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        吉木乃縣水源地地下水特征及供水需求分析

        2015-12-19 05:32:52王振山
        西部探礦工程 2015年3期

        王振山

        (新疆地礦局第二水文工程地質(zhì)大隊(duì),新疆昌吉831100)

        吉木乃縣水源地地下水特征及供水需求分析

        王振山*

        (新疆地礦局第二水文工程地質(zhì)大隊(duì),新疆昌吉831100)

        新疆吉木乃縣供水水源地位于縣城南部的拉斯特河谷地區(qū),通過對(duì)該地區(qū)的地下水資源調(diào)查與評(píng)價(jià),查明其水文地質(zhì)條件,可為科學(xué)合理開發(fā)利用該地區(qū)地下水資源提供相應(yīng)的科學(xué)依據(jù)。

        吉木乃縣;水源地;開發(fā)利用

        1 概況

        吉木乃縣位于新疆阿勒泰地區(qū)的西部,北距哈巴河縣86km,東北距布爾津縣90km,東距福??h220km,南距和布克賽爾蒙古自治縣180km,西與哈薩克斯坦共和國接壤,總面積7145km2。

        勘查區(qū)位于吉木乃縣中南部的拉斯特河谷,海拔高程1523~900m,縣城主要位于河流的一級(jí)階地和高河漫灘上,拉斯特河由南向北流經(jīng)縣城。

        2 區(qū)域水文條件

        2.1 河流

        區(qū)內(nèi)地表水流主要為拉斯特河,發(fā)源于南部薩吾爾山現(xiàn)代冰川,由南向北徑流,河流長(zhǎng)度28km,流域面積272km2,據(jù)新疆水文水資源局在拉斯特河上游科克克也木也爾水文站資料(1980~1993年),拉斯特河多年平均徑流量3787×104m3?,F(xiàn)由于上游紅旗水庫截流,基本將拉斯特河水大部分引蓄入庫,剩余河水在勘查區(qū)南側(cè)未出山口前即全部滲失地下,區(qū)內(nèi)河道基本無下瀉水量。據(jù)調(diào)查,只有1996年和2002年因發(fā)生了多年不遇的洪水,才有洪水沿河道進(jìn)入下游區(qū)。河水水化學(xué)類型為HCO3-Ca型,礦化度小于1g/L,水質(zhì)較好。

        2.2 水庫

        區(qū)內(nèi)有2座水庫,分別為紅旗水庫和紅山水庫,其中紅旗水庫位于吉木乃縣城南部約13km,為中型水庫,設(shè)計(jì)最大庫容1500×104m3,2013年庫容為684× 104m3;紅山水庫位于吉木乃縣城南部約4km,為小型水庫,設(shè)計(jì)最大庫容506×104m3,2013年庫容為252× 104m3。

        3 水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀

        3.1 地表水開發(fā)利用現(xiàn)狀

        勘查區(qū)內(nèi)引用的地表水為拉斯特河河水,主要用于農(nóng)業(yè)灌溉。在勘查區(qū)南側(cè)利用西干渠將拉斯特河河水全部引入紅旗水庫,紅旗水庫沿巴特巴拉克溝泄水至紅山水庫,紅山水庫下泄水通過引水管道將水庫水引入下游農(nóng)田進(jìn)行灌溉,區(qū)內(nèi)灌溉方式均為節(jié)水噴灌。

        2007年以后,拉斯特河大部分河水均被引入紅旗水庫,河道內(nèi)剩余水量在多倫拜村出山口以前均滲入地下補(bǔ)給河谷潛流,沒有地表水進(jìn)入勘查區(qū)內(nèi)河道;紅旗水庫通過紅山水庫向紅山口以北農(nóng)業(yè)區(qū)供水2309.8×104m3。

        3.2 地下水開發(fā)利用現(xiàn)狀

        3.2.1 機(jī)民井開采地下水量

        區(qū)內(nèi)地下水開發(fā)利用程度很低,自1960年以來,主要為手壓井對(duì)潛水進(jìn)行零星、低強(qiáng)度的開采,開采深度一般小于15m,以解決生活及人畜的飲用水問題,后隨著自來水的逐漸鋪設(shè)到戶,手壓井已基本停止使用。

        區(qū)內(nèi)現(xiàn)有機(jī)井3口,正常使用的有2口,主要用于城北郊蔬菜大棚灌溉,現(xiàn)有蔬菜大棚150畝,灌溉定額為500m3/(畝·年),年開采地下水約7.5×104m3/a。

        3.2.2 現(xiàn)有城鎮(zhèn)供水水源地

        吉木乃縣現(xiàn)狀城鎮(zhèn)供水為地下水,其取水工程位于縣城南側(cè)勘查區(qū)中部的紅山口,取水方式為在拉斯特河道內(nèi)開挖2眼深度分別為6m和10m的大口井,在井中部平置直徑600mm的預(yù)制取水管,利用地形高差,向縣城及周邊居民自壓供水。據(jù)縣水暖公司提供資料,2013年,總供水量(開采量)約120×104m3,主要用于城鎮(zhèn)居民生活用水、城鎮(zhèn)綠化用水,現(xiàn)狀暫無工業(yè)廠礦用水。夏季高峰供水量約4000m3/d,冬季需水量較少。

        4 水資源需求及開發(fā)利用規(guī)劃

        隨著吉木乃口岸開發(fā)、倉儲(chǔ)區(qū)建設(shè)的加快和吉木乃工業(yè)園區(qū)的開發(fā)建設(shè),加之當(dāng)?shù)鼐用袢丝跀?shù)量的增加、生活水平的提高,均將導(dǎo)致水資源需求的急劇增加,屆時(shí)現(xiàn)狀供水能力將無法滿足需求。據(jù)“吉木乃縣城供水改擴(kuò)建工程(二期)可行性研究報(bào)告”測(cè)算,近期(2015年)需水量約9180m3/d,遠(yuǎn)期(2020年)將達(dá)12240m3/d。

        5 擬選水源地

        按吉木乃縣政府規(guī)劃,取水對(duì)象為拉斯特河谷第四系松散巖類孔隙潛水,取水位置為多倫拜村和紅山口之間,供水方式為采用蓄水池通過地形差向吉木乃縣城自壓供水。

        5.1 擬選水源地水文地質(zhì)條件

        擬選水源地內(nèi)賦存有較豐富的第四系孔隙潛水,第四系基底起伏較大,含水量水層巖性為沖洪積砂卵礫石,據(jù)物探資料,含水層厚度一般8~15m之間,滲透系數(shù)約50~60m/d,其基底為第三系泥巖。

        該區(qū)域內(nèi)第四系潛水主要接受南部拉斯特河谷潛流側(cè)向徑流補(bǔ)給、基巖裂隙水側(cè)向補(bǔ)給、大氣降水入滲補(bǔ)給和紅山水庫入滲補(bǔ)給、基巖裂隙水和紅旗—紅山水庫水渠水入滲補(bǔ)給。

        該區(qū)域內(nèi)地下水主要沿拉斯特河和巴特巴拉克溝第四系含水層由南向北徑流,最終匯集于紅山口處,以通過紅山口向北側(cè)側(cè)向流出和城鎮(zhèn)供水水源地開采和蒸發(fā)蒸騰的方式排泄。

        該區(qū)域內(nèi)地下水水化學(xué)類型為HCO3·SO4型,礦化度小于1g/L,地下水水質(zhì)滿足生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),亦滿足工業(yè)鍋爐用水要求。地下水水質(zhì)隨季節(jié)變化不明顯。

        5.2 擬選水源地地下水資源量

        據(jù)水文地質(zhì)條件,對(duì)該水源地地下水補(bǔ)給量采用排泄量法進(jìn)行計(jì)算。該水源地排泄量主要由兩部分組成:地下水側(cè)向流出量和現(xiàn)狀城鎮(zhèn)供水水源地開采量(本次計(jì)算排泄斷面處于城鎮(zhèn)供水水源地下游)。

        5.2.1 地下水側(cè)向流出量

        采用斷面法計(jì)算,計(jì)算斷面為位于紅山口處的東西向斷面,計(jì)算公式:

        式中:Q側(cè)補(bǔ)——地下水側(cè)向流量,104m3/a;

        B——計(jì)算斷面寬度,m,據(jù)電測(cè)深物探剖面取891m;

        I——水力坡度,據(jù)流場(chǎng)圖取0.0212;

        K——斷面平均滲透系數(shù),m/d,參考北部鉆孔資料取60.84;

        M——含水層平均厚度,m,據(jù)電測(cè)深物探剖面取平均值11.4m;

        α——地下水流向與計(jì)算斷面夾角,(°),據(jù)工程測(cè)量取66.5°。

        計(jì)算結(jié)果為:438.47×104m3/a。

        因此,該斷面地下水側(cè)向流出量為438.47×104m3/a。5.2.2 城鎮(zhèn)供水水源地現(xiàn)狀開采量

        據(jù)吉木乃縣水暖公司提供數(shù)據(jù),2013年城鎮(zhèn)供水水源地地下水開采量為120×104m3/a。

        現(xiàn)狀該水源地地下水補(bǔ)給量為558.47×104m3/a。

        5.3 擬選水源地地下水可開采量

        因?yàn)槿∷绞讲捎玫氖堑叵陆貪撊∷こ?,可最大限度地截取地下潛流,因此開采系數(shù)取經(jīng)驗(yàn)值0.85。按開采系數(shù)法計(jì)算地下水可開采量,則地下水可開采量為558.47×0.85=474.70×104(m3/a)(13005m3/d),可作為嚴(yán)重缺水地區(qū)的小型水源地進(jìn)行開采。

        5.4 擬選水源地評(píng)價(jià)

        擬選水源地內(nèi)分布有第三系孔隙裂隙承壓水和第四系松散巖類孔隙潛水,水質(zhì)能滿足生活飲用水衛(wèi)生要求。經(jīng)計(jì)算,擬選水源地地下水補(bǔ)給量為558.47× 104m3/a(15300m3/d),水量能夠滿足城鎮(zhèn)供水的需求。

        擬選水源地位于拉斯特河谷內(nèi),有水量較豐富的第四系孔隙潛水,雖然存在含水層薄、富水性不均的特點(diǎn),但區(qū)內(nèi)第四系孔隙潛水主要來源于勘查區(qū)南部拉斯特河地下潛流,通過紅山口向北部徑流,其補(bǔ)給來源和接受補(bǔ)給的位置均在紅山口之南,紅山口處系南部山區(qū)潛水進(jìn)入北部河谷平原區(qū)的主要通道,在該處建截潛工程,可達(dá)到最大限度地截取河谷潛流的目的。同時(shí)還有取水工程施工簡(jiǎn)單,提水和供水運(yùn)行成本低,紅山口以南人類活動(dòng)稀少,利于進(jìn)行水源保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。

        5.5 地下水開采方案建議

        結(jié)合吉木乃縣水文地質(zhì)條件、供水現(xiàn)狀及規(guī)劃,對(duì)紅山口水源地提出如下開采方案。

        5.5.1 取水對(duì)象

        取水對(duì)象為拉斯特河谷第四系河谷潛流。

        5.5.2 取水方式

        在紅山口建地下截水壩工程,截水壩為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),壩兩側(cè)與兩側(cè)山體基巖相接(長(zhǎng)約180m),基礎(chǔ)開挖至揭穿第四系含水層至基巖(深度約14~15m)。截水壩壩頂埋置深度為地表以下2~2.5m。截水壩的功能為最大限度地?cái)r蓄拉斯特河谷潛流,同時(shí),在用水低峰期或洪水期便于地下水溢出壩頂向下游排泄,一方面保證水源地安全,一方面保證下游區(qū)有一定量的生態(tài)用水供應(yīng)。

        在截水壩南側(cè)(來水方向)可采用建集水大口井或集水管的方式將地下水提升至調(diào)節(jié)水池內(nèi)消毒沉淀后,利用地形高差向下游區(qū)自壓供水。

        5.5.3 取水方案可行性分析

        5.5.3.1 水文地質(zhì)條件分析

        區(qū)內(nèi)第四系孔隙潛水主要來源于勘查區(qū)南部拉斯特河地下潛流,水質(zhì)可以滿足生活飲用水要求。其補(bǔ)給來源和接受補(bǔ)給的位置均在紅山口之南,順地形自南向北徑流;紅山口處系南部山區(qū)潛水進(jìn)入北部河谷平原區(qū)的主要通道,地下水流的瓶頸,南部地下水沿此瓶頸進(jìn)行北部河谷平原區(qū),在該處建截潛工程,可達(dá)到最大限度地截取河谷潛流的目的。同時(shí),紅山口以南人類活動(dòng)稀少,利于進(jìn)行水源保護(hù)。

        5.5.3.2 社會(huì)效益分析

        本取水方案簡(jiǎn)單易行,施工簡(jiǎn)單,一次性投入較低,最主要的是水源地建成后運(yùn)行成本低,與吉木乃縣居民經(jīng)濟(jì)收入相對(duì)較低的客觀實(shí)際情況相適應(yīng),利于改善當(dāng)?shù)鼐用裆顥l件,保證社會(huì)安定。

        6 結(jié)論與建議

        擬選水源地供水方式選用截潛式,供水量和水質(zhì)均能夠滿足城鎮(zhèn)供水的需求。擬選水源地周邊地質(zhì)環(huán)境較脆弱,水源地內(nèi)地下水位埋深較淺,地下水環(huán)境極易造成污染,要盡快建立水源地保護(hù)區(qū),加強(qiáng)地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)和保護(hù)工作。水源地地下水的開采,會(huì)對(duì)北部的生態(tài)植被造成一定的影響??h城北部地區(qū)特別是北沙窩一帶生態(tài)植被較為脆弱,水源地的過量開采會(huì)對(duì)該地區(qū)植被造成破壞,使沙化面積擴(kuò)大。因此,建議當(dāng)?shù)卣块T應(yīng)根據(jù)縣城的實(shí)際需水量合理開采水源地水量,并努力做好各項(xiàng)節(jié)水工作,在發(fā)展本地區(qū)經(jīng)濟(jì)的同時(shí)能兼顧北部的生態(tài)植被,使人與自然和諧發(fā)展。

        [1]王振山,齊萬秋.新疆吉木乃縣城鎮(zhèn)供水水文地質(zhì)勘查報(bào)告[R].新疆地礦局第二水文工程地質(zhì)大隊(duì),2009:33-65.

        [2]魏守忠,李從林.新疆阿勒泰地區(qū)吉木乃縣地下水資源開發(fā)利用規(guī)劃報(bào)告[R].新疆宏昌工礦供水公司,2005:36-43.

        [3]劉贇,劉迎春.吉木乃縣城供水改擴(kuò)建工程(二期)可行性研究報(bào)告[R].新疆城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司,2007:8-28.

        [4]GB50027-2001供水水文地質(zhì)勘察規(guī)范[S].中華人民共和國建設(shè)部.

        P641

        B

        1004-5716(2015)03-0123-03

        2014-04-03

        王振山(1978-),男(漢族),安徽宿州人,工程師,現(xiàn)從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)工作。

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