閆志安

(陜西省禮泉縣水利局，陜西 禮泉 713200)

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禮泉縣北部山區(qū)干旱地帶地下水資源綜合開(kāi)發(fā)利用研究

閆志安

(陜西省禮泉縣水利局，陜西 禮泉 713200)

通過(guò)利用最新的水文地質(zhì)成果，分析地下水資源的分布特點(diǎn)，研究了禮泉縣北部山區(qū)的地下水開(kāi)發(fā)利用形式和施工技術(shù)方法，總結(jié)出區(qū)內(nèi)地下水開(kāi)發(fā)利用可分為巖溶地下水開(kāi)采區(qū)和基巖裂隙水與松散層水開(kāi)采區(qū)，并進(jìn)一步指明開(kāi)采區(qū)內(nèi)地下水的勘察方法、取水手段、布井原則等，為解決當(dāng)?shù)仫嬘盟щy指出了方向。

禮泉北部；地下水開(kāi)發(fā)利用；保護(hù)

陜西省禮泉縣北部所處的渭北黃土丘陵區(qū)，地形切割強(qiáng)烈，水資源短缺，俗稱(chēng)‘渭北旱腰帶’，自古就是一個(gè)嚴(yán)重缺水的地區(qū)。80年代以前，大部分地區(qū)群眾依靠水窖集水維持生活，衛(wèi)生條件差，導(dǎo)致嚴(yán)重的腸道寄生蟲(chóng)病、大骨節(jié)病和氟骨癥等地方病發(fā)生。80年代以后隨著防治大骨節(jié)病改水工程的實(shí)施以及近年人飲解困工程的實(shí)施，大部分地區(qū)群眾飲用水質(zhì)得到明顯改善，使大范圍內(nèi)用水緊張局面有所緩解。但由于取水手段限制，尤其是對(duì)水文地質(zhì)條件認(rèn)識(shí)不清，以及對(duì)最新的水文地質(zhì)成果利用不夠，地下水開(kāi)發(fā)利用程度較低，該地區(qū)缺水情況依然嚴(yán)重。本文擬通過(guò)利用最新水文地質(zhì)成果，總結(jié)該地區(qū)地下水開(kāi)發(fā)利用和施工技術(shù)方法，為解決當(dāng)?shù)仫嬘盟щy指出方向。

1　地下水開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀及缺水現(xiàn)狀

1.1地下水資源開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀

據(jù)禮泉縣水利局初步統(tǒng)計(jì)，禮泉縣共有各類(lèi)配套水井2044眼，主要分布在南部黃土塬和山前沖洪積平原區(qū)，約占開(kāi)采量的80%以上，其北部黃土塬區(qū)受研究程度和取水手段限制開(kāi)發(fā)利用程度較低，僅占全縣總開(kāi)采量的20%，地下水開(kāi)采大部分局限于淺井開(kāi)采松散層地下水。以南坊鎮(zhèn)北坊村為例，該村含黃村、北坊、下里3個(gè)自然村，人口約3 100人，全村僅有1眼200 m深機(jī)井，出水量100 m3/d左右。

2015年禮泉縣地下水開(kāi)發(fā)利用量2 468萬(wàn) m3，地下水主要用于人畜和農(nóng)田灌溉，占開(kāi)發(fā)利用總量的69%，而北部山區(qū)人畜生活用水占到地下水開(kāi)發(fā)利用量的90%以上。

1.2缺水現(xiàn)狀

根據(jù)區(qū)內(nèi)禮泉縣水利局2008年農(nóng)村飲水安全調(diào)查數(shù)據(jù)表明，禮泉北部該地區(qū)是一個(gè)缺水地區(qū)，全區(qū)26.7萬(wàn)農(nóng)村人口，目前10.33萬(wàn)人尚存在用水困難，占總?cè)丝诘?8.7%。其中5.23萬(wàn)人為取水困難和水源保證率不達(dá)標(biāo)，農(nóng)民生活范圍內(nèi)水源稀少，取水半徑1～3 km，最遠(yuǎn)6～7 km；另外有5.08萬(wàn)人用水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)，飲用水源氟、礦化度嚴(yán)重超標(biāo)。

長(zhǎng)期以來(lái)，嚴(yán)重缺水問(wèn)題制約著人民群眾生存條件的改善和生活水平的提高，主要為資源性缺水，水源稀少，人畜飲用水短缺現(xiàn)象集中連片，取水方式原始落后，采用遠(yuǎn)距離的拉水，消耗大量勞動(dòng)力，每年因取水花費(fèi)的勞動(dòng)工時(shí)要占總勞動(dòng)工時(shí)的30%以上，嚴(yán)重制約了經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民群眾脫貧步伐。因此，急需在該地區(qū)總結(jié)出一套行之有效的地下水開(kāi)發(fā)利用和施工技術(shù)方法，并應(yīng)用和推廣，解決群眾用水困難。

2　地下水資源開(kāi)發(fā)利用規(guī)劃研究

根據(jù)最新的水文地質(zhì)研究資料，禮泉縣北部地下水資源包括松散巖類(lèi)孔隙水、基巖裂隙水和碳酸巖類(lèi)巖溶裂隙水，地下水資源總體較貧乏，同時(shí)分布極不均一。主要體現(xiàn)在以下幾方面：一是大面積分布的散巖類(lèi)孔隙水和基巖裂隙水由于補(bǔ)給賦存條件差，富水性普遍差，以致區(qū)內(nèi)淺部地下水資源貧乏，‘渭北旱腰帶’之名由此而來(lái)；二是區(qū)內(nèi)巖溶地下水資源較為豐富，但巖溶地下水的賦存主要受構(gòu)造和水文網(wǎng)控制，埋藏、富水性各向異性顯著，水位埋深大，開(kāi)發(fā)利用投入較大。

根據(jù)此特點(diǎn)，本文對(duì)禮泉縣北部地區(qū)地下水開(kāi)發(fā)利用的方式、手段和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了規(guī)劃和總結(jié)。

2.1基巖裂隙水與松散層水開(kāi)采區(qū)

分布于禮泉縣西店頭村—西洼里村以北地區(qū)，為本文重點(diǎn)規(guī)劃區(qū)域。根據(jù)地下水含水層埋藏條件、富水性以及開(kāi)采難易程度不同，進(jìn)一步劃分為基巖裂隙水與松散層水管井混合開(kāi)采區(qū)以及建站引泉、大口輻射井、管井結(jié)合開(kāi)采亞區(qū)。

2.1.1基巖裂隙水與松散層水管井混合開(kāi)采亞區(qū)

分布于南坊鎮(zhèn)～薛家、建陵鎮(zhèn)石泉及叱干洼地，以上地段大多位于山前洪積扇裙、黃土殘塬凹地以及溝壑區(qū)的局部地段。由于補(bǔ)給條件較好，松散層較厚，基巖古地形較低凹，裂隙較發(fā)育，地下水資源比較豐富，尤其構(gòu)造和凹地復(fù)合部位水量最大。單井混合出水量300～500 m3/d，局部如薛家、東注泔出水量接近1 000 m3/d。水位埋深60～120 m，最深不超過(guò)150 m。這些地段地下水資源相對(duì)較豐富，且埋藏淺，開(kāi)發(fā)利用投資少、見(jiàn)效快，是解決當(dāng)?shù)睾透浇r(nóng)村生活用水理想地段，以上地段內(nèi)地下水開(kāi)發(fā)已初具規(guī)模，解決了部分群眾的吃水問(wèn)題，局部地區(qū)還發(fā)展了小片灌溉。

這些地區(qū)可規(guī)劃生產(chǎn)井群，以充分發(fā)揮地下水資源的潛力。布井間距，按300～500 m為宜，局部匯水?dāng)嗔褞Ь嗫蓽p小為200～300 m左右。井深以揭露風(fēng)化帶為宜，一般200～300 m即可，最深不超過(guò)450 m。施工中把好下管、投礫質(zhì)量關(guān)，防止濾料下漏，同時(shí)也要注意避免過(guò)密的打井。斷裂發(fā)育部位富水性更好，施工前有必要利用物探手段探查斷裂位置，生產(chǎn)井盡量穿過(guò)斷裂帶，以獲得更佳效果。

2.1.2建站引泉、大口輻射井、管井結(jié)合開(kāi)采區(qū)

分布于石潭鎮(zhèn)駱駝巷—趙鎮(zhèn)東窖村以北，除南坊鎮(zhèn)～薛家、建陵鎮(zhèn)石泉及叱干洼地以外的地區(qū)。區(qū)內(nèi)地形切割強(qiáng)烈，溝間梁地窄小，形成的地表徑流被強(qiáng)烈排泄，不利于地下水補(bǔ)給和貯存，富水性差，為貧水和極貧水區(qū)。水位埋深100～150 m，現(xiàn)有井孔出水量20～80 m3/d，以地勢(shì)較高的梁崗區(qū)最小。

區(qū)內(nèi)缺水較著，應(yīng)綜合利用各種水源。優(yōu)先考慮地表水，抽提溝泉水，沿溝施工大口井、輻射井，搞井、站結(jié)合，加強(qiáng)對(duì)較大泉水的利用；遠(yuǎn)離溝泉與地表水地段，則選擇構(gòu)造應(yīng)力較為集中的向斜軸部、匯水導(dǎo)水的北西向斷裂延伸線(xiàn)、節(jié)理發(fā)育的堅(jiān)硬透鏡狀?yuàn)A層與柔性巖層接觸帶以及補(bǔ)給條件較好的局部匯水凹地等地段布井，井深250～300 m，至鄰近溝谷谷床以下120～150 m為宜，施工中不能因?yàn)槲唇衣逗味艞墝?duì)深部的了解，施工前盡量利用物探手段探查富水地段，減少成井風(fēng)險(xiǎn)。

2.2巖溶地下水開(kāi)發(fā)利用區(qū)

分布于石潭鎮(zhèn)夏侯村—趙鎮(zhèn)碾子溝的狹長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)，即丘陵前緣斷裂斜坡帶，含水層巖性為奧陶系中厚層狀灰?guī)r、白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r，碳酸鹽巖質(zhì)純層厚，斷裂發(fā)育，巖體破碎，巖溶比較發(fā)育，具區(qū)域統(tǒng)一的水位(壓)面。處于巖溶泉域的徑流排泄帶，地下水富集，為地下水富水～極強(qiáng)富水性區(qū)，計(jì)算單井出水量大多500～2 000 m3/d，部分地段>2 000 m3/d，為解決城鎮(zhèn)、工業(yè)和農(nóng)村大量用水首選地段。禮泉縣堯召水源地就位于該地段內(nèi)，現(xiàn)有水源井7眼，日供水11 760 m3/d，為禮泉縣城區(qū)的主要供水水源。

鑒此，該區(qū)宜采用深井開(kāi)采地下水。設(shè)計(jì)井深在600～800 m，具體井深在潛水段應(yīng)至水位以下250～350 m，承壓段應(yīng)至灰?guī)r頂面以下250～300 m；井間距一般400 m以上，山前極強(qiáng)富水地段可減至200～300 m；井徑大小要求上部松散層450 mm以上，安裝φ273 mm以上鋼管護(hù)壁，下部碳酸鹽巖段一般裸眼成井，孔徑200 mm以上，泵室段(水位下50 m)不小于245 mm，若大流量開(kāi)采，泵室段不小于270 mm，以便安裝250型潛水泵；受水位埋深和目前市場(chǎng)抽水設(shè)備限制，預(yù)計(jì)單井出水量500～2 500 m3/d，最大不超過(guò)3 000 m3/d。

打井施工中需防止覆蓋層坍塌、干巖溶段漏水，必要時(shí)頂漏鉆進(jìn)。由于區(qū)內(nèi)巖溶水主要受控于斷裂構(gòu)造，施工前盡量利用物探手段探查斷裂位置，井位應(yīng)定于斷裂帶上盤(pán)。

3　地下水資源保護(hù)措施建議

3.1預(yù)防為主，全面規(guī)劃

地下水資源的保護(hù)，要始終貫徹預(yù)防為主，全面規(guī)劃，合理布局的原則，目前禮泉縣尚未編制水資源開(kāi)發(fā)利用規(guī)劃，特別對(duì)寶貴的巖溶地下水資源和基巖裂隙地下水資源，缺少規(guī)劃保護(hù)。為此建議，禮泉縣應(yīng)根據(jù)各自實(shí)際情況制定地下水開(kāi)發(fā)利用方案，對(duì)地下水開(kāi)采進(jìn)行全面規(guī)劃，在考慮當(dāng)?shù)匦杷疇顩r的基礎(chǔ)上，規(guī)劃開(kāi)采，避免過(guò)量開(kāi)采和濫用水源。

3.2建立地下水監(jiān)測(cè)網(wǎng)

隨著禮泉縣北部山區(qū)地下水大規(guī)模的開(kāi)采，區(qū)域水位勢(shì)必有所降低，導(dǎo)致水量衰減。應(yīng)在該區(qū)域內(nèi)建立地下水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，掌握大規(guī)模開(kāi)采過(guò)程中的地下水動(dòng)態(tài)變化的新資料，預(yù)測(cè)開(kāi)采期間地下水資源的變化趨勢(shì)，以便能夠及時(shí)調(diào)整地下水開(kāi)發(fā)方案及水資源保護(hù)措施。

3.3加強(qiáng)地下水資源污染防治

區(qū)內(nèi)地下水的補(bǔ)給是以地表水滲漏和大氣降水入滲為主，地表水和地表土壤的的污染，必將影響地下水資源水質(zhì)。應(yīng)對(duì)禮泉縣北部周邊的漠西河、泔河、羊毛灣水庫(kù)等重要補(bǔ)給水源進(jìn)行監(jiān)督管理，健全水資源管理和水質(zhì)的監(jiān)測(cè)體系，制定水源衛(wèi)生保護(hù)措施和制度，進(jìn)行水質(zhì)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，責(zé)令各用水部門(mén)排入地表水體的污廢水，必須達(dá)到國(guó)家允許排放標(biāo)準(zhǔn)。

3.4防止巖溶地下水氟污染

禮泉縣北部地帶，第四系中普遍有高氟地下水分布對(duì)于巖溶水與黃土層地下水聯(lián)系比較密切的上述地區(qū)，隨著沿山前斷裂帶巖溶水的大規(guī)模開(kāi)發(fā)，有可能使巖溶水受到上覆黃土層高氟地下水的影響，使巖溶地下水中的氟含量逐步增大。為此建議，在該區(qū)施工的巖溶水井，必須嚴(yán)格作好對(duì)第四系松散層水的止水工作，防止因封井止水不嚴(yán)，造成高氟水直接下滲，導(dǎo)致巖溶地下水污染。

4　結(jié)語(yǔ)

在干旱少雨的禮泉縣北部山區(qū)，地下水資源的合理開(kāi)發(fā)利用對(duì)居民生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)已具有舉足輕重的作用。本文對(duì)禮泉縣北部山區(qū)干旱地帶禮地下水資源開(kāi)發(fā)利用和保護(hù)的的研究成果，具有較強(qiáng)的實(shí)際意義和可操作性，可為全面解決禮泉縣飲用水困難和地域經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了水資源技術(shù)支撐。

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2016-03-14

閆志安(1977-)，男，陜西禮泉人，工程師，主要從事城鄉(xiāng)供水工作。

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1004-1184(2016)05-0063-02