襄汾縣汾河以西水源地供水能力評(píng)價(jià)

馮 杰

(山西省煤炭地質(zhì)水文勘查研究院有限公司，山西 太原 030006)

1 襄汾縣汾河以西地區(qū)水源地概況

襄汾縣位于山西省西南部的臨汾市，北與堯都區(qū)接壤，南與曲沃縣相鄰，西靠鄉(xiāng)寧，東有太岳山，與浮山、翼城相連，汾河有北向南于縣域中部穿過。襄汾縣汾河以西涉及7個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，汾河以西水源地由汾城鎮(zhèn)集中供水水源地、趙康鎮(zhèn)焦村供水水源地、古城聯(lián)村供水水源地、南賈鎮(zhèn)南賈集中供水水源地、襄陵鎮(zhèn)集中供水水源地、永固集中供水辛豐水源地、南辛店聯(lián)村供水水源地等7處小規(guī)模水源地組成(見表1)。

表1 襄汾縣鄉(xiāng)村集中供水工程現(xiàn)狀

2 襄汾縣汾河以西水源地含水層賦存特征分析

襄汾縣地下含水巖組自下而上分別為：寒武奧陶系碳酸鹽巖巖溶裂隙含水巖組；碎屑巖間夾碳酸鹽巖類裂隙含水巖組；碎屑巖裂隙含水巖組；松散巖類孔隙含水巖組，其中巖溶裂隙地下水、松散巖類孔隙水為主要供水水源。而襄汾縣汾河以西水源地有水井11口，其中取用奧陶系巖溶水的水井7口，取用松散巖類孔隙水的水井4口(見圖1)。

(1)奧陶系巖溶水水井中2口位于龍子祠泉域范圍內(nèi)，1口水井位于古堆泉泉域范圍內(nèi)，另有4口水井不在泉域范圍內(nèi)。龍子祠泉域范圍內(nèi)的2口水井處于龍子祠泉裸露型巖溶山地地下水水文地質(zhì)類型區(qū)，主要接受上游同一含水層的的側(cè)向補(bǔ)給，其次為境內(nèi)灰?guī)r裸露區(qū)降雨入滲。古堆泉泉域范圍內(nèi)的趙康鎮(zhèn)焦村聯(lián)村供水水源井處于襄汾埋藏型巖溶地下水水文地質(zhì)類型區(qū)(埋藏于汾河沖積平原孔隙含水層下伏)，主要接受上游同一含水層的的側(cè)向補(bǔ)給，上覆含水層的越流補(bǔ)給。

(2)該區(qū)另有4口水井不在泉域范圍內(nèi)的水井取用奧陶系巖溶水，均位于汾河西山前傾斜平原區(qū)，奧陶系灰?guī)r直接埋藏于第四系中、上更新統(tǒng)松散層之下。該處灰?guī)r位于羅云山斷層(西邊山斷裂帶)上盤(屬下降盤)，巖溶地下水主要接受羅云山斷層下盤(屬上升盤)與之相對(duì)接的寒武、奧陶系灰?guī)r含水層的側(cè)向補(bǔ)給，上覆松散層含水層的越流補(bǔ)給或斷裂帶降水附近降水的直接入滲。該區(qū)有4口水井取用松散巖類孔隙水，其中3口位于汾河西山前傾斜平原區(qū)，取用第四系中更新統(tǒng)卵礫石含水層水，其主要補(bǔ)給來(lái)源為羅云山斷層下盤(屬上升盤)與之相對(duì)接的奧陶系灰?guī)r含水層的側(cè)向補(bǔ)給，大氣降水補(bǔ)給。

(3)另外1口取用松散巖類孔隙水的水井，位于汾陽(yáng)嶺黃土臺(tái)地區(qū)，取用第四系中更新統(tǒng)卵礫石含水層水，其主要補(bǔ)給來(lái)源為大氣降水、溝道補(bǔ)給、附近七一水庫(kù)及躍進(jìn)渠滲漏補(bǔ)給等。

圖1 襄汾縣分析以西水源地供水井分布情況

3 襄汾縣汾河以西水源地地下水資源量計(jì)算評(píng)價(jià)

3.1 盆地平原區(qū)

水源地中有7口水源井位于汾河西山前傾斜平原地區(qū)，對(duì)于松散巖類孔隙水其主要補(bǔ)給來(lái)源于降水入滲補(bǔ)給、龍子祠泉域山前側(cè)向補(bǔ)給、渠系滲漏補(bǔ)給、水庫(kù)滲漏補(bǔ)給量、井灌回歸補(bǔ)給，以降水入滲補(bǔ)給、龍子祠泉域山前側(cè)向補(bǔ)給量最大。對(duì)于汾河西山前傾斜平原地區(qū)巖溶地下水，主要接受龍子祠泉域山前側(cè)向補(bǔ)給、上覆松散巖類孔隙水越流補(bǔ)給。水源地中有1口水源井位于汾陽(yáng)嶺黃土臺(tái)地區(qū)，主要接受河流、水庫(kù)、大氣降水等補(bǔ)給。

結(jié)合臨汾市第二次水資源評(píng)價(jià)采用補(bǔ)給法進(jìn)行盆地平原區(qū)資源量計(jì)算。本次主要關(guān)注汾河西山前傾斜平原地區(qū)、汾陽(yáng)嶺黃土臺(tái)地區(qū)水資源量。

根據(jù)盆地平原區(qū)地下水的補(bǔ)給來(lái)源，其總補(bǔ)給量有下列幾項(xiàng)，按照公式(1)計(jì)算：

Q總補(bǔ)=Q降+Q側(cè)+Q渠+Q田+Q井+Q河+Q庫(kù)

(1)

式中：Q總補(bǔ)為地下水總補(bǔ)給量；Q降為降水入滲補(bǔ)給量；Q側(cè)為山前側(cè)向補(bǔ)給量；Q渠為渠系滲漏補(bǔ)給量；Q田為渠灌田間入滲補(bǔ)給量；Q井為井灌回歸補(bǔ)給量；Q河為河道滲漏補(bǔ)給量；Q庫(kù)為水庫(kù)滲漏補(bǔ)給量。

各補(bǔ)給項(xiàng)的計(jì)算及分配方法介紹如下：

3.1.1 降水入滲補(bǔ)給量Q降

降水入滲補(bǔ)給量指降雨后滲入到土壤并在重力作用下入滲補(bǔ)給地下水的量，其計(jì)算式見公式(2)、(3)：

Q降=Pr·F·10-1

(2)

Pr=a·P

(3)

式中：Q降為降水入滲補(bǔ)給資源量(萬(wàn)m2/a)；Pr為降水入滲補(bǔ)給量(mm)；a為降水入滲補(bǔ)給系數(shù)；P為計(jì)算區(qū)年平均降雨量(mm)；F為計(jì)算區(qū)面積(km)。

降水入滲補(bǔ)給系數(shù)a值，根據(jù)臨汾市地下水資源量調(diào)查評(píng)價(jià)報(bào)告中分析計(jì)算成果，按各計(jì)算區(qū)包氣帶主要巖性、相應(yīng)補(bǔ)給期地下水平均埋深、平均年雨量選??；年降水量P為1956-2018年同步系列觀測(cè)值；計(jì)算區(qū)面積F為利用MapGis軟件在1/5萬(wàn)的地形圖上量算值。1956-2018年襄汾縣降水入滲補(bǔ)給量為5 940.8萬(wàn) m/a，汾河西山前傾斜平原地區(qū)的補(bǔ)給量為929萬(wàn) m3/a，汾陽(yáng)嶺黃土層覆蓋區(qū)的補(bǔ)給量為1 030.0萬(wàn) m3/a。

3.1.2 山前側(cè)向補(bǔ)給量Q側(cè)

山前側(cè)向補(bǔ)給量是盆地邊山區(qū)地下水的側(cè)向滲透補(bǔ)給量，包括西部山區(qū)巖溶水潛流量和東部山丘區(qū)基巖裂隙水的側(cè)向滲透量。采用斷面法，即用達(dá)西滲透公式(4)計(jì)算：

Q側(cè)=K·I·M·L=T·I·L

(4)

式中：K為計(jì)算斷面含水層平均滲透系數(shù)(m/d)；I為計(jì)算斷面平均水力坡度；M為計(jì)算斷面含水層平均厚度(m)；L為計(jì)算斷面長(zhǎng)度(m)；T為導(dǎo)水系數(shù)(m2/d)；

剖面線一般選擇在有水文地質(zhì)鉆孔控制的盆地邊緣線上，而且與地下水流向垂直，計(jì)算斷面就是根據(jù)補(bǔ)給邊界水文地質(zhì)條件、地貌條件，結(jié)合地下水等水位線，把剖面線劃分為若干段，然后依據(jù)各段參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。本次計(jì)算確定了2個(gè)有側(cè)向補(bǔ)給的山前剖面，襄汾縣西邊山側(cè)向補(bǔ)給量為909.1萬(wàn) m3/a(見表2)。

表2 襄汾縣平原區(qū)側(cè)向補(bǔ)給量計(jì)算結(jié)果

3.1.3 渠系滲漏補(bǔ)給量Q渠

渠系滲漏補(bǔ)給量是指灌區(qū)進(jìn)入田間以上各級(jí)渠道滲漏補(bǔ)給地下水的量。本次評(píng)價(jià)計(jì)算了襄汾縣境內(nèi)的較大的汾西灌區(qū)、東鄧灌區(qū)、趙曲灌區(qū)、東劉灌區(qū)等干支兩級(jí)渠系滲漏補(bǔ)給量。對(duì)干支兩級(jí)以下渠系和小型機(jī)電灌站及小型水利的渠系滲漏補(bǔ)給量在田間入滲補(bǔ)給量中一并考慮。渠系滲漏補(bǔ)給量采用公式(5)計(jì)算：

Q渠=m渠·Q引

(5)

式中：m渠為渠系滲漏補(bǔ)給系數(shù)；Q引為渠首引水量。

經(jīng)1956-2018年全縣渠系滲漏補(bǔ)給量平均為765萬(wàn) m3/a。

3.1.4 渠灌田間入滲補(bǔ)給量Q田

灌區(qū)田間滲漏補(bǔ)給量是灌溉用水進(jìn)入田間以后入滲補(bǔ)給地下水的量，包括萬(wàn)畝灌區(qū)干支渠以下渠道和田間用水量入滲補(bǔ)給、小型機(jī)電灌站、小型自流灌區(qū)灌溉入滲補(bǔ)給。因小型水利資料無(wú)法收集，水量較小，本次只計(jì)算襄汾縣5處大中型灌區(qū)的田間滲漏補(bǔ)給量。用公式(6)計(jì)算：

Q田=Bη干支Q引

(6)

式中：B為灌溉入滲補(bǔ)給系數(shù)，B值與η干支值均采用臨汾市地下水資源量調(diào)查評(píng)價(jià)中的數(shù)值。

通過計(jì)算，渠灌田間入滲補(bǔ)給量多年(1956-2018年)平均為589萬(wàn) m3/a。

3.1.5 水庫(kù)滲漏補(bǔ)給量Q庫(kù)

襄汾縣內(nèi)有不少小型水庫(kù)，但由于大部分水庫(kù)的水源沒有保證，且年久失修，蓄水量很少。本次只計(jì)算位于南賈鎮(zhèn)的七一水庫(kù)的滲漏補(bǔ)給地下水量。

通過計(jì)算，水庫(kù)滲漏補(bǔ)給量Q庫(kù)多年(1956-2018年)平均為88萬(wàn) m3/a。

3.1.6 井灌回歸補(bǔ)給量Q井

井灌回歸補(bǔ)給量是指以地下水為水源進(jìn)行農(nóng)田灌溉時(shí)滲入補(bǔ)給地下水的量，它是地下水的重復(fù)量，不屬于地下水資源量的范疇。計(jì)算方法同田間回歸補(bǔ)給量。以公式(7)計(jì)算：

Q井=βQ開

(7)

式中：Q井為地下水農(nóng)田灌溉實(shí)際開采量

通過計(jì)算，井灌回歸補(bǔ)給量Q開多年(1956-2018年)平均為430萬(wàn) m3/a。

3.1.7 計(jì)算結(jié)果評(píng)價(jià)分析

(1)根據(jù)以上計(jì)算，襄汾縣盆地內(nèi)地下水資源量為8 816.3萬(wàn) m3/a，總補(bǔ)給量為9 246.3萬(wàn) m3/a，其中汾河西山前傾斜平原地區(qū)地下水資源量為1 433.7萬(wàn) m3/a，總補(bǔ)給量為1 500萬(wàn) m3/a；汾陽(yáng)嶺黃土臺(tái)地區(qū)地下水資源量為1 508.6萬(wàn) m3/a，總補(bǔ)給量為1 547.6萬(wàn) m3/a。

(2)依據(jù)臨汾市第二次水資源評(píng)價(jià)襄汾縣盆地區(qū)多年平均可采量為7 610萬(wàn) m3/a，其中汾河西山前傾斜平原地區(qū)孔隙水可采資源量為1 144.7萬(wàn) m3/a，該區(qū)開采系數(shù)為0.62，屬尚有潛力開發(fā)區(qū)。汾陽(yáng)嶺黃土層中孔隙地下水水文地質(zhì)類型區(qū)可采資源量為829.6萬(wàn) m3/a，該區(qū)開采系數(shù)為0.58，屬尚有潛力開發(fā)區(qū)。

3.2 龍子祠裸露巖溶區(qū)

水源地中有2口水源井位于龍子祠裸露巖溶區(qū)，本縣龍子祠裸露巖溶區(qū)位于縣域西部，羅云山斷層下盤(屬上升盤)，屬山丘區(qū)，山丘區(qū)一般認(rèn)為Q補(bǔ)=Q排、對(duì)于本縣龍子祠泉域巖溶水來(lái)講，其排泄途徑主要為通過邊山斷裂帶向盆地內(nèi)排泄，如前所述其排泄量為909.1萬(wàn) m3/a，概化認(rèn)為龍子祠裸露巖溶區(qū)水資源量為909.1萬(wàn) m3/a。

3.3 古堆泉泉域

水源地中有1口水源井位于古堆泉泉域范圍，依據(jù)臨汾市第二次水資源評(píng)價(jià)及臨汾市水資辦提供成果，襄汾縣古堆泉分配的可開采量為1 585.7 m3/a。2006年其處于一般超采區(qū)，近年來(lái)襄汾縣采取了大規(guī)模“關(guān)井壓采”的措施，關(guān)閉了泉域范圍內(nèi)許多自備井，采取集中供水方式，解決生產(chǎn)、生活用水問題，現(xiàn)狀為采補(bǔ)平衡區(qū)，從保護(hù)巖溶水的角度出發(fā)，該水井年開采量不應(yīng)大于10萬(wàn) m3/a，其開采量不大。

4 水源地供水能力評(píng)價(jià)

襄汾縣汾河以西水源地中7處小規(guī)模水源地設(shè)計(jì)總供水規(guī)模13 752 m3/d，實(shí)際供水規(guī)模為7 412 m3/d，服務(wù)對(duì)象為128 006人、5 000頭大牲畜、12 000只小牲畜，具體如下：

(1)焦村水源井位于古堆泉域，現(xiàn)狀取水量為211 m3/d (7.7萬(wàn) m3/a)，井頭村西水源井、南辛店聯(lián)村1#水源井(襄汾縣南辛店鄉(xiāng)集中供水南許村、梁段村水源地1#)位于龍子祠泉域，泉域范圍內(nèi)取用巖溶水的水井年取水量均小于10萬(wàn) m3/a，并且均未超過水井涌水量。

(2)水源地有7口水井位于汾河西山前傾斜平原地區(qū)，現(xiàn)狀供水量合計(jì)4 922 m3/d(179.6萬(wàn) m3/a)，其涌水量(設(shè)計(jì)供水量)合計(jì)8 512 m3/d(310.7萬(wàn) m3/a)，供水量未超過涌水量。汾河西山前傾斜平原地區(qū)孔隙水可采資源量為1 144.7萬(wàn) m3/a，該區(qū)開采系數(shù)為0.62，近年來(lái)襄汾縣采取了大規(guī)?！瓣P(guān)井壓采”的措施，關(guān)閉了泉域范圍內(nèi)許多自備井，采取集中供水方式，解決生產(chǎn)、生活用水問題，為尚有潛力開發(fā)區(qū)。

(3)水源地有1口水井位于汾陽(yáng)嶺黃土覆蓋區(qū)，現(xiàn)狀供水量1 147 m3/d(41.9萬(wàn) m3/a)，其涌水量(設(shè)計(jì)供水量)合計(jì)1 680 m3/d(61.32萬(wàn) m3/a)，供水量未超過涌水量。汾陽(yáng)嶺黃土層中孔隙地下水水文地質(zhì)類型區(qū)可采資源量為829.6萬(wàn) m3/a，該區(qū)開采系數(shù)為0.58，屬尚有潛力開發(fā)區(qū)。

5 結(jié)語(yǔ)

(1)綜上所述，襄汾縣汾河以西水源地供水能力可以滿足現(xiàn)狀需水要求。但應(yīng)認(rèn)識(shí)到的是隨著襄汾縣經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展，人民生活質(zhì)量不斷提高，對(duì)襄汾縣有限的水資源提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，水資源供需矛盾將進(jìn)一步加重。

(2)襄汾縣應(yīng)通過調(diào)整用水結(jié)構(gòu)，完善科學(xué)用水體系和節(jié)約用水體系，實(shí)現(xiàn)水資源的合理配置，提高水的綜合利用效率，逐步達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)城市水資源管理和利用水平，用有限的水資源最大限度滿足城市經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展和人民生活水平不斷提高的需要。

(3)為確保水源的合理開發(fā)和城市供水水源地不受污染，襄汾縣應(yīng)根據(jù)國(guó)家四部一局聯(lián)合頒布的《飲用水水源保護(hù)區(qū)污染防治管理規(guī)定》、《飲用水源保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)綱要》及《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》，結(jié)合水文地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)條件，對(duì)水源地及上游主要補(bǔ)給、徑流區(qū)、地表水體等規(guī)定劃定水源地保護(hù)區(qū)。