張生財(cái)

（吐魯番地區(qū)水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 新疆吐魯番市 838000）

鄯善縣三鄉(xiāng)一鎮(zhèn)農(nóng)村飲水安全取水方案論證

張生財(cái)

（吐魯番地區(qū)水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 新疆吐魯番市 838000）

新疆鄯善縣山南三鄉(xiāng)一鎮(zhèn)農(nóng)村人畜飲水安全并網(wǎng)改造工程，供水規(guī)模5486.26m3/d，供水總?cè)丝?8176人，根據(jù)該區(qū)域的水資源的情況，針對(duì)地下水、泉水和地表水進(jìn)行調(diào)查、分析和論證，由于該區(qū)域?yàn)榈叵滤蓞^(qū)、地下水水量不足且地下水水質(zhì)較差，不能滿足工程取水需要，故本工程選擇取水水源為色爾克甫溝的地表水，并對(duì)其進(jìn)行論證。

農(nóng)村飲水安全 取水方案 地表水 地下水 泉水

1 工程概況

新疆鄯善縣山南三鄉(xiāng)一鎮(zhèn)農(nóng)村飲水安全并網(wǎng)改造工程供水范圍覆蓋鄯善縣火焰山以南(以下簡(jiǎn)稱山南)三鄉(xiāng)一鎮(zhèn)即：魯克沁鎮(zhèn)、吐峪溝鄉(xiāng)，達(dá)浪坎鄉(xiāng)和迪坎鄉(xiāng)。本工程供水規(guī)模5486.26m3/d，供水總?cè)丝?8176人，其中解決鄯善縣山南四個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)飲水不安全人口44290人。另外有13886人現(xiàn)狀年飲水基本安全，分布在魯克沁鎮(zhèn)和吐峪溝鄉(xiāng)，本工程從解決農(nóng)村人畜飲水安全問題、節(jié)水、節(jié)能以及降低農(nóng)村供水成本等多方面考慮，把這部分現(xiàn)狀年飲水基本安全的13886人所在的七個(gè)水廠也并入到主網(wǎng)管中。

本工程擬從色爾克甫溝出山口處引取色爾克甫溝的地表水，經(jīng)過凈化消毒后，通過配水管網(wǎng)輸水到各個(gè)鄉(xiāng)村原有小水廠的調(diào)節(jié)構(gòu)筑物。

2 工程項(xiàng)目區(qū)水資源概況

2.1 水資源

本工程擬從色爾克甫溝出山口處取水。色爾克甫溝位于鄯善縣連木沁鎮(zhèn)南側(cè)，屬二塘溝流域中下游區(qū)，為火焰山斷層構(gòu)造形成的溝口，走向?yàn)槟媳毕?，橫穿火焰山山體，溝長(zhǎng)約9.0km。溝內(nèi)的水資源由地表水和地下水兩部分組成。本項(xiàng)目水源位于色爾克甫溝溝口以上，因此本次水資源開發(fā)利用以該溝口以上吐峪溝鄉(xiāng)和連木沁鎮(zhèn)區(qū)域進(jìn)行分析。

2.1.1 地表水資源

二塘溝河為分析范圍內(nèi)唯一的河流，根據(jù)新疆水文水資源局于1996年完成的《鄯善縣三河流域地表水水資源調(diào)查評(píng)價(jià)》中所統(tǒng)計(jì)二塘溝河流域地表水資源量0.8198×108m3，可利用地表水資源量亦為0.8198×108m3，二塘溝河流域地表水資源量占鄯善縣三河流域地表水資源量的0.34%；二塘溝河水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)為二級(jí)，其中僅有總硬度到達(dá)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)外，其它評(píng)價(jià)參數(shù)都為一級(jí)，水質(zhì)礦化度為189mg/L,屬于優(yōu)良水源。

2.1.2 地下水資源8

《鄯善縣地下水開發(fā)利用規(guī)劃》研究報(bào)告中成果，北盆地多年平均地下水補(bǔ)給量為8571.58×104m3/a，南盆地為3623.51× 104m3/a；多年平均開采量北盆地為14796.69× 104m3/a，南盆地為10788.71×104m3/a；南北盆地區(qū)域淺層地下水為負(fù)均衡，其中北盆地多年平均超采為6225.11×104m3/a，南盆地多年平均超采為7165.2×104m3/a。

色爾克甫溝溝口以上二塘溝北灌區(qū)地下水總補(bǔ)給量為5265×104m3/a；其中連木沁鎮(zhèn)559 ×104m3/a，吐峪溝蘇巴什106×104m3/a，國(guó)有土地4600×104m3/a。二塘溝北灌區(qū)地下水可開采量（連木沁鎮(zhèn)、吐峪溝蘇巴什、國(guó)有土地）為3225×104m3/a,而2006年實(shí)際開采量達(dá)9982 ×104m3/a，超采6757×104m3/a。由于大量超采地下水，造成區(qū)域內(nèi)淺層地下水位逐年下降，有資料顯示，北盆地地下水位平均每年下降1.6m，南盆地平均每年為2.3m左右。

3 取水水源論證

3.1 地下水

項(xiàng)目區(qū)開采地下水的方式主要有兩種：一是在地下水水質(zhì)檢測(cè)達(dá)標(biāo)的區(qū)域內(nèi)打機(jī)電井提取地下水，作為整個(gè)項(xiàng)目的供水水源；二是在色爾克甫溝內(nèi)埋滲管或埋裝滿拋石的鋼筋籠等措施截潛流。

2006年9月28日新疆維吾爾自治區(qū)人民政府辦公廳以新政辦函[2006]177號(hào)文件《關(guān)于同意將鄯善縣劃定為地下水嚴(yán)重超采區(qū)的復(fù)函》認(rèn)可了自治區(qū)水利廳審查通過的《新疆吐魯番地區(qū)鄯善縣地下水超采區(qū)劃定報(bào)告》，同意將鄯善縣劃定為地下水嚴(yán)重超采區(qū)。由此看來(lái)在項(xiàng)目區(qū)內(nèi)打機(jī)電井提取地下水的方案是不可行的。

色爾克甫溝內(nèi)的潛流量沒有經(jīng)過詳細(xì)測(cè)算，但色爾克溝同吐魯番市木頭溝的地下水徑流條件基本相同，兩溝同屬于火焰山構(gòu)造溝，木頭溝測(cè)算點(diǎn)的河床寬度67m，覆蓋層厚度6.0m，滲透系數(shù)65.41m/d，水力坡度0.0125，計(jì)算得潛流量為328.74m3/d。色爾克甫溝取水點(diǎn)河床寬度50m，覆蓋層厚度平均6.0m，滲透系數(shù)按馬場(chǎng)附近取59.89m/d，水力坡度取0.08，經(jīng)計(jì)算得潛流量為1437.36m3/d。本工程供水范圍較大，供水人口數(shù)58176人，供水規(guī)模5486.27 m3/d，色爾克甫溝地下潛流量遠(yuǎn)不能滿足對(duì)本工程的取水量。由此看來(lái)在色爾克甫溝內(nèi)截潛流方案也是不可行的。綜上所述本工程利用地下水作為供水水源是不可行的。

3.2 泉水

項(xiàng)目區(qū)泉水出露地帶位于火焰山北側(cè)，連木沁和吐峪溝蘇巴什一帶，離供水區(qū)域太遠(yuǎn)，距最近的魯克泌鎮(zhèn)24.2km，而且要穿越地勢(shì)險(xiǎn)峻的色爾克甫溝。溝底目前有一條可以通行的便道，但溝兩側(cè)為幾十米高的懸崖峭壁，施工難度相當(dāng)高，由此看來(lái)引取火焰山北側(cè)出露的泉水作為工程的供水水源造價(jià)昂貴，施工難度極高，在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上不可行。

3.3 地表水

色爾克甫溝內(nèi)的地表徑流主要由泉水形成。色爾克甫溝為火焰山斷層構(gòu)造帶，鄯善縣北盆地地下水流經(jīng)火焰山后，由于火焰山的阻隔作用，在其斷層構(gòu)造帶（色爾克甫溝）內(nèi)以泉水的形式出露，形成地表徑流，冬季有幾條坎兒井水匯入色爾克甫溝，本項(xiàng)目論證方案以色爾克甫溝內(nèi)泉水轉(zhuǎn)化來(lái)的地表水進(jìn)行論證。

3.3.1 地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

（1）地質(zhì)條件

鄯善縣位于天山褶皺帶東段的山間斷陷盆地北緣由于火焰山的隆起，將盆地分為南北兩個(gè)盆地。研究區(qū)域內(nèi)的二塘溝河、連木沁鎮(zhèn)、吐峪溝一帶第四紀(jì)沉積厚度可達(dá)600～700m，主要沉積物為沙卵礫石、沙礫石、亞砂土和亞粘土等。

（2）水文地質(zhì)條件

由于吐魯番盆地的東部沉陷使鄯善縣的南、北盆地沉積了巨厚的第四系松散物質(zhì)，也為地下水的儲(chǔ)存提供了巨大空間。根據(jù)地質(zhì)資料顯示，含水層的巖性主要為單一的砂卵礫石層。北盆地自北向南地下水的埋深由大到小，地下水類型主要以淺水為主，在600m高程附近地下水埋深在100左右，到了312國(guó)道附近地下水埋深在20～50m之間，靠近火焰山地下水埋深逐漸升高,在蘇巴什鄉(xiāng)以南、連木沁鎮(zhèn)的吐格蔓買來(lái)均有泉水出露，溢出地表。

（3）地下水的補(bǔ)給條件

本項(xiàng)目區(qū)屬于干旱荒漠性氣候，蒸發(fā)強(qiáng)烈，降水極少，大量的降水主要集中在北部山區(qū)，由此可見，平原區(qū)的補(bǔ)給主要靠山區(qū)大氣降水和冰雪融水，經(jīng)二塘溝河的河谷潛流，河道滲漏，以及山前暴雨洪水入滲后側(cè)向補(bǔ)給平原。由于平原區(qū)的降水量極少，對(duì)地下水的補(bǔ)給意義不大，該區(qū)域內(nèi)地下水補(bǔ)給主要是通過轉(zhuǎn)化補(bǔ)量補(bǔ)給地下，即通過引水渠滲漏補(bǔ)給地下，田間灌溉滲漏補(bǔ)給，有極少量的地下水開采、坎爾井、泉水回歸等。

（4）地下水的徑流條件

本區(qū)域地下水徑流方向與地形坡度和地表水徑流方向大致相同，即由東北向西南方向運(yùn)動(dòng)。沖洪積扇地下水徑流條件好。水力坡度7～8%。滲透系數(shù)馬場(chǎng)附近K=59.89m/d，連木沁鎮(zhèn)變電所地帶K=55.27m/d。

（5）地下水排泄

地下水排泄有兩種，一種是天然排泄，另一種是人為排泄。結(jié)合本項(xiàng)目區(qū)天然排泄即泉水是我們研究的主要方向。

由于受火焰山的隆起阻水影響，在火焰山的山前地帶、蘇巴什溝口、連木沁的溝口均有泉水出露成為天然排泄的一部分。

另外，地下水的人為排泄占項(xiàng)目區(qū)的主要地位，并且與泉水排泄有著密切的關(guān)系，其排泄方式主要有坎爾井、機(jī)電井開采兩種方式，機(jī)井開采主要分布在火焰山前312國(guó)道地下水淺埋區(qū)。

（6）地下水動(dòng)態(tài)特征

地下水動(dòng)態(tài)受降水、農(nóng)業(yè)灌溉、機(jī)井抽水和側(cè)向補(bǔ)給的影響。本項(xiàng)目區(qū)的淺層地下水的動(dòng)態(tài)既有豐水、枯水年份變化規(guī)律，又有年內(nèi)季節(jié)性變化特征。

以鄯善縣連木沁鎮(zhèn)為例淺層地下水年內(nèi)動(dòng)態(tài)變化的一般規(guī)律：每年5月份，由于灌溉開采量逐漸增大，使得地下水水位開始持續(xù)下降，一般到6～9月前后出現(xiàn)年內(nèi)最低水位，等到10月份灌溉停止，地下水水位開始緩慢回升，直到次年1～3月份達(dá)到最高水位。根據(jù)觀測(cè)結(jié)果，年內(nèi)變幅一般在4.89～5.42m之間。連木沁2003～2005年地下水變化見圖1。

圖1 鄯善縣連木沁9大隊(duì)Ⅱ2-3號(hào)觀測(cè)井2003年-2005年地下水月平均圖

地下水水位年際變化的一般規(guī)律：地下水水位在豐水年呈回升趨勢(shì)，但從本地區(qū)多年動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)來(lái)看，因大量開采地下水，淺層地下水補(bǔ)小排大，地下水水位總體呈下降趨勢(shì)。區(qū)域內(nèi)2002～2006年地下水埋深動(dòng)態(tài)觀測(cè)資料顯示，地下水水位年均下降1.25m左右。

3.3.2 泉水水資源量和泉水流量衰減原因分析

對(duì)于泉水在泉域范圍內(nèi)取水的項(xiàng)目，應(yīng)依據(jù)泉水動(dòng)態(tài)連續(xù)觀測(cè)資料，分析對(duì)泉水流量衰減的可能影響和影響程度。

本次論證搜集到的資料有二塘河流域管理所觀測(cè)的色爾克甫溝溝口連續(xù)8年的泉水資料。該資料為二塘河流域管理所實(shí)測(cè)，施測(cè)時(shí)上游渠道閘門關(guān)閉，河道內(nèi)完全為泉水徑流，泉水流經(jīng)色爾克甫溝溝口后，由水管站引入渠道，再由渠道內(nèi)已制率定好的水位—流量關(guān)系(2002年由吐魯番水文水資源勘測(cè)局率定)測(cè)定流量，資料可靠，可為本次論證提供了基本依據(jù)。色爾克甫溝溝口泉水連續(xù)8年實(shí)測(cè)記錄見表1。

從實(shí)測(cè)記錄中可以得知，該溝現(xiàn)狀年泉水水資源量為2299.10萬(wàn)m3/a。泉水流量的年內(nèi)分配為11月～次年4月大，占全年的82%；5月～10月小，占全年的18%；其中6月～9月為一年中最枯的4個(gè)月，為65.88萬(wàn)m3，僅占全年的11%。對(duì)于水廠取水全年日均取水量為5725m3，月均取水為17.2萬(wàn)m3。從1999-2006年泉水觀測(cè)資料分析可得，現(xiàn)狀年泉水流量能滿足水廠取水要求。

表1 魯克沁鎮(zhèn)色爾克甫溝溝口歷年實(shí)測(cè)流量表

表2 現(xiàn)狀年、設(shè)計(jì)年95%的月年來(lái)水量

論證區(qū)域范圍色爾克甫溝溝口以上在火焰山的山前地帶、蘇巴什溝口、連木沁的溝口均有泉水出露成為天然排泄的一部分。蘇巴什、連木沁鎮(zhèn)一帶屬大量開采地下水區(qū)域，淺層地下水補(bǔ)小排大，地下水水位總體呈下降趨勢(shì)，地下水水位年均下降1.25m左右。

泉水的排泄量與上游地下水的開采量有直接關(guān)系。在各種水文地質(zhì)和補(bǔ)排條件不變的情況下，上游地下水的開采量越大，下游泉水的排泄量越小。連木沁鎮(zhèn)一帶機(jī)井?dāng)?shù)量由1994年的83眼，猛增至2003年的 142眼，機(jī)井?dāng)?shù)量年增長(zhǎng)為7%；抽水量由1994年的2270萬(wàn)m3/a增至2003年的2821萬(wàn)m3/a，其中1999年抽水量曾達(dá)3909萬(wàn)m3/a，抽水量年增長(zhǎng)2.5%。

從色爾克甫溝溝口泉水實(shí)測(cè)資料可計(jì)算得出，由1999年的3009萬(wàn)m3/a減少到2006年的2299萬(wàn)m3/a，8年間共減少了22.4%，年均泉水流量衰減率為0.03。另外，以上游連木沁鎮(zhèn)為例，1994年曾有坎兒井25條，排泄總量為1.34 m3/s，到2004年坎兒井?dāng)?shù)量減少為22條，排泄總量減少為1.08m3/s，11年間減少19.4%。

由以上分析可以得知，坎兒井、泉水的流量的減少主要是區(qū)域內(nèi)地下水無(wú)度大量開發(fā)、嚴(yán)重超采造成的。

3.3.3 取水保證率分析

我們以2006年現(xiàn)狀水平年資料分析泉水流量，按《村鎮(zhèn)供水技術(shù)規(guī)范》要求，村鎮(zhèn)供水水源保證率不低于95%。以多年實(shí)測(cè)資料的年內(nèi)分配，可計(jì)算出現(xiàn)狀年95%的月年泉水水量，再以現(xiàn)狀年95%的月年泉水水量利用遞減公式計(jì)算出設(shè)計(jì)年（2021年）95%的月年泉水水量，現(xiàn)狀年、設(shè)計(jì)年95%的月年來(lái)水量見表2。遞減公式如下：公式：Q設(shè)=Q現(xiàn)（1-2.8%）t

式中：Q現(xiàn)、Q設(shè)分別為現(xiàn)狀年、設(shè)計(jì)年的月年水量

泉水年均流量衰減率為0.030，t=15年

從推算的水量結(jié)果得知，到設(shè)計(jì)年2021年最枯的4個(gè)月（6月～9月）計(jì)算得出保證率為95%的日泉水水量為13557m3/d，而水廠日取水量占泉水日流量的40.5%。

通過以上計(jì)算結(jié)果分析可得不同保證率泉水流量（表2），枯水期泉水流量在保證率95%的情況下，現(xiàn)狀年最枯4個(gè)月（6月～9月）月均泉水水量為65.88萬(wàn)m3，設(shè)計(jì)年2021年最枯4個(gè)月（6月～9月）月均泉水水量為41.1萬(wàn)m3，而水廠每月只需取水17.2萬(wàn)m3，泉水出水量即可滿足枯水期的取水要求，因此，設(shè)計(jì)年2021年泉水流量可以滿足取水要求。

3.3.4 泉水水質(zhì)分析

飲用水水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)采用中華人民共和國(guó)GB5649-85《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》。鄯善縣疾病預(yù)防控制中心分別于2007年2月8日和5月17日兩次對(duì)色爾克甫溝溝口水質(zhì)取樣做了化。經(jīng)分析色爾克甫溝內(nèi)泉水水質(zhì)在不受上游洪水影響的情況下除細(xì)菌總數(shù)和總大腸菌群偏高外，其余評(píng)價(jià)參數(shù)均符合GB5649-85《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定。細(xì)菌總數(shù)和總大腸菌群可以在水廠通過凈水處理工藝和消毒措施處理達(dá)標(biāo)后方可供生活飲用。但在洪水期的影響下，水中的泥沙含量明顯增大，色度和濁度均超標(biāo)，需要做特殊水處理。

4 結(jié)束語(yǔ)

新疆鄯善縣山南三鄉(xiāng)一鎮(zhèn)農(nóng)村飲水安全并網(wǎng)改造工程取水方案的論證，為工程的實(shí)施，起到?jīng)Q定性的作用，可以徹底解決鄯善縣山南三鄉(xiāng)一鎮(zhèn)農(nóng)村飲水安全問題，也為吐魯番地區(qū)農(nóng)村飲水安全今后的發(fā)展提供了思路。

10.3969/j.issn.1672-2469.2014.11.008

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1672-2469（2014）11-0021-04

張生財(cái)(1979年—)，男，工程師。