊界區(qū)域范圍內(nèi)，地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，發(fā)育著兩條斷層。

其中一條斷層F1是張性斷層，走向北東向，傾角約50°，長(zhǎng)約為1.2km，斷層帶巖石破碎，在破碎帶邊緣發(fā)育著一些小褶皺，但斷層規(guī)模小，延伸范圍短，對(duì)地下水的補(bǔ)給、排泄無多大影響。

另一條斷層F2為壓性斷層，走向東北方，傾角約75°，斷層帶巖石破碎，但在斷層帶內(nèi)充填斷層泥以及存破碎物質(zhì)，其結(jié)構(gòu)緊密，故富水性弱，起阻水作用，且斷距小。因此，該斷層規(guī)模小，延伸范圍短，是一條阻水?dāng)鄬?，致使?duì)地下水的補(bǔ)給、排泄無影響。

2.1.3 地層巖性

團(tuán)田片區(qū)三疊系地層發(fā)育較完整，由老到新出露順序如下：

1)T1m(三疊系中統(tǒng)茅草鋪組)：灰白色、灰色、中厚層至塊狀灰?guī)r，間夾白云巖為含水巖組。

2)T2s(三疊系中統(tǒng)松子坎組)：紫紅色薄層頁巖、泥頁巖、砂質(zhì)葉巖。

3)T2sh(三疊系中統(tǒng)獅子山組)：灰白色、深灰色中厚層至厚層灰?guī)r及白云質(zhì)灰?guī)r，夾白云巖。

4)Q(第四系)：坡積，殘坡積，洪積的黏土。

2.2 水文地質(zhì)條件

水文地質(zhì)條件包括水源區(qū)巖溶發(fā)育特征、巖溶水的變化特征、隔水層及儲(chǔ)水邊界條件、地下水的補(bǔ)給、徑流、排泄條例4個(gè)部分：

2.2.1 水源區(qū)巖溶發(fā)育特征

三疊系中統(tǒng)松子坎組為地下水的隔水層，獅子山組為該地下水的主要含水層，該層巖性為可溶性的中厚層灰?guī)r，巖石走向北偏東110°，巖層平緩，傾角約為10°，層面裂隙，風(fēng)化裂隙發(fā)育，致使地表、地下兩個(gè)巖溶系統(tǒng)非常發(fā)育，地表在巖溶漏斗、巖溶洼地、溶洞、巖溶盆地等，同時(shí)在三疊系中流獅子山組內(nèi)發(fā)育著一些大小不一的裂隙通道、洞穴。

經(jīng)實(shí)地踏勘，在龍家埡口，水井灣等地巖溶漏斗直徑達(dá)30～50m，斷層形態(tài)呈橢圓形，這些巖溶漏斗、洼地的大量分布，使得山間裂隙泉點(diǎn)水，涌水量不大，是一種典型的山區(qū)巖溶管道水。

2.2.2 巖溶水的變化特征

巖溶水流態(tài)呈現(xiàn)層流、紊流并存，流動(dòng)方式為管流，其循環(huán)式經(jīng)過地表入滲，在經(jīng)可溶性巖體調(diào)節(jié)，最后經(jīng)過巖溶管道集中排泄出來，該區(qū)巖溶管道水分布不均勻，動(dòng)態(tài)不穩(wěn)定，流量、水位、水化學(xué)成分隨季節(jié)而變化，地表水和地下水轉(zhuǎn)換頻繁，地下水上有三疊系中統(tǒng)獅子山組的沉積巖，基巖上有第四系的坡積、殘坡積，洪積土層，是一種效益型的地下巖溶管道水。

2.2.3 隔水層及儲(chǔ)水邊界條件

三疊系中統(tǒng)松子坎組的紫紅色泥頁巖，北面侏羅系的砂巖、頁巖等倒密層積巖，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，巖石導(dǎo)輸流水的性能差，基本上無空隙、巖溶、溶隙，致使巖石不透水，是該地下水的良好隔水層，其接觸帶為T2sh含水層的儲(chǔ)水邊界。

2.2.4 地下水的補(bǔ)給、徑流、排泄條例

主要包括3個(gè)方面：

2.2.4.1 補(bǔ)給

T2sh含水層集雨面積達(dá)2km2集水面積區(qū)風(fēng)化裂隙、巖溶裂隙、巖溶洼地、巖溶漏斗非常發(fā)育，森林覆蓋率高，有利于該含水層的大氣降雨滲入補(bǔ)給，也是該儲(chǔ)水單元的主要補(bǔ)給方式，團(tuán)田片區(qū)無河流通過，即無河流補(bǔ)給，集雨面積區(qū)域內(nèi)僅有一個(gè)小型水庫(kù)(永紅水庫(kù))，距永洪不庫(kù)已有地質(zhì)資料，水庫(kù)有一個(gè)良好的隔水層，不可能發(fā)生滲漏補(bǔ)給地下水，即可能補(bǔ)給量是很小的，可以忽略不計(jì)，由于巖溶非常發(fā)育，水庫(kù)新層的集雨面積仍屬于地下水的積雨面積，所以，該巖溶管道水的補(bǔ)給是一種單一的天然降雨補(bǔ)給[2-4]。

2.2.4.2 徑流

含水層集雨面積區(qū)域內(nèi)風(fēng)化裂隙、巖溶裂隙、巖溶結(jié)地、巖溶漏斗非常發(fā)育，森林覆蓋率高，天然降雨產(chǎn)生的地表水經(jīng)裂隙入滲，通過三疊系中統(tǒng)獅子山組的灰?guī)r巖體調(diào)節(jié)，形成典型的巖溶管道水，受地形地貌、巖溶巖性、地質(zhì)構(gòu)造的控制，在灰?guī)r底部發(fā)育著許多大小不一的通道、洞穴、裂隙網(wǎng)，這些不均勻的水道，使巖溶水的運(yùn)動(dòng)條件格外復(fù)雜，造成了層流并存，有壓流與無壓流并存局面。

2.2.4.3 排泄

受地形、地質(zhì)構(gòu)造、儲(chǔ)水邊界條件的控制，區(qū)內(nèi)含水層是一種單一的天然降雨補(bǔ)給，不存在越流補(bǔ)給等其他補(bǔ)給方式。

T2sh可視為封閉的補(bǔ)給排泄系統(tǒng)，在洪水期，排泄主要在張口洞和團(tuán)田，張家門前887m高程外，其他時(shí)期都在團(tuán)田張家門前887m高程外以泉的形式集中排泄。

2.3 水資源評(píng)價(jià)

水資源評(píng)價(jià)主要包括水量評(píng)價(jià)和水質(zhì)評(píng)價(jià)2個(gè)部分：

2.3.1 水量評(píng)價(jià)

根據(jù)地質(zhì)條件，團(tuán)田地下巖溶管道水為一良好的儲(chǔ)水構(gòu)造，可滿足如下3個(gè)條件：

1)無地表河流、庫(kù)水等補(bǔ)給。

2)無區(qū)外層邊越流補(bǔ)給。

3)補(bǔ)給—徑流—排泄為一封閉巖溶水系統(tǒng)。

2.3.1.1 天然降雨補(bǔ)給量

根據(jù)集雨面積，天然降雨滲入補(bǔ)給，計(jì)算天然降雨補(bǔ)給量，計(jì)算公式為：

(1)

式中：Q為日平均天然補(bǔ)給量，m3/d；λ為多年平均年降雨量，mm；F為含水層的地下集雨面積，m2；a為滲入系數(shù)。

根據(jù)含水層邊界測(cè)得：F=2×106；多年平均降雨量λ=800(特干旱 )；滲入系數(shù)a=0.2，則：

Q補(bǔ)=876.71

2.3.1.2 徑流模數(shù)

徑流模數(shù)Me的計(jì)算公式為：

(2)

式中：Me為1km2里含水層分布面積地下水徑流量；Q為多年平均地下水流量，m3/s；F為含水層分布面積，km2。

(3)

式中：F為含水層分布面積，m2；λ為多年平均降雨量，mm；a為滲入系數(shù)。

則：Q=320000m3/s。

由此得：

Me=5.07L/S·km2。

2.3.1.3 徑流量

徑流量Q徑的計(jì)算公式為：

Q徑=F·3600×24·Me×1/1000

(4)

式中：Me為1km2含水層分布面積地下水徑流率，L/S·Km2；F為含水層分布面積。

則：Q徑=876.1m3/d。

2.3.1.4 日平均排泄量

根據(jù)觀測(cè)資料求取日平均排泄量Q排(m3/d)

(5)

式中：Q排為日平均排泄量，m3/d；q為觀測(cè)涌水量，L/S。根據(jù)現(xiàn)有觀測(cè)資料，qmax=30.1；qmin=10；q一般=14.2。則：qmax=2600.6m3/d；qmin=864m3/d；q一般=1226.8m3/d。

由以上計(jì)算可看出：Q補(bǔ)≈Q徑≈Q排，即補(bǔ)給≈徑流≈排泄，說明假設(shè)理論條件成立，估算可靠。Q排的計(jì)算成果也說明了地下水的動(dòng)態(tài)變化明顯，是由于該片區(qū)風(fēng)化裂隙、巖溶裂隙、巖溶漏斗、節(jié)理發(fā)育，徑流暢通等因素所致，因而受天然降水量影響大，是一種氣象型的巖溶水。

但最枯流量≥864m3/d，且在最枯流量期間不存在農(nóng)灌供水矛盾，其水量能滿足八里新村供水量要求，所以，該水源能作為龍坑鎮(zhèn)八里新村安全飲水的供水水源[5]。

2.3.2 水質(zhì)評(píng)價(jià)

在測(cè)區(qū)內(nèi)，巖溶管道與地表巖溶結(jié)地、巖溶漏斗連通，導(dǎo)致在洪水期及豐水季節(jié)水質(zhì)渾濁，濁度嚴(yán)重超標(biāo)不能使用，必須凈化處理，但在枯水期，渾濁度符合飲用水要求，無需進(jìn)行凈化處理。

枯水期原水送檢項(xiàng)目27項(xiàng)，除細(xì)菌總數(shù)超標(biāo)外，檢測(cè)結(jié)果其他各項(xiàng)，均滿足生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)GH5749—2006生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，但水樣檢測(cè)時(shí)值枯水期，豐水期濁度會(huì)增加，設(shè)計(jì)還是考慮過濾和消毒殺菌處理[6-8]。

3 規(guī)劃結(jié)論

該工程于2010年10月年建成運(yùn)行，實(shí)際供水量達(dá)800m3/d，供水保證率95%，水量穩(wěn)定，運(yùn)行良好，效益明顯。

[1]張人權(quán)，梁杏，靳孟貴.可持續(xù)發(fā)展理念下的水文地質(zhì)與環(huán)境地質(zhì)工作[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2004(01)：82-86.

[2]黃金書，陶月贊.平原地區(qū)農(nóng)村供水規(guī)模的規(guī)化[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2009，32(07)：56-60.

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[8]仲淑梅，張華嵩，武秀英.農(nóng)村供水工程可持續(xù)運(yùn)行存在的主要問題及解決措施[J].黑龍江水利科技，2013，41(01)：81-82.

1007-7596(2014)01-0151-03

2013-11-21

汪啟飛(1973-)，男，貴州遵義人，工程師，工作方向?yàn)樗呐c工程地質(zhì)。

S271

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