孫金輝， 謝忠勝， 韓新強

(1.中國地質調(diào)查局地質災害防治技術中心，四川 成都 611734； 2.中國地質科學院探礦工藝研究所，四川 成都 611734)

隨著城鎮(zhèn)化日益推進，城市居民飲用水的安全問題也隨之凸顯，為保證城鎮(zhèn)發(fā)展所需要的水資源量以及由于突發(fā)污染導致的水資源大面積失效等因素，及時響應原水源地突發(fā)事件，國內(nèi)大中型城市都在大力尋找或者修建應急備用水源[1]。在城市原有水源地遭受污染或其他嚴重隱患的情況下，緊急啟用應急備用水源，避免造成居民水源匱乏或恐慌等社會問題[5-8]。近幾年涪江流域水污染問題頻發(fā)，在2008年汶川地震發(fā)生后，唐家山形成堰塞湖，湖水水體泄露后由于地震產(chǎn)生的各種污染物隨水體進入涪江；后續(xù)在2009年平武縣輸油管線爆裂導致涪江出現(xiàn)油污染；2011年松潘縣錳礦出現(xiàn)潰壩，富含錳的重金屬水體排入涪江，造成涪江出現(xiàn)短時間重金屬污染。多次水體污染事故對涪江水體均有所影響，同時對涪江沿岸包括江油居民的飲用水安全帶來嚴重威脅。為了消除飲用水安全隱患，尋找或建設江油市的應急水源地工程迫在眉睫。

筆者針對上述問題，詳細調(diào)查了江油市青蓮鎮(zhèn)應急水源地地下水補給量、排泄量及地下水均衡性判斷，分析水源地地下水開發(fā)潛力；采集應急水源地水樣進行分析測試，判斷水源地地下水化學特征，研究結果顯示青蓮鎮(zhèn)水源地可以作為江油市應急水源地。

1 規(guī)劃應急水源地概況

結合2012—2030年江油市城鎮(zhèn)規(guī)劃圖，青蓮鎮(zhèn)作為江油市四大中心鎮(zhèn)之一，在江油市發(fā)展中占據(jù)重要位置(青蓮鎮(zhèn)位置見圖1)。根據(jù)青蓮鎮(zhèn)地理位置及地質環(huán)境情況，青蓮鎮(zhèn)與江油市的距離位置關系，涪江主河道作為江油市飲用水來源貫穿江油市，青蓮鎮(zhèn)處于江油市西南方向，水源主要來自于涪江支流通口河，選取江油市青蓮鎮(zhèn)作為規(guī)劃應急水源地擬建區(qū)在位置上是可取的。

規(guī)劃應急水源地位于江油市青蓮鎮(zhèn)境內(nèi)。水源地供水來源主要為通口河上游西屏鄉(xiāng)，流經(jīng)青蓮鎮(zhèn)匯入涪江河。通口河上游未有大型化工企業(yè)及嚴重污染水源工廠，且處于涪江支流，距離江油城區(qū)僅18 km，選取位置基本適合。

1.1 青蓮鎮(zhèn)地下水資源量及評價

對江油市地下水資源量的計算采用成熟的水量均衡法，為了研究江油市青蓮鎮(zhèn)地區(qū)在固定時間段的地下水補給量、地下水儲存量以及地下水消耗量之間的關系，利用均衡計算方法，計算江油市青蓮鎮(zhèn)的可開采資源量。

規(guī)劃水源地處于中丘區(qū)紅層泥巖范圍內(nèi)，邊界以常年地表水分水嶺為界，通過微地貌劃分計算范圍，范圍區(qū)基巖主要為紅層泥巖，可以作為隔水邊界，流量邊界以孔隙潛水含水層為界，與外部空間進行水量交換。本次地下水資源評價范圍為整個應急水源地，包含中丘區(qū)及河谷平壩區(qū)，面積17.85 km2。評價對象主要是中丘區(qū)紅層淺層風化帶空隙裂隙水和河谷第四系松散巖類孔隙水。以含水介質類型及富水性特征將研究區(qū)劃分為8個均衡區(qū)(見圖2)。

根據(jù)質量守恒定律，在某一均衡期內(nèi)某一均衡區(qū)內(nèi)的時段水量均衡方程為：ΔQ=Qi-QO。

即這段時間內(nèi)地下水系統(tǒng)的水量變化ΔQ等于時段內(nèi)地下水的總補給量(輸入)Qi與總排泄量(輸出量)QO的差。若ΔQ>0則為正均衡，表現(xiàn)為地下水位的上升，地下水的水量、鹽量及熱量的增加；若ΔQ<0則為負均衡，表現(xiàn)為地下水位的下降，地下水的水量、鹽量及熱量的減少；當ΔQ=0時，表示Qi=QO，即補給量等于排泄量，該時段始、末的水位相同。

計算因為大氣因素帶來的降雨入滲補給，由于紅層基巖山區(qū)處于隔水層，斜坡降雨沿裂縫入滲形成徑流，通過匯集排泄至河谷區(qū)域，補給該區(qū)域的孔隙潛水，大氣降雨補給的30%均來源于徑流補給，根據(jù)此量修正補給量，通過均衡計算獲取計算結果(見表1)。

通過計算結果可以看出，此區(qū)域在平水年時處于收支平衡狀態(tài)，但是總體來說補給量還是大于消耗量，處于正平衡狀態(tài)；而在枯水期時，此區(qū)域則處于負平衡狀態(tài)，也就是說補給量小于消耗量，總體上處于水資源匱乏期；只有在豐水年時，補給量大大高于消耗量，處于正平衡狀態(tài)，均衡差最高可達26.63萬m3/a；通過計算可知該區(qū)域地下水資源相當豐富，可以作為應急水源地的區(qū)域。

表1 江油市青蓮鎮(zhèn)地下水資源量均衡分析

1.2 青蓮鎮(zhèn)開發(fā)地下水潛力評價

評價青蓮鎮(zhèn)地下水的允許開采量，即地下水開發(fā)潛力，是依據(jù)合理經(jīng)濟的取水構筑物，滿足開采期內(nèi)整體水位均衡，地下水水位不會出現(xiàn)大量減少，同時滿足不影響周圍建筑物和其他水源地，不會造成地質災害等前提下，固定時間段內(nèi)獲取的水量不超過其均衡差極值，保證其地下水水位降低在一定范圍內(nèi)，青蓮鎮(zhèn)地下水可開采資源量計算結果(見表2)。

表2 地下水可開采資源量 萬m3/a

從上述計算結果看，50%降水保證率年份，規(guī)劃應急水源地青蓮鎮(zhèn)所在的范圍內(nèi)可開采資源總量為178.77萬m3/a，可開采資源模數(shù)為10.015萬m3/(km2·a)。

研究青蓮鎮(zhèn)地下水潛力，即在該地區(qū)某一特定條件下可以開采的地下水資源量。由于青蓮鎮(zhèn)處于紅層區(qū)域，地下水水位位置較淺，計算并開發(fā)該區(qū)域的地下水潛力以保障江油市供水需求。

參考秦毅蘇[9]研究的地下水潛力的劃分標準，區(qū)內(nèi)地下水開發(fā)程度較高，地下水潛力資源模數(shù)為1.544萬m3/(km2·a)，地下水繼續(xù)開發(fā)潛力較小，但遭遇突發(fā)異?；虬敫珊登闆r，假設該異常時間延續(xù)60 d，在60 d內(nèi)對含水層進行疏干性開采，在2個月時間內(nèi)開采量為平時一年的開采量，即應急開采量。應急開采量可達到178.77萬m3。

1.3 地下水及地表水化學特征

通過采集青蓮鎮(zhèn)地下水及地表水水樣進行分析，水體水化學類型呈現(xiàn)多樣性，各類離子組分種類較多，主要成因為大氣降雨后，經(jīng)過不同的地貌巖性以及各礦物質作用后的結果。在對應急水源地的評價中主要對該區(qū)域的地下水及地表水實驗結果進行分析(見表3)。

本次江油應急水源地評價共采集地表水水樣30組，簡分析30組，水樣采集遍布評價區(qū)內(nèi)，如涪江、盤龍江、長江水庫等區(qū)內(nèi)的地表水體，地表水水樣采集分布廣泛、均勻，具有一定的代表性，能從一定程度上反映評價區(qū)內(nèi)地表水體的各類水化學特征。

表3 江油水體主要離子特征

區(qū)內(nèi)地下水水樣，水化學組分陽離子主要為Ca2+，其次為Mg2+，Ca2+含量一般為21.8～78.49 mg/L，Mg2+含量為10.58～39.66 mg/L；陰離子主要為HCO3-、SO42-，HCO3-含量一般為19.03～260.1 mg/L，SO42-含量一般為62.67～208.9 mg/L；水化學類型主要為HCO3Ca·Mg型、HCO3·SO4Ca·Mg型為主，其次有少量的SO4·HCO3Ca型及HCO3Ca型，地表水總溶解固體TDS最大值為570.25 mg/L，滿足生活飲用水標準中小于1000 mg/L的要求。

本次江油應急水源地評價共采集地表水水樣15組，全分析15組，水樣采集遍布評價區(qū)內(nèi)各地區(qū)的井泉點，地下水水樣采集分布廣泛、均勻，具有一定的代表性，能從一定程度上反映評價區(qū)內(nèi)地下水體的水化學特征。

區(qū)內(nèi)地下水水樣，水化學組分陽離子主要為Ca2+，其次為Mg2+，Ca2+含量一般為4.36～78.49 mg/L，Mg2+含量為2.64～37.01 mg/L；陰離子主要為HCO3-、SO42-，HCO3-含量一般為29.19～323.65 mg/L，SO42-含量一般為20.9～177.67 mg/L；水化學類型主要為HCO3Ca·Mg型、HCO3·SO4Ca·Mg型為主，其次有少量的SO4·HCO3Ca型及HCO3Ca型，地下水總溶解固體TDS最大值為514.63 mg/L，滿足生活飲用水標準中小于1000 mg/L的要求。

1.4 區(qū)域地下水質量評價

地下水質量評價參照《地下水質量標準》(GB/T 14848-1993)要求執(zhí)行。依據(jù)我國地下水水質現(xiàn)狀、人體健康基準值及地下水質量保護目標，并參照生活用水、工業(yè)、農(nóng)業(yè)用水水質要求，將地下水質量分為五類。

根據(jù)在實驗室水樣的無機檢測結果(見表4)，檢測的11項指標中，未有指標超過地下水質量標準Ⅲ類標準限。

表4 江油地區(qū)地下水各檢測指標質量統(tǒng)計

2 江油應急地下水源地評價

江油市規(guī)劃應急水源地位于青蓮鎮(zhèn)，位于紅層丘陵區(qū)與河谷平壩區(qū)的交匯處，該位置同樣處于地下水的匯集地帶，水資源總量富裕，水質優(yōu)良，同時應急水源地距離市區(qū)位置適中，水資源供給條件較好，滿足應急開采的需求，對該區(qū)域的環(huán)境影響較小，依此對規(guī)劃地下水源地的適宜性進行詳細評價[2-4]。

圍繞應急地下水源地評價指標體系，進行指標資料的采集。主要包括以下12個指標：地下水資源量(C1)依據(jù)江油地下水類型及其分布圖、含水層類型確定、江油市大氣降水量、降水入滲補給系數(shù)等計算擬建應急水源地區(qū)域地下水資源量與擬建應急水源地水量要求相比確定該指標的得分值；水質類別(C2)主要依據(jù)該區(qū)的基巖地下水質量分區(qū)圖及水樣水質檢測分析結果確定；含水層潛水埋深(C3)主要依據(jù)江油市紅層找水報告成果中已有地下水水位埋深資料及現(xiàn)場調(diào)查資料確定，取其平均值；單井涌水量(C4)主要依據(jù)江油1∶20萬水文地質報告、紅層找水報告及野外實地抽水試驗確定；補給條件(C5)根據(jù)河水水位與地下水水位的相對關系確定是否有地表水補給地下水；環(huán)境現(xiàn)狀問題(C6)根據(jù)野外調(diào)查的現(xiàn)場環(huán)境地質條件確定；周圍環(huán)境影響(C7)依據(jù)現(xiàn)場調(diào)查統(tǒng)計數(shù)據(jù)確定；應急開采可能導致的環(huán)境問題(C8)野外實地調(diào)查和城市綜合環(huán)境質量得出；城市發(fā)展規(guī)劃協(xié)調(diào)性(C9)與產(chǎn)業(yè)結構規(guī)劃(C10)依據(jù)江油市城市發(fā)展規(guī)劃確定；水功能區(qū)劃(C11)依據(jù)野外實地調(diào)查的區(qū)內(nèi)地下水用途確定；供水管網(wǎng)設施密度(C12)依據(jù)江油城市建設規(guī)劃確定；所得基本資料(見表5)。

表5 規(guī)劃應急水源地基本資料匯總

現(xiàn)結合江油地區(qū)的具體情況，依據(jù)規(guī)劃應急水源地影響程度分級標準，將上述的若干指標進行定量化，賦值后的指標數(shù)據(jù)如表6所示。

表6 規(guī)劃應急水源地綜合指數(shù)

根據(jù)各評價指標的得分值及各評價指標的權重值(見表6)，得到江油應急水源地的綜合指數(shù)值為：GCI=0.7384。

根據(jù)適宜性分析結果，規(guī)劃江油市青蓮鎮(zhèn)應急水源地具有較高的適宜性分值，適合作為應急水源地的擬選區(qū)域。

3 結論

(1)從江油市青蓮鎮(zhèn)應急水源地的水資源及水質情況分析因素來看，青蓮鎮(zhèn)應急水源地的選擇符合江油市的整體發(fā)展規(guī)劃。

(2)整個規(guī)劃應急水源地，應急開采量可達到178.77萬m3，可以滿足江油市22萬人應急水源供水要求。

(3)本文中對于水質分析評價主要采用了水質指數(shù)法和層次分析法，同時根據(jù)《地下水質量標準》(GB/T 14848-1993)，應急水源地水樣通過常規(guī)的無機指標顯示，區(qū)內(nèi)地下水水樣均為Ⅱ類地下水。

(4)規(guī)劃應急水源地工程的建設，不僅可以提供江油市出現(xiàn)緊急情況下的居民用水，也可以在常規(guī)供水不足時提供支持，滿足規(guī)劃應急水源地的建設原則。