薛 巖

(山西福隆水利工程咨詢有限公司，山西 太原 030000)

1 項(xiàng)目背景

陽曲縣食品工業(yè)園區(qū)位于陽曲縣大盂鎮(zhèn)，工業(yè)園區(qū)由太原市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)，規(guī)劃占地10.85 km2，2014年一期規(guī)劃占地300畝，基礎(chǔ)配套設(shè)施工程已全部展開。目前食品工業(yè)園區(qū)內(nèi)已有2眼水井，其中一眼水井由山西寶迪農(nóng)業(yè)科技有限公司單獨(dú)使用，另外一眼井由太原步源堂生物科技有限公司、太原市博森食品科技有限公司等4家企業(yè)共同使用。但食品工業(yè)園區(qū)內(nèi)仍有7家企業(yè)用水需求未得到解決，本項(xiàng)目擬在園區(qū)內(nèi)開采蘭村泉域奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙地下水以滿足園區(qū)內(nèi)7家企業(yè)生活用水需求。

陽曲縣食品工業(yè)園區(qū)生活供水工程項(xiàng)目位于陽曲縣食品工業(yè)園區(qū)內(nèi)，建設(shè)地點(diǎn)位于緯五路以南經(jīng)六路以西，位于蘭村泉域三級(jí)保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)。項(xiàng)目實(shí)施前在遵循國家有關(guān)法律法規(guī)要求的基礎(chǔ)上，從合理開發(fā)利用和保護(hù)水資源的目標(biāo)出發(fā)，充分調(diào)查分析區(qū)域水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀、水資源環(huán)境和區(qū)域水資源合理配置等，分析項(xiàng)目取水和退水對(duì)區(qū)域水資源功能及其它用水戶可能產(chǎn)生的影響，進(jìn)行取水水源可靠性論證，以實(shí)現(xiàn)區(qū)域水資源的優(yōu)化配置和可持續(xù)利用。

2 水文地質(zhì)條件分析

2.1 含水巖系的水文地質(zhì)特征

陽曲縣境內(nèi)地下水系統(tǒng)是太原斷陷盆地北端蘭村泉域的主要組成部分，依據(jù)含水介質(zhì)巖性特征、地下水賦存條件與地下水水力特征，將陽曲縣地下水含水巖系劃分為三種類型：松散巖類孔隙水含水巖系、碳酸鹽巖類巖溶裂隙水含水巖系、變質(zhì)巖類裂隙水含水巖系。松散巖類孔隙水含水巖系、碳酸鹽巖類巖溶裂隙水含水巖系為區(qū)內(nèi)主要含水巖系，是當(dāng)?shù)毓まr(nóng)業(yè)用水的主要用水水源。

2.2 含水巖系可利用情況分析

(1)松散巖類孔隙水可利用分析

項(xiàng)目區(qū)位于陽曲縣水資源分區(qū)——黃寨～大盂盆地區(qū)。區(qū)內(nèi)第四系松散類孔隙水含水層主要為坡、洪積物，厚度薄分選性差，且不連續(xù)，多呈透鏡體狀分布，且區(qū)內(nèi)亦無較大河流通過，含水層主要靠大氣降水的補(bǔ)給，總體而言含水層發(fā)育和補(bǔ)給條件較差。

(2)裂隙水可利用分析

根據(jù)陽曲縣水文地質(zhì)條件分析，境內(nèi)裂隙地下水開發(fā)利用程度較低，但該部分地下水主要分布于境內(nèi)北小店西北邊緣和溫川東北邊緣，距離項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn)較遠(yuǎn)。雖然其構(gòu)造裂隙和風(fēng)化裂隙較發(fā)育，但深度淺，覆蓋著第四系紅粘土、黃土層，缺乏充填性及富水性，僅能夠滿足少量的人畜飲用，而無法滿足項(xiàng)目的用水需求。

(3)巖溶裂隙水可利用分析

根據(jù)項(xiàng)目區(qū)域地理位置分析，項(xiàng)目區(qū)位于蘭村泉域東北部，三級(jí)保護(hù)區(qū)范圍之內(nèi)，屬泉域巖溶地下水系統(tǒng)的補(bǔ)給～逕流區(qū)，開采條件較好。另據(jù)陽曲縣地下水開發(fā)利用潛力分析，陽曲縣境內(nèi)巖溶地下水開發(fā)利用現(xiàn)狀為尚有潛力區(qū)。因此該類地下水可以作為本項(xiàng)目可利用水源。

綜上分析，并結(jié)合項(xiàng)目取水水源確定原則及項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)度安排，確定本項(xiàng)目以園區(qū)范圍內(nèi)蘭村泉域巖溶裂隙地下水作為食品園區(qū)內(nèi)7家企業(yè)的取水水源，而以引黃水作為最終替代水源，以達(dá)到涵養(yǎng)蘭村泉域地下水水源[1]的目的。

3 地下水資源量分析

3.1 地下水資源量

根據(jù)《太原市第二次水資源評(píng)價(jià)》成果，太原市蘭村泉域保護(hù)區(qū)各類地下水均有分布，其主要為巖溶水，大面積分布于泉域保護(hù)區(qū)，其次為第四系孔隙水，集中分布于斷陷盆地區(qū)，變質(zhì)巖裂隙水分布于牧馬河流域，石炭二迭系碎屑巖裂隙孔隙水則分布于東山山前地區(qū)。1956年～2000年系列平均，泉域地下水資源總量為32103萬m3，其中巖溶水19329萬m3，裂隙水305萬m3，孔隙水11228萬m3，重復(fù)計(jì)算量4415萬m3。

3.2 地下水可開采量

采用開采系數(shù)法進(jìn)行該供水項(xiàng)目地下水可開采量的量化計(jì)算，公式如下：

Qap=ρ·Qr

(1)

式中：Qap為項(xiàng)目區(qū)地下水可開采量，萬m3/a；ρ為開采系數(shù)；Qr為多年地下水補(bǔ)給量均值，萬m3/a。

地下水資源可開采量為現(xiàn)狀條件下的可采資源，項(xiàng)目區(qū)多年平均地下水補(bǔ)給量為18868萬m3，其中巖溶水11006萬m3，孔隙水7862萬m3，裂隙水由于量很小未預(yù)考慮。項(xiàng)目區(qū)單井降深涌水量為3142 m3/(h·m)，開采條件良好，所以開采系數(shù)取0.85，通過式(1)計(jì)算得，項(xiàng)目區(qū)地下水可開采量為16037.8萬m3。根據(jù)項(xiàng)目可行性論證報(bào)告，生活供水工程項(xiàng)目總需水量為15105.5萬m3，多年平均地下水補(bǔ)給量和項(xiàng)目區(qū)地下水可開采量均能滿足項(xiàng)目用水需求。

4 開采后的地下水水位預(yù)測(cè)及水質(zhì)分析

4.1 影響半徑計(jì)算

選取本工程蘭村巖溶水水源地S1孔M1號(hào)井抽水試驗(yàn)觀測(cè)記錄表內(nèi)前300 min觀測(cè)數(shù)據(jù)并繪制水位過程線和水位恢復(fù)過程線，具體見圖1和圖2。

圖1 M1號(hào)井抽水試驗(yàn)水位過程線

圖2 M1號(hào)井抽水試驗(yàn)水位恢復(fù)過程線

本工程蘭村巖溶水水源地S1孔M1號(hào)井抽水試驗(yàn)水位過程線(圖1)表明，試驗(yàn)開始時(shí)水位下降迅速，到20 min后水位下降達(dá)到極低值35.53 m，之后的4 h內(nèi)水位下降緩慢，降幅在10 cm范圍內(nèi)變動(dòng)，水位不斷趨于平穩(wěn)狀態(tài)。

根據(jù)蘭村巖溶水水源地S1孔M1號(hào)井抽水試驗(yàn)水位恢復(fù)過程線(圖2)變動(dòng)趨勢(shì)，抽水試驗(yàn)開始后10 min內(nèi)該取水井水位迅速恢復(fù)，此后70 min水位逐漸趨于平穩(wěn)狀態(tài)，共花費(fèi)80 min的恢復(fù)時(shí)間，恢復(fù)時(shí)間短，說明區(qū)域地下水來水充足，水資源量豐富。

此外，蘭村巖溶水水源地S1孔M1號(hào)井抽水試驗(yàn)涌水量為895 m3，水位降深1.64 m，抽水管半徑0.14 m，含水層厚25.0 m，考慮到 m1號(hào)井屬于單孔完整井，其滲透系數(shù)和影響半徑按下式計(jì)算：

(2)

(3)

式中：K為含水層滲透系數(shù)，m/d；q為水位降深取1.0 m時(shí)所對(duì)應(yīng)的單位出水量，m2/d，取555.77 m2/d；M為含水層厚，m；r為抽水管半徑，m；s為水位降深，m；Q為涌水量，m3；R為影響半徑，m。

將本工程蘭村巖溶水水源地S1孔M1號(hào)井抽水試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)及工程實(shí)際數(shù)據(jù)代入式(2)和(3)并計(jì)算得，滲透系數(shù)為28.9 m/d，影響半徑為429.0 m。根據(jù)影響半徑經(jīng)驗(yàn)值[2]，可知其影響半徑為300 m～500 m，與計(jì)算結(jié)果較為吻合，計(jì)算結(jié)果較為合理。上述分析結(jié)果也表明，本工程取水影響論證范圍內(nèi)降水補(bǔ)給豐富，地下水資源可開采規(guī)模較大，在影響半徑內(nèi)水位變幅小。

4.2 開采后的水位變化

太原市通過嚴(yán)格審批泉域內(nèi)取水許可，大力開展取水秩序整頓，有效規(guī)范了取用泉域水資源的行為。同時(shí)構(gòu)建泉域水資源的監(jiān)控系統(tǒng)，加強(qiáng)水資源費(fèi)征收，鼓勵(lì)與支持企業(yè)進(jìn)行節(jié)水改造，積極推進(jìn)節(jié)水企業(yè)建設(shè)，關(guān)井壓采措施后，地下水位回升明顯，蘭村巖溶水水源地(S1孔)，7年地下水位共回升5.4 m，年均回升0.77 m；棗溝巖溶水水源地(G9孔)年均回升0.68 m；三給地壘巖溶水水源地(TS2孔)年均回升1.11 m；西張盆地區(qū)孔隙水水源地(Y82孔)年均回升3.88 m。蘭村泉域各水廠地下水水位變化見表1。

表1 蘭村泉域各水廠地下水水位變化統(tǒng)計(jì)表

由表1分析結(jié)果可以看出，本項(xiàng)目對(duì)地下水開采量較小，開采后地下水水位基本不會(huì)變化。

4.3 水質(zhì)分析

2015年蘭村、棗溝、三給地壘3個(gè)地下水水源地共監(jiān)測(cè)水質(zhì)項(xiàng)目23項(xiàng)，分別為：pH、總硬度、鐵、錳、銅、鋅、氯化物、硫酸鹽、氟化物、氰化物、硒、氨氮、鉛、汞、鎘、六價(jià)鉻、砷、高錳酸鹽指數(shù)、硝酸鹽、亞硝酸鹽、揮發(fā)酚、陰離子表面活性劑、總大腸菌群。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，各類污染物雖有檢出，但遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)值，均符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749-2006)要求，無超標(biāo)現(xiàn)象，主要指標(biāo)基本穩(wěn)定，蘭村水源地和三給地壘水源地水質(zhì)屬優(yōu)良水，棗溝水源地水質(zhì)最優(yōu)。

本次論證收集到了食品園區(qū)內(nèi)步源堂保健品研發(fā)生產(chǎn)基地水源井水質(zhì)化驗(yàn)資料，水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)采用《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749-2006)，評(píng)價(jià)方法采用單項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)法進(jìn)行評(píng)價(jià)[3]。本次論證還收集到食品工業(yè)園區(qū)內(nèi)山西寶迪農(nóng)業(yè)科技有限公司水源井水質(zhì)化驗(yàn)資料，按照GB 5749-2006標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)，單項(xiàng)指標(biāo)全部合格，項(xiàng)目區(qū)奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙地下水各項(xiàng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)均符合GB 5749-2006限值，能夠滿足生活用水要求。綜上所述，本區(qū)巖溶地下水水質(zhì)較好，適合人類飲用，本項(xiàng)目利用當(dāng)?shù)貛r溶地下水作為過渡供水水源，其水量、水質(zhì)均有保障。

5 結(jié)論

在本文對(duì)陽曲縣食品工業(yè)園區(qū)生活供水工程項(xiàng)目地下水取水水源論證的基礎(chǔ)上，根據(jù)《2016年太原市水資源公報(bào)》，2016年陽曲縣地下水資源量為17411萬m3，實(shí)際開采量為1063.42萬m3，剩余水資源開采量為16347.58萬m3。說明論證范圍內(nèi)地下水能夠保證和滿足本項(xiàng)目14.96萬m3/a的需水要求，可見，本項(xiàng)目取水水源方案與其所在區(qū)域水資源條件、開發(fā)利用情況相適應(yīng)，且符合陽曲縣水資源規(guī)劃、配置和管理、保護(hù)要求，所制定的水資源開發(fā)利用方案切實(shí)可行。