山陽縣城水資源供需平衡分析

蘇 文,劉 波

(商洛市水電勘測設(shè)計院,陜西 商洛 726000)

1 概 況

山陽縣位于陜西省商洛市東南部,縣城總面積223.9km2,人口約10.18萬人。山陽縣主城區(qū)目前運行的供水工程(設(shè)施)主要有4處,十里水廠水源為薛家溝水庫,年均日取水1600m3。高一水廠位于城東薛家溝溝口高一村,水廠水源來自縣河河漫灘地的1口輻射井,年均日取水1800m3。鄒家灣泵房位于縣城東部鄒家灣村,年均日取水3000m3。第二水廠位于城西工業(yè)園區(qū)入口附近,水廠水源來自西河河漫灘地的1口輻射井,年均日取水3100m3。

2 需水量分析

2.1 生活用水

山陽縣2019年縣城核心受水區(qū)及其周邊輻射區(qū)人口(以下簡稱縣城人口)規(guī)模10.18萬人,按照人口自然增長率4‰預(yù)測2025年縣城人口規(guī)模則為10.38萬人。此增長率忽略了城鎮(zhèn)化產(chǎn)生的人口聚集效應(yīng),則2025年山陽縣城區(qū)人口為14萬人。根據(jù)2025年城鎮(zhèn)化率(考慮一定的增長,2019年城鎮(zhèn)化率為54%,2025年按60%計算),確定本次水資源論證2025年受水區(qū)人口為8.5萬人。對比現(xiàn)狀縣城核心受水區(qū)人口占總的比例人口(占比約為60%,共計6.1萬人,年用水量330萬m3),證明直接受水區(qū)范圍確定較為合理。查閱《陜西省行業(yè)用水定額》,屬于陜南丘陵淺山區(qū),人口50萬人以下的小城市,用水定額為110L/人·d。受水區(qū)內(nèi)人口為8.5萬人,則日用水量為9500m3/d。

2.2 水廠自用

根據(jù)《室外給水設(shè)計規(guī)范》,參照我國各地水廠經(jīng)驗,一般自用水率為5%～10%[1]。由于高一水廠及鄒家灣水廠水廠內(nèi)部幾乎無自用水量,因此本次4座水廠自用水率統(tǒng)一取5%的系數(shù),計算日自用水量為475m3/d。

2.3 管網(wǎng)損失

根據(jù)《城市供水管網(wǎng)漏損控制及評定標(biāo)準(zhǔn)》漏失率低于12%,山陽縣城區(qū)供水管網(wǎng)約一半為2010年以前埋設(shè)的,管網(wǎng)滲水率取較大值,本次管網(wǎng)損失及按照10%計算,則日漏水量950m3[2]。

2.4 行業(yè)用水

根據(jù)山陽縣城市總體規(guī)劃,工業(yè)產(chǎn)業(yè)園區(qū)內(nèi)農(nóng)副產(chǎn)品加工為主的工業(yè)企業(yè)集中布置在東部,二類工業(yè)用地布置在西部,保留城區(qū)對環(huán)境無污染的工業(yè),其余工業(yè)用地搬遷到產(chǎn)業(yè)園區(qū),2025年縣城各企業(yè)用水量為1633.5m3。

2.5 總需水量

綜上分析,2025年本次水資源論證的4座水廠供水受益人口約為8.5萬人左右,日用水量為9500m3/d,水廠自用水率統(tǒng)一取5%的系數(shù),計算日自用水量為475m3/d;管網(wǎng)損失及按照10%計算,則日漏水量950m3;企業(yè)用水2025年日均1633 m3/d。最終核定山陽縣城2025年需水量為460萬m3(日取用水量為12600m3/d),其中生活年取用水量為347萬m3(日取用水量為9500m3/d);水廠自用年取用水量為18萬m3(日用水量為500m3/d);管網(wǎng)漏損年取用水量為35萬m3(日滲水量為950m3/d);企業(yè)用水取用水量為60萬m3(日用水量為1633m3/d)。

結(jié)合山陽縣供水有限公司提供的近三年供水水量統(tǒng)計表,2018年總供水量為260萬m3,2019年總供水量為325萬m3,2020年總供水量為330萬m3,加上水廠自用的5%,則近三年取水總量為271萬m3、331萬m3、346萬m3?，F(xiàn)狀2020年取水量與上述2025年計算量很接近人口比例的關(guān)系(14萬人/10.18萬人=1.32,460萬m3/346萬m3=1.37),因此理論計算2025年需水量460萬m3是合理的。

3 可供水量分析

山陽縣水資源較充沛,水資源總量位居商洛市第三,為6.49億m3,其中地下水資源量2.25億m3。

3.1 地表水可供水量分析

以地表水為供水的只有十里水廠,十里水廠從薛家溝水庫壩后引水,通過1.6kmDN300鑄鐵管道將水送到十里水廠。薛家溝水庫坐落在山陽縣城東部的縣河上游薛家溝,水庫壩址處控制流域面積16.5km2,總庫容117.5萬m3,興利庫容84.5萬m3,滯洪庫容23萬m3,死庫容10萬m3。根據(jù)薛家溝水庫建庫資料和實際調(diào)查、勘測,有相鄰流域地下水補給多處,實測其最枯流量40L/s,年際或年內(nèi)變幅很小,可近似將其作為常流量。泉水補給多年平均值為121.1×104m3,日徑流量達3455m3/d。河道在95%的徑流來水情況下,水庫總徑流量為226.3×104m3,薛家溝水庫 95%典型年可供水量 226.3萬m3,縣城十里水廠供水區(qū)域年需水量73萬m3,薛家溝水庫首先以水庫滿足供水為前提,按2000m3/d供水規(guī)模向山陽縣城供水,所以薛家溝水庫完全有能力滿足該項目中十里水廠承擔(dān)的供水任務(wù)。

3.2 地下水可供水量分析

水源地區(qū)為河谷地地貌,水源地區(qū)地下水為裂(溶)隙潛水,天然條件下地下水流向為北西向,地下水補給來源主要為周邊含水層和降雨,地下水位變化與降雨關(guān)系較密切。山陽縣城地下水供水工程有3個,區(qū)域地下水資源可開采量為5521萬m3/a。

3.2.1 抽水試驗

1)第二水廠:第二水廠位于城西工業(yè)園區(qū)入口附近,水源通過輻射井取水,井深16.2m,井徑6m,輻射管長20m,采用3臺300JCK210-21/2型長軸深井泵取水(兩用一備),經(jīng)過凈化后進入廠區(qū)內(nèi)600m3的清水池。經(jīng)過水文地質(zhì)勘,地下水位埋深6.5-8.0m,鉆井鉆孔3次,經(jīng)過3次抽水試驗、8次動力觸探實驗和水位恢復(fù)觀測和水文觀測,鉆孔深度21.30m時,水位埋深8.00m,經(jīng)試驗計算出水量約為237m3/h,每天約為5688m3,滿足單井出水量4200m3/d的工程要求。鉆孔深度20.80m時,水位埋深6.50m,經(jīng)試驗計算出水量約為241m3/h,每天約為5784m3,滿足單井出水量4200m3/d的工程要求。鉆孔深度22.10m時,水位埋深7.80m,經(jīng)試驗計算出水量約為256m3/h,每天約為6144m3,滿足單井出水量4200m3/d的工程要求。

2)鄒家灣泵房:鄒家灣泵房位于縣城東部鄒家灣村,現(xiàn)狀有大口井一座,井深13.5m,井徑4m,分別選用深井泵JD130*12與300JC-180-00各一臺,揚程均為96m,流量前者為130 m3/h,后者為180 m3/h。根據(jù)《山陽縣東城區(qū)棚戶區(qū)改造鄒家灣應(yīng)急水源井工程報告(詳勘階段)》,該場地地下水類型為潛水,主要依靠河流、大氣降水補給。地下水位埋深4.20～4.50m。經(jīng)過3次抽水試驗、3次動力觸探實驗和水位恢復(fù)觀測和水文觀測,鉆孔深度20m時,水位埋深2.00～13.60m,在抽水試驗中,相鄰鉆孔深度18m的水位深度下降3.70m,相鄰鉆孔深度22m的水位下降3.8m,經(jīng)試驗計算,鉆孔20m的出水量約為238m3/h,每天約為5712m3,滿足單井出水量4000m3/d的工程要求。

3)高一水廠:高一水廠位于城東薛家溝溝口高一村,水源為水廠內(nèi)部一座井深26m、井徑6m的大口井,采用2500J140-30型潛水泵3臺(2用1備),單泵設(shè)計流量140 m3/h,設(shè)計揚程30m。根據(jù)《山陽縣自來水公司水源工程勘察報告(詳勘階段)》,該場地地下水類型為潛水,主要依靠河流、大氣降水補給。地下水位埋深8.10～13.60m,經(jīng)過3次抽水試驗、25次動力觸探實驗和10位水位恢復(fù)觀測和水文觀測,鉆孔深度13.5m時,水位埋深8.20～13.30m,在抽水試驗中,相鄰鉆孔深度18.4m的水位深度下降1.70m,相鄰鉆孔深度18.1m的水位下降2.3m,經(jīng)試驗計算,鉆孔20m的出水量約為328m3/h,每天約為7872m3,滿足單井出水量2400m3/d的工程要求。

3.2.2 滲透系數(shù)

根據(jù)以上3個水源的抽水試驗,采用《工程地質(zhì)手冊》潛水完整井出水試驗測定滲透系數(shù):

K=0.732Q×lg(r1/r)/(2H-S-S1)/(S-S1))

(1)

式中:k為滲透系數(shù);H為水位埋置深度,m;S為水位降深(抽水井),m;S1為觀測井水位降深,m;r為抽水管半徑(0.06m);r1為觀測孔與抽水孔距離,m;Q為每天出水量,m3/d。

1)第二水廠,H=19.3m,S=8m,S1=2.8m,r1=12.4m,Q=5668 m3/d,經(jīng)計算K=66.5 m3/d。

2)鄒家灣泵房H=18m,s=11.6m,S1=3.7m,r1=6.0m,Q=5712 m3/d,經(jīng)計算K=51.13 m3/d。

3)高一水廠泵房H=11.5m,S=6m,S1=1.7m,r1=23.7m,Q=7872 m3/d,經(jīng)計算K=41 m3/d。

根據(jù)地層滲透系數(shù),抽取地下水,影響半徑值確定為200～320m。

3.2.3 可開采量

根據(jù)數(shù)值計算結(jié)果分析比較,確定當(dāng)影響半徑達到200～320m時,各水源井位置處水位降深為2.3～3.7m,各井出水總量1.06萬m3/d,年開采水量約為387萬m3/a,水源地多年平均地下水資源量為5521萬m3/a,滿足使用要求。

3.2.4 地下水水位預(yù)測

根據(jù)各水源井地下水動態(tài)觀測監(jiān)測資料,對項目區(qū)地下水位動態(tài)變化進行分析,根據(jù)分析,最高水位一般為1～3月。受天氣溫度影響地下水開采逐漸增大,3～6月水位逐漸降低,7～9月地下水開采大幅增加為年內(nèi)最低水位,10～12月為地下水恢復(fù)期,水位逐漸上漲。年內(nèi)水位最大變幅3.0m左右。根據(jù)《商洛市2019水資源公報》,在山陽縣城區(qū)布設(shè)的監(jiān)測井水位上升了0.21m,因此項目區(qū)內(nèi)的地下水位處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。

3.2.5 地下水質(zhì)分析

經(jīng)對3處地下水39項水質(zhì)指標(biāo)檢測,結(jié)果表明,項目水源井水質(zhì)滿足《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》標(biāo)準(zhǔn)及《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》要求,且水源周圍均沒有石油、化工等污染企業(yè),無重大污染源,水質(zhì)滿足項目用水水質(zhì)要求[3]。

3.3 取水可靠性性分析

通過對各水源水文地質(zhì)條件的分析,和從抽水試驗資料來看,抽水量完全能達到要求,水源地多年平均地下水資源量為5521萬m3/a,項目年開采需水量約為387萬m3/a,占可開采量的7%,開發(fā)潛力較大。項目水源地地下水資源較豐富,天然狀態(tài)下地下水位基本上是在基巖面以上,一般埋深大于毛細(xì)上升高度,地表土壤含水量基本不受地下水位變化影響,山陽縣供水有限公司4處水廠取用地下水形成的降落漏斗范圍內(nèi)基本上不會因地下水位下降而影響地表土壤含水量。綜上所述,供水并取地下水對周圍環(huán)境造成明顯影響的可能性小,取水是可靠的。

4 項目水量平衡分析

經(jīng)過分析,山陽縣城年需水量為460萬m3(日用水量為12600m3/d),其中居民生活年取用水量為346.75萬m3(日取用水量為9500m3/d);水廠自用年取用水量為18.25萬m3(日取用水量為500m3/d);管網(wǎng)漏損年取用水量為34.675萬m3(日取用水量為950m3/d);企業(yè)用水年取用水量為60.225萬m3(日取用水量為1650m3/d)。

4座供水水廠中,十里水廠日供水2000 m3/d,年取水73萬m3;高一水廠日供水2400 m3/d,年取水87.6萬m3;鄒家灣泵房日供水4000m3/d,年取水146萬m3;第二水廠日供水4200 m3/d,年取水153.3萬m3。4座水廠日取水總量為12600 m3/d,年供水總量為460萬m3。水資源供需平衡,供水量完全滿足需求量。

5 結(jié) 語

經(jīng)過分析,山陽縣城2025年需水量為460萬m3(日取用水量為12600m3/d),4座水廠日供水量為12600 m3/d:其中十里水廠2000 m3/d,高一水廠2400 m3/d,鄒家灣泵房4000 m3/d、第二水廠4200 m3/d,取水水量及水質(zhì)是可靠的,供水量與需水量相等,4座水廠供水量完全滿足山陽縣城未來發(fā)展用水需求,為縣城供水提供了科學(xué)依據(jù)。