某工程水源地開采對(duì)區(qū)域水環(huán)境影響評(píng)價(jià)分析

王曉霞，田啟明

(西北電力設(shè)計(jì)院，陜西 西安710032)

某工程原擬采用蒲城縣袁家坡～蘇家河地區(qū)的奧灰?guī)r溶水作為供水水源。從節(jié)約用水、保護(hù)環(huán)境、確保工程長(zhǎng)期、經(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)行的目標(biāo)出發(fā)，設(shè)計(jì)采用空冷機(jī)組并采取了先進(jìn)節(jié)水工藝、回收處理及重復(fù)利用等多項(xiàng)節(jié)水措施，使本工程的夏季最大用水量節(jié)約至610 m3/h(0.169 m3/s)，平均用水量節(jié)約至596 m3/h(0.166 m3/s)。經(jīng)上世紀(jì)80年水源地勘探及后來(lái)的補(bǔ)充調(diào)查評(píng)價(jià)計(jì)算，袁家坡水源地巖溶水可開采量為14.64×104m3/d，扣除現(xiàn)狀開采量后，尚余 11.14×104m3/d(1.29 m3/s)，大于工程最大用水量1.464×104m3/d(0.169 m3/s)。但由于上個(gè)世紀(jì)九十年代以來(lái)，氣候干旱，降水量減少，加上沿洛河流域各縣竟相開發(fā)利用巖溶水，造成渭北巖溶水水位持續(xù)下降，巖溶泉流量逐漸減小，水源地開采能力趨于減弱，本工程水源地運(yùn)行后對(duì)已建水源地正常開采的影響以及能否造成泉排量的銳減而使河道干涸(袁家坡泉區(qū)下游洛河枯水期最小流量一般純系泉水)以至于影響區(qū)域水環(huán)境都是大家非常關(guān)注的問(wèn)題，因此，評(píng)價(jià)本工程水源地運(yùn)行后對(duì)已有水源地及水環(huán)境影響有十分重要的意義。

1 水源地水文地質(zhì)條件及水資源概況

袁家坡水源地位于蒲城和澄城兩縣毗鄰的洛河谷地袁家坡～蘇家河地段，南北長(zhǎng)約3.5 km，寬110 m至600 m，面積約1.5 km2。水源地地下水類型主要為巖溶承壓水，在河床部位承壓水位高出地表形成自流水，在構(gòu)造有利部位形成巖溶大泉，即袁家坡泉群。在河床兩側(cè)碳酸鹽巖出露較高部位存在局部地段潛水。巖溶水主要賦存于各正斷層帶，各正斷層下盤附近巖溶水埋藏淺、單井涌水量大，成井條件最好。水源地有上、下馬家溝組第二段(O2m22、O2m1

2)兩個(gè)強(qiáng)富水含水層和寒武系上統(tǒng)～奧陶系下統(tǒng)(?3—O1l)一個(gè)中等富水含水層。其中:奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組第二段(O2m22)強(qiáng)富水含水層厚155～180 m，由純碳酸鹽巖夾不純碳酸鹽巖組成。巖性以中厚層塊狀白云巖、灰質(zhì)白云巖、灰?guī)r為主，夾泥質(zhì)白云巖等。該層厚度大、堅(jiān)硬、性脆，屬?gòu)?qiáng)巖溶化層。該含水層裂、溶隙發(fā)育，巖溶水十分豐富，單孔涌水量一般3 000～10 000 m3/d。奧陶系中統(tǒng)下馬家溝組第二段(O2m1

2)強(qiáng)富水含水層厚70余米，巖性為中厚層狀灰質(zhì)白云巖夾泥灰?guī)r及灰?guī)r，巖溶發(fā)育，袁家坡泉群由該層涌出。袁家坡DK1孔抽水降深僅0.13 m流量達(dá)2 148 m3/d，推算降深3.6 m時(shí)，單井涌水量達(dá)1.68×104m3/d。寒武系上統(tǒng)～奧陶系下統(tǒng)(∈3—O11)中等富水含水層，一般埋藏在百余米～數(shù)百米之下，巖性為白云巖、灰?guī)r夾泥灰?guī)r、泥質(zhì)白云巖，巖溶發(fā)育程度中等。在DK10孔中，對(duì)寒武系上統(tǒng)和奧陶系下統(tǒng)含水層進(jìn)行混合抽水，水位降低7.74 m，涌水量3 124 m3/d。水源地巖溶地下水水溫25～29℃，水化學(xué)類型為 HCO3.SO4-Na.Ca 型或 HCO3.Cl-Ca.Na型水，pH 值 7.3 ～7.57，總硬度 335.1 ～399.4 mg/L，礦化度939.4 ～941.4 mg/L，氟含量 1 mg/L。

袁家坡水源地及其周圍碳酸鹽巖多被第三系粘土巖所掩埋，僅局部零星出露，基本上得不到當(dāng)?shù)亟邓捌渌吹难a(bǔ)給，因此，該區(qū)巖溶水是遠(yuǎn)程補(bǔ)給。這些遠(yuǎn)源補(bǔ)給的巖溶水，在深淺不一、規(guī)模不等的斷裂構(gòu)造控制下，循著迂回曲折的復(fù)雜途徑大致由北西向東南方向徑流，袁家坡地段處在巖溶水的徑流途中，由于奧陶系碳酸鹽巖含水層淺埋直至裸露，斷裂構(gòu)造發(fā)育，破壞了含水系統(tǒng)的完整性，加之洛河深切，故在洛河河谷形成了巖溶泉群。泉群的長(zhǎng)期排泄，形成了相對(duì)穩(wěn)定的泉域，據(jù)水文站多年資料，袁家坡泉群多年平均流量為2.04 m3/s，歷史最枯泉群流量發(fā)生于2002年，為1.03 m3/s。

水源地勘探時(shí)沿洛河谷地奧陶系出露或淺埋地段，找到了多處強(qiáng)～極強(qiáng)富水地段，在F9斷層兩側(cè)兩處極強(qiáng)富水地段，鑿建了A、B兩個(gè)供水井組，成功地進(jìn)行了兩個(gè)井組的穩(wěn)定流和非穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)，依據(jù)抽水試驗(yàn)資料計(jì)算了兩井組最大可能出水量為13.27×104m3/d，復(fù)評(píng)工作中引用抽水試驗(yàn)確定的參數(shù)值對(duì)袁家坡水源地可開采量重新進(jìn)行了計(jì)算評(píng)價(jià)，得出袁家坡水源地可采資源量為14.64×104m3/d。經(jīng)有關(guān)單位審查批準(zhǔn)袁家坡水源地管井允許開采量14.64×104m3/d，其中B級(jí)允許開采量10×104m3/d。

評(píng)價(jià)分析時(shí)袁家坡水源地內(nèi)有兩家單位(文中稱之為A、B單位)開采巖溶地下水及巖溶泉水，A單位為打井開采，B單位為引泉，現(xiàn)狀開采總量為3.12×104m3/d，主要用于生活用水及農(nóng)業(yè)灌溉，兩家單位遠(yuǎn)期規(guī)劃取水量為7×104m3/d。

2 水源地開采對(duì)其他用水戶及水環(huán)境影響評(píng)價(jià)計(jì)算

為評(píng)價(jià)本工程水源地運(yùn)行后對(duì)已有水源地及袁家坡泉群的影響，曾考慮過(guò)采用數(shù)值法計(jì)算，但考慮到巖溶地下水的極端不均勻性，采用數(shù)值法計(jì)算工作量大但效果不好，最終采用非穩(wěn)定流干擾井群法分別對(duì)本工程水源地與其他兩用戶共同開采后的水位降深及工程水源地運(yùn)行后對(duì)其他兩水源地的影響進(jìn)行預(yù)測(cè)，計(jì)算公式為:

式中:S為任意點(diǎn)任意時(shí)間水位降深;(m);Qi為某一井組或井的出水量;(m3/d);T為含水層導(dǎo)水系數(shù)(m2/d);a為壓力傳導(dǎo)系數(shù)(m2/d);ri為計(jì)算點(diǎn)到抽水井距離(m);ti為抽水時(shí)間(d)。

計(jì)算中參數(shù)采用袁家坡水源地勘探時(shí)通過(guò)抽水試驗(yàn)求取的水文地質(zhì)參數(shù)，水量分配按A、B兩單位的現(xiàn)狀開采量考慮，將B單位引泉流量概化成一個(gè)抽水大井，為盡量減少對(duì)袁家坡泉群及泉旁開采戶正常用水的影響，設(shè)計(jì)本工程水源地在F9斷層以北的B井組進(jìn)行開采，B井組總開采量1.464×104m3/d。

按上式求得本工程水源地與A、B兩單位水源地共同開采后，對(duì)各井及泉的干擾水位降深及本工程水源地開采后對(duì)其他單位井及泉的水位影響值(見表1、表2)。

表1 袁家坡水源地各井組干擾計(jì)算成果表

表2 本工程水源地抽水對(duì)其他單位井及泉水位降深影響預(yù)測(cè)表

根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，若本工程水源井運(yùn)行后對(duì)區(qū)域的水位影響很小，基本上不會(huì)影響地方兩水源地的正常運(yùn)行，只是會(huì)使水源井的降深略有增加，使巖溶泉水位略有下降。另根據(jù)水源地勘探時(shí)所做的井組抽水試驗(yàn)，在B井組實(shí)際抽水量為500～1 800 m3/h、抽水時(shí)間持續(xù)53天的情況下，DK1孔水位下降0.28 m，DK3孔及 DK10孔水位下降0.29 m，這也充分說(shuō)明本工程在B井組最大取用610 m3/h的水量對(duì)已有水源井及袁家坡泉群的影響很小。

以上計(jì)算的只是泉處壓力水頭的降低，實(shí)質(zhì)上各水源地運(yùn)行后對(duì)泉的影響是流量削減，按直線關(guān)系計(jì)算干擾量，計(jì)算公式如下:

Q為泉水穩(wěn)定流量，采用扣除現(xiàn)狀開采量后頻率為97%的泉流量1.0 m3/s;Q'為受井組抽水干擾后的泉流量;s為地下水位與泉出露高程之差，為5 m;t為井組抽水對(duì)泉的水位削減值。

表3 各井組抽水(提水)對(duì)泉群流量干擾計(jì)算表

計(jì)算結(jié)果見表3。由計(jì)算可知，在A、B兩單位水源地現(xiàn)狀開采和本工程擬開采1.464×104m3/d的條件下，30年后袁家坡泉群自然流量將減至0.508 m3/s，但仍能保證河道生態(tài)環(huán)境需水要求，對(duì)區(qū)域水環(huán)境沒有大的影響。

3 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)采用非穩(wěn)定流干擾井群法及泉流量衰減計(jì)算評(píng)價(jià)，本工程在袁家坡水源地內(nèi)最大開采0.169 m3/s的巖溶水不會(huì)影響其他兩單位正常開采，只是會(huì)使該兩處水源地水位略有下降，在兩單位水源地現(xiàn)狀開采和本工程共同開采的條件下，30年后袁家坡泉群自然流量將減至0.508 m3/s，仍能保證河道生態(tài)環(huán)境需水要求，對(duì)區(qū)域水環(huán)境沒有大的影響。文章中采用的計(jì)算方法相對(duì)數(shù)值法簡(jiǎn)單易行，經(jīng)有關(guān)專家評(píng)審，認(rèn)為評(píng)價(jià)方法正確，結(jié)論可信。后雖然因相關(guān)產(chǎn)業(yè)用水政策調(diào)整，沒有使用該水源，但文章探討的評(píng)價(jià)方法對(duì)巖溶地區(qū)地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)有一定的參考意義。

［1］DL/T5034-2006，電力工程水文地質(zhì)勘測(cè)技術(shù)規(guī)程［S］.

［2］施鑫源等.供水水文地質(zhì)手冊(cè)第三冊(cè):地下水資源評(píng)價(jià)［M］.北京:地質(zhì)出版社，1983