大石橋市政水源供水潛力分析

湯玉福

(遼寧省營(yíng)口水文局，遼寧 營(yíng)口 115000)

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大石橋市政水源供水潛力分析

湯玉福

(遼寧省營(yíng)口水文局，遼寧 營(yíng)口 115000)

摘要：大石橋市隸屬于遼寧省營(yíng)口市，位于營(yíng)口市的北部，遼河下游左岸，大石橋市政水源由一、二水源組成，是大石橋市主要的供水水源之一。一水源供水量2.06 萬(wàn) t/d，二水源供水量2.18 萬(wàn) t/d。文章利用水源地水文地質(zhì)條件、區(qū)域用水情況和現(xiàn)狀水源地開(kāi)采量對(duì)大石橋市政水源進(jìn)行安全性評(píng)價(jià)，證明大石橋地下水源評(píng)價(jià)區(qū)屬于水量安全水源地，對(duì)構(gòu)建城市水資源戰(zhàn)略儲(chǔ)備體系，保障城市供水安全具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：大石橋市；市政水源；地下水；供水潛力；評(píng)價(jià)

1水源地概況

大石橋市隸屬遼寧省營(yíng)口市，位于營(yíng)口市的北部，遼河下游左岸。地處E122°05′至123°00′，N40°19′至40°56′?，F(xiàn)轄18個(gè)鎮(zhèn)，19個(gè)居民委員會(huì)，252個(gè)行政村，總?cè)丝?2萬(wàn)，其中城鎮(zhèn)人口17萬(wàn)。大石橋市一水源始建于1970年，位于大石橋市金屯辦事處。供水區(qū)域主要是大石橋市城區(qū)及金屯辦事處部分村屯?，F(xiàn)有開(kāi)采井11眼，備用井1眼。配套深井泵房12座，井深60～70m不等，口徑260 mm。日供水量2.06 萬(wàn) t。

大石橋市二水源始建于1978年，位于大石橋市橋臺(tái)鋪村。供水區(qū)域主要是大石橋市城區(qū)、百寨辦事處及永安鎮(zhèn)部分村屯?，F(xiàn)有開(kāi)采井11眼，備用井1眼。配套深井泵房12座，井深60～70 m不等，口徑260 mm。日供水量2.18 萬(wàn) t。

2水文氣象

全市地處南溫帶亞濕潤(rùn)區(qū)內(nèi)，屬于北溫帶屬暖溫帶季風(fēng)氣候，全年光照充足，四季分明，雨量適中，海陸氣候兼有，年平均氣溫在8~9 ℃，1月平均氣溫-10.6 ℃，最低氣溫-30 ℃；7月平均氣溫24.6 ℃，最高氣溫35 ℃。平均日照為2500~2 800 h，無(wú)霜期為151~168 d。無(wú)霜期175 d左右。

主要河流除西部邊境的大遼河外，境內(nèi)還有勞動(dòng)河、青天河、大清河(上游)大旱河、淤泥河等27條河流，河流總長(zhǎng)度578 km，流域面積532.3 km2。多年平均降雨量為682.3 mm，時(shí)空分布不均，多集中在7、8月份，約占年降水量的56%。多年平均徑流量為2.6563 億 m3，折合徑流深164.17 mm。

3水文地質(zhì)條件

3.1　區(qū)域地貌組成

該區(qū)域地貌屬于山前沖洪積盆地近邊緣區(qū)。地表較平坦，標(biāo)高約15m。地下水的賦存主要受山前沖積扇及古河道的發(fā)育歷史所控制。第四紀(jì)地層由黏土和沙礫石組成，總厚度約40m。西南厚度大，東北厚度小，有沖積洪積和殘積物。根據(jù)第四紀(jì)地質(zhì)時(shí)代不同，地層巖性的不同，將第四紀(jì)地層分為3大層次：

1)第1層由第四紀(jì)沖洪積黏土組成，主要為灰黃色亞黏土和輕亞黏土及淤泥質(zhì)亞黏土。層底埋深38m，土質(zhì)較純，除淺部含少量淺層滯水外基本不含水，屬良好的隔水層。

2)第2層沖洪積粗砂、礫石組成，以粗砂為主，礫石約占20%，顆粒成分由石英、長(zhǎng)石和大理石碎屑組成，磨圓程度較差分選性不好。層底埋深44m，層厚6m，是良好的含水層，富含空隙承壓水、承壓水頭埋深<13m，水質(zhì)良好。

3)第3層由前震旦系大石橋組的白云石大理巖組成，巖石風(fēng)化較強(qiáng)烈，形成了風(fēng)化裂隙和基巖裂隙蓄水構(gòu)造。該層富水性較弱，水質(zhì)良好。

3.2　區(qū)域地貌單元地表組成

該地貌單元地勢(shì)寬闊平坦，呈微波狀起伏，略向前緣傾斜，地面坡降1.2‰左右，海拔標(biāo)高為5～10m，其上有零星分布的集水洼地。地表巖性主要為：①粉質(zhì)黏土；②淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土；③下伏有中更新世、晚更新世兩個(gè)較大的沖洪積扇，其中：

1)中更新世沖洪積扇分布面積較小，被上覆晚更新世沖洪積所覆蓋，但它們的結(jié)構(gòu)均為從后緣向前緣顆粒逐漸變細(xì)，層次變多，厚度變大，而且兩者之間沒(méi)有明顯界限。

2)太子河沖積平原分布于本區(qū)的西部及南部，為區(qū)內(nèi)主要地貌單元之一，分布面積144 km2，占該區(qū)總面積的一半以上。

3)該地貌單元地勢(shì)平坦開(kāi)闊，地面坡降較小，多在0.5%左右，稍向南西傾斜，海拔標(biāo)高多在2～4m，其上洼地、水塘星羅棋布。

4)地表巖性以粉質(zhì)黏土為主，下部為一套厚度較大的河流沖積相沉積，并有海相及三角洲相沉積穿插其中。

5)東部與沖洪積傾斜平原的前緣相接，并與其巖性及地層結(jié)構(gòu)較相近。

3.3　區(qū)域含水層組成

該區(qū)主要含水層為第四系承壓含水層，巖性以細(xì)砂、中粗砂含礫石為主。其富水性主要受含水層的顆粒組成、厚度及埋藏條件控制。按其形成條件及地下水類(lèi)型可將分為兩個(gè)區(qū)，即強(qiáng)富水的潛水—微承壓水區(qū)和較強(qiáng)富水的承壓水區(qū)。

3.3.1富強(qiáng)水區(qū)潛水

強(qiáng)富水的潛水—微承壓水區(qū)由第四系全新統(tǒng)及上更新統(tǒng)的砂類(lèi)土構(gòu)成其主要含水層，共由2部分組成：

1)上部為全更新統(tǒng)的中細(xì)砂(局部夾黏土透鏡體)含水層，厚2～9m，分布不穩(wěn)定，上覆4～9m左右的粉質(zhì)黏土。

2)下部為上更新統(tǒng)的中粗砂含礫石層，含水層累計(jì)厚度約31.5～34m,其間被數(shù)層粉質(zhì)黏土分隔。含水層頂板埋深為30～40m，地下水埋深3～10m。

3.3.2較強(qiáng)富水的承壓水

較強(qiáng)富水的承壓水區(qū)由海城河八里河沖洪積扇前緣的砂類(lèi)土構(gòu)成其主要含水巖組。含水巖組分為2部分：

1)上部為全新統(tǒng)的中細(xì)砂含水層，局部夾黏土透鏡體，厚10～18m，上覆6～15m左右的粉質(zhì)黏土。

2)下部為上更新統(tǒng)的中粗砂、中細(xì)砂含礫石含水層，含水層累計(jì)厚度約51～56m,由南向北或由東向西含水層厚度增大，頂板埋深亦循此規(guī)律，由30m增大到55m左右。

3)含水層之間被數(shù)層粉質(zhì)黏土分隔，其分隔層厚度分布不均，為315m。地下水埋深一般為2～9m。

本區(qū)地下水補(bǔ)給主要以基巖裂隙水側(cè)向補(bǔ)給為主。地下水的排泄主要以人工開(kāi)采方式和地下徑流方式進(jìn)行排泄。

4水源地補(bǔ)給量計(jì)算

開(kāi)采條件下補(bǔ)給量的計(jì)算主要有側(cè)向地下徑流補(bǔ)給量Q側(cè)和越流補(bǔ)給量Q越2個(gè)部分，計(jì)算公式為：

Q補(bǔ)=Q側(cè)+Q越

(1)

式中：Q補(bǔ)為開(kāi)采條件下的補(bǔ)給量，m3/d；Q側(cè)為開(kāi)采漏斗周邊地下徑流補(bǔ)給量，m3/d；Q越為鄰層(開(kāi)采層的上層或下層)含水層對(duì)開(kāi)采含水層的越流補(bǔ)給量(m3/d)。

4.1　開(kāi)采條件下的側(cè)向地下徑流補(bǔ)給量Q側(cè)

側(cè)向地下徑流補(bǔ)給量可采用剖面法利用達(dá)西公式計(jì)算，計(jì)算公式為：

Q側(cè)=k×I×B×H

(1)

式中：k為滲透系數(shù)，m/d；I為開(kāi)采條件下的地下水水力坡度(無(wú)量綱)；B為斷面寬度，m；H為含水層平均厚度，m。

表1　開(kāi)采條件下的側(cè)向地下徑流補(bǔ)給量計(jì)算表

4.2　越流補(bǔ)給量Q越

越流補(bǔ)給量的計(jì)算可根據(jù)開(kāi)采漏斗的平均水位同承壓水頭(或水位)之差計(jì)算，計(jì)算公式為：

Q越=K上×F×(H上-hc)/M上

(2)

式中：K上為開(kāi)采層上部弱透水層的垂直滲透系數(shù)，m/d；H上為開(kāi)采層上部相鄰含水層的水位，m；hc為開(kāi)采漏斗的平均水位，m；M上為開(kāi)采層上部弱透水層的厚度，m；F為開(kāi)采層開(kāi)采漏斗的面積，m2。

表2　開(kāi)采條件下的地下水越流補(bǔ)給量計(jì)算表

開(kāi)采條件下的補(bǔ)給量組成為Q補(bǔ)=Q側(cè)+Q越

Q補(bǔ)=1345+1082=2427萬(wàn)m3/a。

本區(qū)地下水年補(bǔ)給量為2 427 萬(wàn) m3，實(shí)際年開(kāi)采量為2 172 萬(wàn) m3，可以滿足該區(qū)的供水需求。

5水源地水量安全性評(píng)價(jià)

地下水源地水量安全性評(píng)價(jià)采用供水率和開(kāi)采率兩項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)。

供水率是表征含水層供水能力的指標(biāo)，以地下水源地的現(xiàn)狀供水能力/該地下水源地的設(shè)計(jì)供水能力的比值*100來(lái)進(jìn)行計(jì)算。

開(kāi)采率是表征地下水量保證程度的指標(biāo)，以地下水源地的實(shí)際開(kāi)采量/該地下水源區(qū)的地下水總補(bǔ)給量*100來(lái)進(jìn)行計(jì)算。

表3　地下水源地水量安全評(píng)價(jià)指數(shù)表

評(píng)價(jià)指數(shù)1代表水量安全水源地，2代表水量合格水源地，3代表水量不安全水源地，4代表水量不合格水源地。應(yīng)采用上述2個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)中指數(shù)最大的為評(píng)價(jià)結(jié)果。

經(jīng)計(jì)算，大石橋市地下水水源評(píng)價(jià)區(qū)地下水源地的供水率為：

2460/1668×100=147.5%

經(jīng)計(jì)算，大石橋市地下水水源評(píng)價(jià)區(qū)地下水源地的開(kāi)采率為：

2172/2427×100=89.4%

根據(jù)表3地下水源地安全評(píng)價(jià)指數(shù)判斷：大石橋市地下水水源評(píng)價(jià)區(qū)以供水率指標(biāo)判斷為1屬于水量安全水源地，以開(kāi)采率指標(biāo)判斷為2屬于水量合格水源地。

故大石橋市地下水水源評(píng)價(jià)區(qū)屬于水量安全水源地。

6結(jié)語(yǔ)

大石橋市政水源是大石橋市主要供水水源，為保障城市供水安全，利用水源地水文地質(zhì)條件、區(qū)域用水情況和現(xiàn)狀水源地開(kāi)采量對(duì)大石橋市政水源進(jìn)行安全性評(píng)價(jià)，對(duì)構(gòu)建城市水資源戰(zhàn)略儲(chǔ)備體系，保障城市供水安全具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

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[作者簡(jiǎn)介]湯玉福(1962-)，男，云南大理人，高級(jí)工程師，從事水文水資源管理工作。

[收稿日期]2015-06-28

中圖分類(lèi)號(hào)：P641.8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1007-7596(2015)09-0050-03