農(nóng)業(yè)供水項(xiàng)目地下水水質(zhì)分析

李佳潞

（山西福隆水利工程咨詢有限公司，山西 太原 030000）

1 項(xiàng)目概況

太原市萬柏林區(qū)王封鄉(xiāng)農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心供水項(xiàng)目主要從1995年在區(qū)水務(wù)局安排下于王封村北打造的王封鄉(xiāng)集中供水巖溶深水井取水，王封集中供水站巖溶深水井具體位置為太原市萬柏林區(qū)王封鄉(xiāng)王封村北葫蘆角，地面高程1110 m。成井時(shí)間為1995年，井深454 m，井徑426 m。該深水井現(xiàn)配備水泵1 臺(tái)，型號(hào)為250QJ50-345，額定流量50 m3/h，揚(yáng)程345 m，電機(jī)功率75 kW，目前該井運(yùn)行良好，出水量穩(wěn)定，可作為項(xiàng)目生活用水水源。

根據(jù)含水介質(zhì)性質(zhì)特征，王封井田可劃分四大含水巖組，由上至下依次為第四系松散巖類孔隙含水層組，二疊系砂巖裂隙含水層組，石炭系上統(tǒng)太原組砂巖、灰?guī)r裂隙巖溶含水層組，奧陶系中統(tǒng)石灰?guī)r巖溶裂隙含水層組。第四系松散巖類孔隙含水層組僅透水而不含水；二疊系砂巖裂隙含水層組富水性弱、補(bǔ)給條件極差；石炭系上統(tǒng)太原組砂巖、灰?guī)r裂隙巖溶含水層組含水層雖然分布穩(wěn)定，是礦井直接充水的主要含水層，但巖溶裂隙不發(fā)育，側(cè)向徑流補(bǔ)給條件差，各地段之間的水力聯(lián)系較弱，不能形成一個(gè)有統(tǒng)一水力聯(lián)系的含水層，富水性弱。奧陶系中統(tǒng)石灰?guī)r巖溶裂隙含水層組為井田主要含水層組之一，據(jù)區(qū)域水文資料，該含水層富水性不均，一般以石灰?guī)r最好，與含水層埋藏深度關(guān)系密切，埋藏愈淺，巖溶裂隙愈發(fā)育，含水愈豐富。故王封鄉(xiāng)農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心供水項(xiàng)目主要從奧陶系中統(tǒng)石灰?guī)r巖溶裂隙含水層組取水。

2017年10 月太原東山王封煤業(yè)有限公司60 萬t/a 礦井兼并重組整合項(xiàng)目竣工，該項(xiàng)目取水量為14.72 萬m3/a，其中生產(chǎn)取水量11.03 萬m3/a，職工生活取水量3.69 萬m3/a，生產(chǎn)用水全部由礦坑排水來補(bǔ)充，且有富余，生活用水取自王封鄉(xiāng)水利管理站巖溶水井。

2 水化學(xué)特征

2013年實(shí)施生態(tài)修復(fù)工程以來，王封鄉(xiāng)泉域內(nèi)汾河滲漏段大量地表水下滲補(bǔ)給地下水，使地下水水位得以止降回升，大氣降水與河川徑流量較上年均有所增加，補(bǔ)給區(qū)地下水上升幅度在1.40 m～3.92 m 之間；徑流區(qū)王封巖溶地下水水位較2012年同期也呈上升趨勢(shì)，上升幅度為5.89 m，水位標(biāo)高達(dá)882.23 m；補(bǔ)給區(qū)、徑流區(qū)地下水平均上升3.33 m。大量監(jiān)測(cè)資料表明，王封鄉(xiāng)泉域巖溶水從補(bǔ)給區(qū)到徑流排泄區(qū)，水溫、礦化度、水化學(xué)類型等具明顯的變化規(guī)律。礦化度由0.218 g/L 增至4.5 g/L，水化學(xué)類型由HCO3型逐漸過渡為HCO3·SO4型、SO4·HCO3型、SO4型和SO4·Cl 型。沿西邊山斷裂帶，開化溝至?xí)x祠段巖溶水水質(zhì)明顯好于南部，說明該段巖溶水循環(huán)交替作用強(qiáng)烈，而南部相對(duì)較慢，至交城段基本處于滯流狀態(tài)。自平泉自流井建成以來，大量釋放了巖溶水系統(tǒng)的儲(chǔ)存量，加快了該區(qū)段巖溶水的水循環(huán)，水質(zhì)明顯趨于好轉(zhuǎn)。

3 水質(zhì)分析

3.1 分析方法

2018年1 月在王封鄉(xiāng)11# 新桃園煤礦、13# 宋家山、14#小西銘、15#大虎峪、16#上莊等主要供水水源以及泉域水環(huán)境可能受太原東山王封煤業(yè)有限公司60 萬t/a 礦井兼并重組項(xiàng)目影響的10#西山煤電水泥廠、12#王封設(shè)置地下水監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并在各監(jiān)測(cè)點(diǎn)取水樣后送檢。地下水采樣在2018 和2019年每年1月～3月枯水期、7月～9月豐水期各進(jìn)行1 次。根據(jù)《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法》（GB/T 5750-2006）進(jìn)行水樣檢測(cè)以及太原東山王封煤業(yè)有限公司60 萬t/a 礦井兼并重組整合項(xiàng)目建設(shè)對(duì)地下水水質(zhì)可能影響的分析與結(jié)果判定［1]。根據(jù)王封鄉(xiāng)地下水特征發(fā)展變化趨勢(shì)，尤其是河口鎮(zhèn)區(qū)和汾河二庫壩下區(qū)近三年自備井水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果，以pH、總硬度、氨氮、硝酸鹽氮、硫酸鹽、高錳酸鹽指數(shù)、氟化物、溶解性總固體、細(xì)菌總數(shù)、總大腸菌群、水溫等指標(biāo)進(jìn)行比較分析。

3.2 監(jiān)測(cè)過程及結(jié)果

3.2.1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

為保證水質(zhì)分析結(jié)果的全面準(zhǔn)確，本次工作還收集到2017年10月太原東山王封煤業(yè)有限公司委托的山西省中小企業(yè)監(jiān)測(cè)鑒定中心對(duì)太原東山王封煤業(yè)有限公司60 萬t/a 礦井兼并重組項(xiàng)目竣工環(huán)保驗(yàn)收監(jiān)測(cè)資料以及2014年7月山西省煤炭地質(zhì)水文勘查研究院所編制的“太原東山王封煤業(yè)有限公司60 萬t/a 礦井兼并重組整合項(xiàng)目對(duì)影響評(píng)價(jià)報(bào)告”。在此基礎(chǔ)上選取1 處主副井工業(yè)場(chǎng)地地下水水質(zhì)水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)（10#西山煤電水泥廠）及6 處地下水水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)。各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)情況見表1。

表1 地下水監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)監(jiān)測(cè)結(jié)果一覽表

3.2.2 監(jiān)測(cè)過程及結(jié)果

（1）地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)情況

本次水質(zhì)監(jiān)測(cè)在上述各測(cè)點(diǎn)共取得7 份水樣，2019年枯水期與豐水期各項(xiàng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)監(jiān)測(cè)結(jié)果見表2～表3。

表2 枯水期地下水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果一覽表

表3 豐水期地下水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果一覽

10#西山煤電水泥廠、11#新桃園煤礦、12#王封、13#宋家山、14#小西銘、15#大虎峪、16#上莊監(jiān)測(cè)點(diǎn)硫酸鹽超標(biāo)倍數(shù)分別為1.7、1.2、1.06、1.68、1.16、1.49、1.3 倍，其余各項(xiàng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)均達(dá)到《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 14848-2017）中Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。2019年豐水期與枯水期相比，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)pH 值、總硬度、氨氮、硝酸鹽氮、高錳酸鹽指數(shù)、溶解性總固體等含量下降，硫酸鹽指標(biāo)含量上升，細(xì)菌總數(shù)、總大腸菌群、水溫、氟化物含量無明顯變化［2]。

10#西山煤電水泥廠主副井工業(yè)場(chǎng)地地下水水質(zhì)水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)結(jié)果與其余6 處地下水水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)結(jié)果相比，各項(xiàng)指標(biāo)取值并無明顯變化和不同，故認(rèn)為太原東山王封煤業(yè)有限公司60 萬t/a 礦井兼并重組整合項(xiàng)目的建設(shè)對(duì)區(qū)域地下水水質(zhì)并無不良影響；此外，王封鄉(xiāng)集中供水站巖溶深水井地下水水質(zhì)相對(duì)良好，也未明顯受到工業(yè)和農(nóng)業(yè)污染影響，淺層水水質(zhì)均未超標(biāo)。硫酸鹽超標(biāo)的主要原因在于地層巖性的影響，局部區(qū)域奧陶系灰?guī)r巖溶水徑流較滯緩，與可溶灰?guī)r巖層接觸時(shí)間較長(zhǎng)，水中溶解礦物質(zhì)較多，呈現(xiàn)硫酸鹽局部超標(biāo)的現(xiàn)象。

依據(jù)對(duì)王封鄉(xiāng)供水井水質(zhì)化驗(yàn)結(jié)果，水化學(xué)類型為SO4·HCO3－Ca·Mg 型，巖溶地下水除硫酸鹽超標(biāo)外，其他各項(xiàng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)均符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5749-2006）標(biāo)準(zhǔn)，處理后方可飲用。

（2）地下水與地表水混合水質(zhì)監(jiān)測(cè)情況

結(jié)合GB/T 5750-2006 等相關(guān)規(guī)范及調(diào)查結(jié)果可知，太原市萬柏林區(qū)王封鄉(xiāng)地表水與地下水相比，無機(jī)鹽含量較低，所以，出于提升供水水質(zhì)并充分利用供水區(qū)域地下水與地表水資源的目的，本文還進(jìn)行了地面水與地下水混合水水質(zhì)監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)。為簡(jiǎn)化評(píng)價(jià)過程，僅選取總硬度、氯化物、氟化物、耗氧量、硫酸鹽、溶解性總固體等具有代表性的水質(zhì)指標(biāo)，具體結(jié)果見表4。

表4 地面水、地下水、混合水水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果

根據(jù)表4 調(diào)查分析結(jié)果可以看出，將太原市萬柏林區(qū)王封鄉(xiāng)地表水與地下水混合后能有效降低原地下水中總硬度、硫酸鹽、高錳酸鹽指數(shù)、溶解性總固體等的濃度，使區(qū)域內(nèi)地下水供水水質(zhì)得到一定程度的改善。

4 結(jié)論

根據(jù)本文監(jiān)測(cè)及分析結(jié)果可以看出，太原市萬柏林區(qū)王封鄉(xiāng)農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心供水項(xiàng)目主要從項(xiàng)目區(qū)奧陶系中統(tǒng)石灰?guī)r巖溶裂隙含水層組取水，地下水水質(zhì)除硫酸鹽含量明顯超標(biāo)外，其余各項(xiàng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)均達(dá)到《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 14848-2017）中Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。出于保護(hù)地下水水資源的目的，本文還進(jìn)行了項(xiàng)目區(qū)地表水與地下水混合水水質(zhì)情況的監(jiān)測(cè)與分析，結(jié)果表明，太原市萬柏林區(qū)王封鄉(xiāng)地表水與地下水混合后能原地下水中總硬度、硫酸鹽、高錳酸鹽指數(shù)、溶解性總固體等濃度顯著降低，區(qū)域內(nèi)供水水質(zhì)得到有效改善。為此，筆者建議，太原市萬柏林區(qū)王封鄉(xiāng)農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心供水項(xiàng)目可以考慮實(shí)施地表水與地下水混合供水措施。