宿州市地下水應(yīng)急水源地研究

張 凱，王少龍，高志強，郭 鑫

（安徽省地勘局第一水文工程地質(zhì)勘查院，安徽·宿州 233000）

應(yīng)急供水是指城市在遭遇供水風險時為滿足用戶對水量、水質(zhì)等基本生存要求，做到具備盡可能多的水源，盡可能大的取水、凈水設(shè)施能力和盡可能合理的輸配水管理，并力求在運行過程中做到安全、可靠、經(jīng)濟合理，最大程度上滿足城市居民生存、生活用水為主的一種緊急供水行動[1]。

建立地下水應(yīng)急水源地對于宿州市來說，不僅踐行了國務(wù)院和安徽省政府“關(guān)于加強飲用水安全保障”的指示精神，解決宿州市飲用水源過于單一的風險，尤其是應(yīng)對特枯年、連續(xù)干旱和水質(zhì)污染等突發(fā)事件造成的飲水緊張具有一定的現(xiàn)實意義和長遠的戰(zhàn)略意義。

1 宿州市概況

宿州市市區(qū)即 橋區(qū)位于安徽省東北部。東鄰安徽省靈璧縣、北連江蘇省徐州市、西接安徽省淮北市濉溪縣、蕭縣，南與蚌埠市懷遠縣、固鎮(zhèn)縣接壤。地理坐標為：東經(jīng)116 05～117 26、北緯33 17～34 05。市區(qū)總面積2868km2，建成區(qū)面積為53km2。2017年末市區(qū)總?cè)丝?90.63萬人，其中非農(nóng)業(yè)人口為57.8萬人。

本區(qū)屬于暖溫帶半濕潤季風氣候區(qū)，氣候特點是冬季干寒、夏季多雨，四季分明。多年平均氣溫14.6℃，最高氣溫可達40.3℃，最低氣溫為-23.2℃。

多年平均降水量為865mm，年際降水量變化較大，豐水年可達1481.3mm（1954年），干旱年僅為564.4mm（1966年）。降水在全年分配不均，6～8月份降水量較大，占全年降水的57%，11月至翌年2月降水量最少，占全年降水量的10%。多年平均蒸發(fā)量為1589.4mm。5～8月受高溫影響，蒸發(fā)量大，占全年蒸發(fā)量的51%。多年平均相對濕度為71%，7、8兩月稍高。全年無霜期為206.1天，最大凍土深度為0.15m。

埇橋區(qū)地表水系較發(fā)育，主要河流有新汴河、沱河、濉河，其次為扒河、唐河、澮河、澥河、閘河和股河等，均屬淮河水系。水位、流量明顯地受季節(jié)性降水控制，旱季斷流，雨季往往成災(zāi)。其中新汴河橫貫該區(qū)中部，為本區(qū)最大河流。

城市供水主要利用地下水（占城市供水總量的65.47%，開采層位主要為中深層），地表水（新汴河、沱河、濉河）只作為輔助性水源。該市多年平均地下水天然補給量4.7555億m3/a，可采資源量3.5980億m3/a，地下水年度開采總量2.28億m3，開采程度為63.34%。建成區(qū)（淺層和中深層）地下水超采，并形成約150km2的區(qū)域降落漏斗（其中淺層漏斗面積為100km2）。

2 水文地質(zhì)條件

根據(jù)地下水的賦存條件，本區(qū)地下水類型劃分為四種基本類型即松散巖類孔隙水、碳酸鹽巖類裂隙巖溶水、碎屑巖類孔隙裂隙水、基巖裂隙水，其中供水意義較大的地下水類型為松散巖類孔隙水和碳酸鹽巖類裂隙巖溶水。

松散巖類孔隙水分布廣泛，是調(diào)查區(qū)的主要地下水類型。按其埋藏條件、巖性組合、水力性質(zhì)等可進一步劃分為：淺層含水層組、中深層含水層組與深層含水層組。

淺層含水層組除基巖裸露區(qū)外，全區(qū)廣泛分布，埋深在1.60～33.42m之間，含水層位為全新統(tǒng)，為該區(qū)農(nóng)業(yè)及農(nóng)村居民生活供水的主要層位。砂層累計厚度一般為5～15m，最厚達22.16m。單井涌水量差異較大，一般為100～2000m3/d。

中深層含水層組符離集以南均有分布，埋深多在43～84m，含水層為早、中更新統(tǒng)，為廠礦及城鎮(zhèn)集中供水主要目的層。此含水層組一般發(fā)育3～4層砂，砂層累計厚度6～40m，巖性以細砂為主，次為中細砂，局部粗砂，其結(jié)構(gòu)松散，分選性好。單井涌水量差異大，一般為100～5000m3/d。

深層含水層組隱伏于中深層含水層組之下，主要分布在新汴河以南地區(qū)，埋深一般為110～150m，含水層為上第三系地層。水量小，不宜作為供水層位。

碳酸鹽巖類裂隙巖溶水本區(qū)以裸露型、隱伏型、埋藏型三種類型分布，主要以裸露型和隱伏型分布于宿北斷裂以北的丘陵山區(qū)，埋藏型分布于宿北斷裂以南的桃園—朱仙莊煤之間的平原區(qū)，埋深大部分在500～1000m以下。含水層主要為震旦系、寒武系、奧陶系、石炭系地層，從裸露區(qū)到埋藏區(qū)水力性質(zhì)由潛水轉(zhuǎn)為承壓水，水質(zhì)較好，單井涌水量差異大，一般為1000～5000m3/d。

碎屑巖類孔隙裂隙水主要埋藏于宿北斷裂以南的平原區(qū)，埋深多在250～1000m之間。由下第三系、二疊系、侏羅系、白堊系的碎屑巖組成，主要巖性為砂巖、砂頁巖、鈣質(zhì)礫巖，安山質(zhì)角礫巖、凝灰質(zhì)砂礫巖。地下水僅賦存于粗粒砂巖、中細砂巖形成的古風化帶中，單井涌水量為100～1000m3/d。

基巖裂隙水埋藏于西二鋪一帶，埋深80m以下，主要為燕山期閃長玢巖，富水性強弱取決于風化帶裂隙和構(gòu)造裂隙的發(fā)育的程度，單井涌水量一般小于100m3/d。

3 應(yīng)急水源地選取原則

3.1 與現(xiàn)狀供水水源無水力聯(lián)系

本次確定的應(yīng)急水源地應(yīng)與現(xiàn)狀水源無直接水力聯(lián)系，保證供水安全。如現(xiàn)狀水源地為地表水，那么與之水力聯(lián)系緊密的水源不適宜作為應(yīng)急水源，因為一旦現(xiàn)狀水源即地表水受到污染，應(yīng)急水源也會受到污染，起不到應(yīng)急的作用[2]。

3.2 優(yōu)先考慮已經(jīng)停用老水源地

以往城市曾經(jīng)使用地下水作為供水水源，現(xiàn)在改為使用地表水的，優(yōu)先考慮這一類水源地。在滿足水質(zhì)水量的前提下，這類水源地具有易開采的優(yōu)勢，有現(xiàn)成的開采井和管道。

3.3 供水量滿足應(yīng)急需求

結(jié)合各城市的人口，根據(jù)地下水的賦存規(guī)律，盡可能選擇在含水層層數(shù)多，厚度大，滲透性強，分布廣，調(diào)節(jié)能力強及富水地區(qū)（段），但不同類型的水源地，根據(jù)單井涌水量的大小，選擇標準有所不同。

松散巖類孔隙水水源地單井涌水量 500m3/d；裂隙巖溶水源地單井涌水量 500m3/d；基巖裂隙水水源地單井涌水量 100m3/d（特殊貧水地區(qū)可選擇 50m3/d）。

在應(yīng)急供水量不能滿足要求時，可動用地下水的儲存量、在一定約束條件下環(huán)境損失的換取量、需一年或多年補給的疏干量和經(jīng)政府協(xié)調(diào)改變原供水方向的水源地的供水量等。如承壓水取1/5厚度壓密釋水，巖溶水水位可以低于頂板等。

地下水水源水質(zhì)符合《地下水質(zhì)量標準》（GB/T 14848-1993）Ⅲ類水標準，經(jīng)過處理后符合《生活飲用水標準》（GB 5749-2006）。

3.4 地理條件

與城區(qū)距離適宜，便于開采利用，例如管道鋪設(shè)、開采井施工等；

從地理條件、經(jīng)濟條件和可汲取性等因素考慮，分散供水點，主要選擇在城市市區(qū)；小型水源地主要選擇在距城市中心垂直距離不大于10km；中型水源地主要選擇在距城市中心垂直距離不大于30km；大型、特大型水源地主要選擇在距城市中心垂直距離不大于50km。同時要遠離原有取水點或排水點，水源地地下水位埋藏深度一般不大于40m。

3.5 地質(zhì)環(huán)境條件

水源地盡可能地遠離污染源和地質(zhì)災(zāi)害點（垂直距離大于500～1000m），盡可能選擇不易引起水質(zhì)污染、便于保護的地段。對于已污染地段（地下水或地表水）應(yīng)選擇在上游地段；對于已開采的水源地（區(qū)），其開采程度一般低于90%。對于淮北平原區(qū)，應(yīng)急水源地的開采層位盡可能地與市區(qū)主要供水層位不同，或遠離主要供水開采區(qū)。

3.6 供水時間與定額

供水時間一般為3～6個月。供水量一般為50升/人.d（基本生活：不考慮衛(wèi)生、淋浴等設(shè)施使用，輸水管網(wǎng)限時限量），最少不低于20升/人·d（維持生活：同基本生活，不同的是居民多到指定的供水點取水）標準。

3.7 與規(guī)劃結(jié)合

包括十三五規(guī)劃、城市總體發(fā)展規(guī)劃、城鄉(xiāng)發(fā)展規(guī)劃、地質(zhì)災(zāi)害防治規(guī)劃、礦產(chǎn)資源總體規(guī)劃、供水規(guī)劃等。

3.8 水質(zhì)要求

應(yīng)急水源地為短時間的應(yīng)急供水，水質(zhì)要滿足地下水質(zhì)量標準（GB/T 14848-93）三類水標準，但是應(yīng)急水源地中鐵、錳等短期飲用不會對身體造成嚴重傷害的指標，超出三類水限值時亦可作為應(yīng)急供水水源。

4 應(yīng)急水源地選取與評價

從宿州市地下水富水程度和開采現(xiàn)狀以及區(qū)域水文地質(zhì)條件等分析，根據(jù)《宿州市水工環(huán)詳查報告》和《1:20

圖 1 宿州市地下水應(yīng)急水源地分布圖Fig.1 The emergency groundwater source maps in Suzhou city

4.1 順河應(yīng)急水源地

水源地位于淮北平原水文地質(zhì)分區(qū)，含水層巖性為石炭系、奧陶系、寒武系、震旦系中厚層狀灰?guī)r，地下水主要賦存在巖溶發(fā)育帶中，質(zhì)純、性脆巖溶發(fā)育二富水，斷層破碎帶因巖石裂隙增多，巖溶發(fā)育，為裸露型，部分被第四系覆蓋，寒武系巖溶發(fā)育較好，單井涌水量500～1000m3/d，地下水為HCO3-Ca型水，礦化度小于0.5g/l。

順河應(yīng)急水源地位于宿州市北部符籬集鎮(zhèn)、順河鎮(zhèn)至夾溝農(nóng)場一帶（距建成區(qū)10km），面積約168km2，地下水類型為裸露裂隙巖溶水，地下水現(xiàn)狀用途主要為農(nóng)業(yè)、生活用水，現(xiàn)狀開采量為10萬m3/a，水源地與市區(qū)現(xiàn)狀供水無水力聯(lián)系，城市規(guī)劃為農(nóng)業(yè)，未曾作為地下水供水水源地。

利用補給量法計算本水源地的天然補給資源量，本次計算面積為168km2，近十年平均降水量為931.27mm/a，其地表巖性為寒武系、奧陶系碳酸鹽巖，降雨入滲系數(shù)取0.3，計算結(jié)果為4693.58萬m3/a，天然補給資源模數(shù)為27.94萬m3/a·km2。

可采資源量利用可采資源模數(shù)和單井涌水量進行估算。順河應(yīng)急水源地為裂隙巖溶水，主要為裸露型，單井涌水量為 500～1000m3/d，可采資源模數(shù)為 9 萬 m3/a·km2，計算得出順河應(yīng)急水源地可采資源量為4.14萬m3/d。

通過對符離集鎮(zhèn)自來水廠供水井以及順河鄉(xiāng)民井的地下水水樣測試結(jié)果進行分析，所測指標全部滿足地下水質(zhì)量標準（GB/T 14848-93）三類水標準，簡單處理后，滿足作為應(yīng)急供水水源的要求。

4.2 西二鋪應(yīng)急水源地

水源地位于淮北平原水文地質(zhì)分區(qū)，可以分為第一含水層組和第二含水層組。

西二鋪應(yīng)急水源地位于宿州市西二鋪一帶（距建成區(qū)約5km），面積約57km2，地下水現(xiàn)狀用途主要為生活用水，現(xiàn)狀開采量為20萬m3/a，水源地與市區(qū)現(xiàn)狀供水無水力聯(lián)系，城市規(guī)劃為城鎮(zhèn)，附近無嚴重污染源和地質(zhì)災(zāi)害點，地下水主要為HCO3-Ca·Mg型水，礦化度0.59～0.95g/l，較宿州水工環(huán)調(diào)查期間期間水質(zhì)類型發(fā)生變化，主要是由于區(qū)域地下水位的下降所致。

利用補給量法計算本水源地的天然補給資源量，本次計算面積為57km2，近十年平均降水量為894.76mm/a，其地表巖性為第四系全新統(tǒng)亞砂土、亞黏土，降雨入滲系數(shù)取0.243，計算結(jié)果為1239.33萬m3/a，天然補給資源模數(shù)為 21.74 萬 m3/a·km2。

可采資源量利用可采資源模數(shù)和單井涌水量進行估算。西二鋪應(yīng)急水源地水源主要為中深層松散巖類孔隙水，頂板埋深為小于50m，單井涌水量為1000～3000m3/d，可采資源模數(shù)為16萬m3/a·km2，計算得出西二鋪應(yīng)急水源地可采資源量為2.5萬m3/d。

通過對西二鋪民井地下水水樣測試結(jié)果進行分析，所測指標中總硬度、鐵、錳等超過地下水質(zhì)量標準（GB/T 14848-93）三類水標準限值，由于當?shù)貙Φ叵滤_采使第一、第二含水層貫通，導(dǎo)致上部水質(zhì)污染深層地下水，水源地水質(zhì)通過處理基本可以滿足作為應(yīng)急供水水源的水質(zhì)要求。

5 結(jié)語

宿州市兩個地下水應(yīng)急水源地，順河應(yīng)急水源地和西二鋪應(yīng)急水源地天然補給資源量合計為5932.91萬m3/a，可采資源量為6.64萬m3/d，通過對地下水水樣的測試分析，水質(zhì)上滿足作為應(yīng)急供水水源的要求。