地下水水源地開采條件及開采方案

（廣東省地質(zhì)局第四地質(zhì)大隊(duì) 廣東湛江524000）

（廣東省地質(zhì)局第四地質(zhì)大隊(duì) 廣東湛江524000）

隨著我國(guó)人口數(shù)量的不斷增加以及城市的不斷發(fā)展，人們對(duì)水的需求也日益增長(zhǎng)，然而地表水的質(zhì)量和儲(chǔ)量已滿足不了人類對(duì)水的需求，所以人們水資源的利用也從地表水轉(zhuǎn)向?yàn)榈叵滤堑叵碌乃Y源不是無限的，地下水的質(zhì)量、儲(chǔ)量、開采條件等都需要人們?nèi)パ芯刻剿鳎芊駥?duì)地下水資源進(jìn)行經(jīng)濟(jì)，合理的采集，是目前人們面臨的主要問題。本文針對(duì)某地區(qū)下水水源地的開采條件及開采方案進(jìn)行了分析與研究。具體內(nèi)容如下文所示。

地下開采條件開采方案水源

水資源短缺、水環(huán)境惡化嚴(yán)重威脅中國(guó)工農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)及人民的生活，缺水會(huì)引起中國(guó)生態(tài)環(huán)境，尤其是位于該區(qū)的城市的生態(tài)，發(fā)生急劇的改變，水利部門對(duì)此曾經(jīng)做出預(yù)測(cè)：10年之后中國(guó)將會(huì)進(jìn)入嚴(yán)重的缺水時(shí)期。所以如何有效的解決水資源的問題，是中國(guó)目前一項(xiàng)十分迫切的任務(wù)。

1 淺層地下水動(dòng)態(tài)的影響因素分析

淺層地下水是聯(lián)系地表水、大氣降水以及深層地下水之間的“橋梁”。地表水補(bǔ)給、大氣降水、灌溉水回滲、蒸發(fā)及人工的開采等會(huì)引起淺層地下水的動(dòng)態(tài)變化。

1.1 大氣降水對(duì)淺層地下水位的影響

大氣降水淺層地下水有補(bǔ)給的作用，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①淺層地下水的水位變化有明顯的季節(jié)性；②降水強(qiáng)度會(huì)控制淺層地下水的升降幅度；③降水后的水位滯后變化與地貌、地形及巖層性質(zhì)有關(guān)。在山間盆地或者山前之中，因?yàn)閰R水條件比較好，降水時(shí)的孔隙水除了通過豎向滲人來進(jìn)行補(bǔ)給外，還可以通過側(cè)向的逕流來補(bǔ)給；④通過降水滲入補(bǔ)給與地表巖性和局部地形等因素有關(guān)。故降水入滲補(bǔ)給系數(shù)較其它地區(qū)為大(圖1)。

圖1 孔隙水位隨降水量變化曲線

1.2 蒸發(fā)對(duì)淺層地下水水位動(dòng)態(tài)影響

淺層地下水的主要排泄方式是蒸發(fā)排泄。位于研究區(qū)南部的廣大平原區(qū)，地下水埋深比較淺，一般情況下為lm～2 m。淺層地下水的蒸發(fā)損失量非常大，從而會(huì)導(dǎo)致水位的波動(dòng)。

1.3 農(nóng)田灌溉水的回滲補(bǔ)給

水源地內(nèi)現(xiàn)有178.71 km2耕地，其中：水田面積73.53km2，農(nóng)田灌溉用水量為較大，其中：地表水占98．4l%；地下水占1．59%。農(nóng)業(yè)灌溉用水除消耗用于植物的吸收及蒸發(fā)之外，對(duì)孔隙水也有補(bǔ)給的作用，從而會(huì)引起淺層地下水的水位波動(dòng)。

1.4 地表水的入滲補(bǔ)給

雖然黃河故道已經(jīng)斷流，但并不是還有水。因?yàn)檠睾庸?jié)制閘的控制作用，使得黃河變成了人工水庫以蓄水為主，且一直保持較高的河水位。區(qū)內(nèi)孔隙水補(bǔ)給的重要水源是這些常年的地表水體。補(bǔ)給的方式為豎向或者側(cè)向。此外，開采淺層地下水會(huì)直接影響地下水位，統(tǒng)計(jì)顯示，全區(qū)淺層地下水的開發(fā)利用總量為10000m3/d。因?yàn)槿∷容^分散，所以會(huì)局部影響到地下水的水位影響。因?yàn)楸緟^(qū)的巖溶水開采量很少。在平原區(qū)，巖溶水主要承受壓力，水頭比孔隙水面高，所以，孔隙水很難成為越流補(bǔ)給巖溶水。孔隙水的運(yùn)移方式主要以水平的方向?yàn)橹?，但是在開采巖溶水的時(shí)候，巖溶水的水頭會(huì)降低，將會(huì)使得孔隙水的運(yùn)移方式發(fā)生改變。尤其是在廢棄的黃河河堤附近的漫灘區(qū)，巖溶水的水頭低于孔隙水的水頭，巖溶水會(huì)通過孔隙水的下滲來補(bǔ)給。這是巖溶水的主要的補(bǔ)給方式之一。

2 水源地開采條件

按照分水閘上游河床的地層巖性、地形地貌以及卵礫石層的滲透性、地下水水質(zhì)、地下水資源的可開采量等分析、計(jì)算及評(píng)價(jià)，在分水閘上游河床段的卵礫石層中建造日供水量為4814m3(年供水量200x104m3)的地下水源的工程是可以的。

（1）水閘上游河床得現(xiàn)代河床寬度為20～80m，河床的地下水埋深為0～1m。

（2）通過對(duì)河床中卵礫石層的滲水試驗(yàn)與抽水試驗(yàn)，河床中飽氣帶卵礫石滲透系數(shù)為608～90m／d。這充分的說明含水層含有良好的豎向與橫向的滲透性，且富水性好。

（3）通過對(duì)測(cè)區(qū)地下補(bǔ)給水量的計(jì)算，地下水的補(bǔ)給量為14571m3／d，地下水的潛流量為12000m3／d，地下水的可開采量為11200m3／d，河床滲漏的補(bǔ)給量為2000m3／d，且河床內(nèi)常年有地表水流。水源地的開采量為5000m3／d，能保保證水量。

（4）通過含水層中對(duì)地下水質(zhì)的化驗(yàn)，測(cè)區(qū)之內(nèi)地下水的各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)完全符合我國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》GB5749-85中所規(guī)定的限值，為可飲用的水質(zhì)。

3 水源地采取開采方案的建議

按照水閘上游河床地段地下水的開采條件特征以及地表水的分布特征，水源地的開采方案可以采用以下三種形式供參考：第一種為引潛式的取水工程，在分水閘上游段的河床下修建滲渠的形式來截取河流的滲透水以及地下的潛流水，來達(dá)到取水的目標(biāo)。第二種為大口井的取水工程提取地下水。第三種為引取地表水進(jìn)行供水。

3.1 地下引潛式取水工程

（1）適用于潛水充沛，含水層較厚，水質(zhì)較好，河床較穩(wěn)定，集取河床潛流水和岸邊地下水；當(dāng)含水層為礫石、卵石層時(shí)，不宜小于25m，對(duì)于穩(wěn)定的河床，可適當(dāng)?shù)慕档秃恿魉吪c滲渠的距離，當(dāng)河水渾濁時(shí)，應(yīng)適當(dāng)加大河流水邊與滲渠的距離。

（2）優(yōu)缺點(diǎn)。容易施工，檢修比較方便；出水量穩(wěn)定，不容易淤塞。

（3）滲渠的類型、平面布置、滲渠直徑及埋置深度的選擇。建議滲渠布置在河床右岸距河床約25m的河灘之中，河流與平行，以采集河床地下的潛水，在項(xiàng)目的實(shí)施過程之中需要沿河床邊去修筑防洪堤。滲渠的類型采用非完整的形式。滲渠埋設(shè)在河灘之下4~6m之間，建議取4.0m。滲渠的直徑建議取值0.8m。

（4）根據(jù)計(jì)算的滲渠的出水量來確定滲渠的長(zhǎng)度。因?yàn)樗l上游河床在發(fā)電季節(jié)當(dāng)河流流量小于3m3／s，過的水流量只有0.5m3／s，水量比較小，另外冬季還存在有含水層凍結(jié)深度等問題。

3.2 口井取水工程

（1）適用于任何卵石、砂、礫石層。

（2）優(yōu)缺點(diǎn)。進(jìn)水的范圍大、水量比較穩(wěn)定、集水效果也較好、水質(zhì)也比較清晰、使用的年限也很長(zhǎng)，并可以就地取材來建造。但需要用電力來提取地下水，目前只在每年的4～11月測(cè)區(qū)內(nèi)的水電站才發(fā)電，在12～3月之間不發(fā)電。如果選擇大口井的取水工程，則需要從測(cè)區(qū)的下游大約4km的距離去建造高壓線。

（3）大口井形式、地理位置、直徑及深度的選擇。大口井最好設(shè)置在分水閘的上游約300m處，距離河床約30m遠(yuǎn)。最好選擇非完整式的大口井，非完整式大口井沒有貫穿含水層，井壁和井底都可以進(jìn)水。井深建議為12m，井徑建議為5m。

（3）計(jì)算大口井的出水量。計(jì)算公式采用潛水非完整式的大口井井底井壁同時(shí)進(jìn)水的出水量計(jì)算公式。通過計(jì)算得知大口井的水位降深為5m的時(shí)候，大口井的出水量約為6875m3／d。因?yàn)榉峭暾降拇罂诰谶M(jìn)水孔容易產(chǎn)生堵塞，進(jìn)而會(huì)對(duì)進(jìn)水效果產(chǎn)生影響。

4 結(jié)語

通過研究得到以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)：(1)水源地在未開采的條件下，地下水動(dòng)態(tài)受大氣降水、蒸發(fā)、地表水補(bǔ)給、灌溉水回滲以及各種人工開采等因素影響，但基本上處于平衡狀態(tài)；(2)水源地開采之后，水源地開采將成為淺層地下水動(dòng)態(tài)的主要影響因素之一；(3)為水源地供水安全及當(dāng)?shù)鼐用癜踩?jì)，建議建立水源地地下水位長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)觀測(cè)網(wǎng)，對(duì)水源地地下水動(dòng)態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、分析，為水源地水資源保護(hù)提供必要依據(jù)。

[1]GB50027-2001供水水文地質(zhì)勘察規(guī)范 [S].

[2]GB5479-85生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) [S].

[3]地下水資源及可開量補(bǔ)充細(xì)則 (試行) [S]冰利部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院，2002.

地下水水源地開采條件及開采方案

■陳豐光

P641.4+3[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-10-81-2