馮 杰

(山西省煤炭地質(zhì)水文勘查研究院有限公司，山西 太原 030006)

1 襄汾縣汾河以西地區(qū)水源地概況

襄汾縣位于山西省西南部的臨汾市，北與堯都區(qū)接壤，南與曲沃縣相鄰，西靠鄉(xiāng)寧，東有太岳山，與浮山、翼城相連，汾河有北向南于縣域中部穿過。襄汾縣汾河以西涉及7個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，汾河以西水源地由汾城鎮(zhèn)集中供水水源地、趙康鎮(zhèn)焦村供水水源地、古城聯(lián)村供水水源地、南賈鎮(zhèn)南賈集中供水水源地、襄陵鎮(zhèn)集中供水水源地、永固集中供水辛豐水源地、南辛店聯(lián)村供水水源地等7處小規(guī)模水源地組成(見表1)。

表1 襄汾縣鄉(xiāng)村集中供水工程現(xiàn)狀

2 襄汾縣汾河以西水源地含水層賦存特征分析

襄汾縣地下含水巖組自下而上分別為：寒武奧陶系碳酸鹽巖巖溶裂隙含水巖組；碎屑巖間夾碳酸鹽巖類裂隙含水巖組；碎屑巖裂隙含水巖組；松散巖類孔隙含水巖組，其中巖溶裂隙地下水、松散巖類孔隙水為主要供水水源。而襄汾縣汾河以西水源地有水井11口，其中取用奧陶系巖溶水的水井7口，取用松散巖類孔隙水的水井4口(見圖1)。

(1)奧陶系巖溶水水井中2口位于龍子祠泉域范圍內(nèi)，1口水井位于古堆泉泉域范圍內(nèi)，另有4口水井不在泉域范圍內(nèi)。龍子祠泉域范圍內(nèi)的2口水井處于龍子祠泉裸露型巖溶山地地下水水文地質(zhì)類型區(qū)，主要接受上游同一含水層的的側(cè)向補給，其次為境內(nèi)灰?guī)r裸露區(qū)降雨入滲。古堆泉泉域范圍內(nèi)的趙康鎮(zhèn)焦村聯(lián)村供水水源井處于襄汾埋藏型巖溶地下水水文地質(zhì)類型區(qū)(埋藏于汾河沖積平原孔隙含水層下伏)，主要接受上游同一含水層的的側(cè)向補給，上覆含水層的越流補給。

(2)該區(qū)另有4口水井不在泉域范圍內(nèi)的水井取用奧陶系巖溶水，均位于汾河西山前傾斜平原區(qū)，奧陶系灰?guī)r直接埋藏于第四系中、上更新統(tǒng)松散層之下。該處灰?guī)r位于羅云山斷層(西邊山斷裂帶)上盤(屬下降盤)，巖溶地下水主要接受羅云山斷層下盤(屬上升盤)與之相對接的寒武、奧陶系灰?guī)r含水層的側(cè)向補給，上覆松散層含水層的越流補給或斷裂帶降水附近降水的直接入滲。該區(qū)有4口水井取用松散巖類孔隙水，其中3口位于汾河西山前傾斜平原區(qū)，取用第四系中更新統(tǒng)卵礫石含水層水，其主要補給來源為羅云山斷層下盤(屬上升盤)與之相對接的奧陶系灰?guī)r含水層的側(cè)向補給，大氣降水補給。

(3)另外1口取用松散巖類孔隙水的水井，位于汾陽嶺黃土臺地區(qū)，取用第四系中更新統(tǒng)卵礫石含水層水，其主要補給來源為大氣降水、溝道補給、附近七一水庫及躍進渠滲漏補給等。

圖1 襄汾縣分析以西水源地供水井分布情況

3 襄汾縣汾河以西水源地地下水資源量計算評價

3.1 盆地平原區(qū)

水源地中有7口水源井位于汾河西山前傾斜平原地區(qū)，對于松散巖類孔隙水其主要補給來源于降水入滲補給、龍子祠泉域山前側(cè)向補給、渠系滲漏補給、水庫滲漏補給量、井灌回歸補給，以降水入滲補給、龍子祠泉域山前側(cè)向補給量最大。對于汾河西山前傾斜平原地區(qū)巖溶地下水，主要接受龍子祠泉域山前側(cè)向補給、上覆松散巖類孔隙水越流補給。水源地中有1口水源井位于汾陽嶺黃土臺地區(qū)，主要接受河流、水庫、大氣降水等補給。

結(jié)合臨汾市第二次水資源評價采用補給法進行盆地平原區(qū)資源量計算。本次主要關注汾河西山前傾斜平原地區(qū)、汾陽嶺黃土臺地區(qū)水資源量。

根據(jù)盆地平原區(qū)地下水的補給來源，其總補給量有下列幾項，按照公式(1)計算：

Q總補=Q降+Q側(cè)+Q渠+Q田+Q井+Q河+Q庫

(1)

式中：Q總補為地下水總補給量；Q降為降水入滲補給量；Q側(cè)為山前側(cè)向補給量；Q渠為渠系滲漏補給量；Q田為渠灌田間入滲補給量；Q井為井灌回歸補給量；Q河為河道滲漏補給量；Q庫為水庫滲漏補給量。

各補給項的計算及分配方法介紹如下：

3.1.1 降水入滲補給量Q降

降水入滲補給量指降雨后滲入到土壤并在重力作用下入滲補給地下水的量，其計算式見公式(2)、(3)：

Q降=Pr·F·10-1

(2)

Pr=a·P

(3)

式中：Q降為降水入滲補給資源量(萬m2/a)；Pr為降水入滲補給量(mm)；a為降水入滲補給系數(shù)；P為計算區(qū)年平均降雨量(mm)；F為計算區(qū)面積(km)。

降水入滲補給系數(shù)a值，根據(jù)臨汾市地下水資源量調(diào)查評價報告中分析計算成果，按各計算區(qū)包氣帶主要巖性、相應補給期地下水平均埋深、平均年雨量選??；年降水量P為1956-2018年同步系列觀測值；計算區(qū)面積F為利用MapGis軟件在1/5萬的地形圖上量算值。1956-2018年襄汾縣降水入滲補給量為5 940.8萬 m/a，汾河西山前傾斜平原地區(qū)的補給量為929萬 m3/a，汾陽嶺黃土層覆蓋區(qū)的補給量為1 030.0萬 m3/a。

3.1.2 山前側(cè)向補給量Q側(cè)

山前側(cè)向補給量是盆地邊山區(qū)地下水的側(cè)向滲透補給量，包括西部山區(qū)巖溶水潛流量和東部山丘區(qū)基巖裂隙水的側(cè)向滲透量。采用斷面法，即用達西滲透公式(4)計算：

Q側(cè)=K·I·M·L=T·I·L

(4)

式中：K為計算斷面含水層平均滲透系數(shù)(m/d)；I為計算斷面平均水力坡度；M為計算斷面含水層平均厚度(m)；L為計算斷面長度(m)；T為導水系數(shù)(m2/d)；

剖面線一般選擇在有水文地質(zhì)鉆孔控制的盆地邊緣線上，而且與地下水流向垂直，計算斷面就是根據(jù)補給邊界水文地質(zhì)條件、地貌條件，結(jié)合地下水等水位線，把剖面線劃分為若干段，然后依據(jù)各段參數(shù)進行計算。本次計算確定了2個有側(cè)向補給的山前剖面，襄汾縣西邊山側(cè)向補給量為909.1萬 m3/a(見表2)。

表2 襄汾縣平原區(qū)側(cè)向補給量計算結(jié)果

3.1.3 渠系滲漏補給量Q渠

渠系滲漏補給量是指灌區(qū)進入田間以上各級渠道滲漏補給地下水的量。本次評價計算了襄汾縣境內(nèi)的較大的汾西灌區(qū)、東鄧灌區(qū)、趙曲灌區(qū)、東劉灌區(qū)等干支兩級渠系滲漏補給量。對干支兩級以下渠系和小型機電灌站及小型水利的渠系滲漏補給量在田間入滲補給量中一并考慮。渠系滲漏補給量采用公式(5)計算：

Q渠=m渠·Q引

(5)

式中：m渠為渠系滲漏補給系數(shù)；Q引為渠首引水量。

經(jīng)1956-2018年全縣渠系滲漏補給量平均為765萬 m3/a。

3.1.4 渠灌田間入滲補給量Q田

灌區(qū)田間滲漏補給量是灌溉用水進入田間以后入滲補給地下水的量，包括萬畝灌區(qū)干支渠以下渠道和田間用水量入滲補給、小型機電灌站、小型自流灌區(qū)灌溉入滲補給。因小型水利資料無法收集，水量較小，本次只計算襄汾縣5處大中型灌區(qū)的田間滲漏補給量。用公式(6)計算：

Q田=Bη干支Q引

(6)

式中：B為灌溉入滲補給系數(shù)，B值與η干支值均采用臨汾市地下水資源量調(diào)查評價中的數(shù)值。

通過計算，渠灌田間入滲補給量多年(1956-2018年)平均為589萬 m3/a。

3.1.5 水庫滲漏補給量Q庫

襄汾縣內(nèi)有不少小型水庫，但由于大部分水庫的水源沒有保證，且年久失修，蓄水量很少。本次只計算位于南賈鎮(zhèn)的七一水庫的滲漏補給地下水量。

通過計算，水庫滲漏補給量Q庫多年(1956-2018年)平均為88萬 m3/a。

3.1.6 井灌回歸補給量Q井

井灌回歸補給量是指以地下水為水源進行農(nóng)田灌溉時滲入補給地下水的量，它是地下水的重復量，不屬于地下水資源量的范疇。計算方法同田間回歸補給量。以公式(7)計算：

Q井=βQ開

(7)

式中：Q井為地下水農(nóng)田灌溉實際開采量

通過計算，井灌回歸補給量Q開多年(1956-2018年)平均為430萬 m3/a。

3.1.7 計算結(jié)果評價分析

(1)根據(jù)以上計算，襄汾縣盆地內(nèi)地下水資源量為8 816.3萬 m3/a，總補給量為9 246.3萬 m3/a，其中汾河西山前傾斜平原地區(qū)地下水資源量為1 433.7萬 m3/a，總補給量為1 500萬 m3/a；汾陽嶺黃土臺地區(qū)地下水資源量為1 508.6萬 m3/a，總補給量為1 547.6萬 m3/a。

(2)依據(jù)臨汾市第二次水資源評價襄汾縣盆地區(qū)多年平均可采量為7 610萬 m3/a，其中汾河西山前傾斜平原地區(qū)孔隙水可采資源量為1 144.7萬 m3/a，該區(qū)開采系數(shù)為0.62，屬尚有潛力開發(fā)區(qū)。汾陽嶺黃土層中孔隙地下水水文地質(zhì)類型區(qū)可采資源量為829.6萬 m3/a，該區(qū)開采系數(shù)為0.58，屬尚有潛力開發(fā)區(qū)。

3.2 龍子祠裸露巖溶區(qū)

水源地中有2口水源井位于龍子祠裸露巖溶區(qū)，本縣龍子祠裸露巖溶區(qū)位于縣域西部，羅云山斷層下盤(屬上升盤)，屬山丘區(qū)，山丘區(qū)一般認為Q補=Q排、對于本縣龍子祠泉域巖溶水來講，其排泄途徑主要為通過邊山斷裂帶向盆地內(nèi)排泄，如前所述其排泄量為909.1萬 m3/a，概化認為龍子祠裸露巖溶區(qū)水資源量為909.1萬 m3/a。

3.3 古堆泉泉域

水源地中有1口水源井位于古堆泉泉域范圍，依據(jù)臨汾市第二次水資源評價及臨汾市水資辦提供成果，襄汾縣古堆泉分配的可開采量為1 585.7 m3/a。2006年其處于一般超采區(qū)，近年來襄汾縣采取了大規(guī)?！瓣P井壓采”的措施，關閉了泉域范圍內(nèi)許多自備井，采取集中供水方式，解決生產(chǎn)、生活用水問題，現(xiàn)狀為采補平衡區(qū)，從保護巖溶水的角度出發(fā)，該水井年開采量不應大于10萬 m3/a，其開采量不大。

4 水源地供水能力評價

襄汾縣汾河以西水源地中7處小規(guī)模水源地設計總供水規(guī)模13 752 m3/d，實際供水規(guī)模為7 412 m3/d，服務對象為128 006人、5 000頭大牲畜、12 000只小牲畜，具體如下：

(1)焦村水源井位于古堆泉域，現(xiàn)狀取水量為211 m3/d (7.7萬 m3/a)，井頭村西水源井、南辛店聯(lián)村1#水源井(襄汾縣南辛店鄉(xiāng)集中供水南許村、梁段村水源地1#)位于龍子祠泉域，泉域范圍內(nèi)取用巖溶水的水井年取水量均小于10萬 m3/a，并且均未超過水井涌水量。

(2)水源地有7口水井位于汾河西山前傾斜平原地區(qū)，現(xiàn)狀供水量合計4 922 m3/d(179.6萬 m3/a)，其涌水量(設計供水量)合計8 512 m3/d(310.7萬 m3/a)，供水量未超過涌水量。汾河西山前傾斜平原地區(qū)孔隙水可采資源量為1 144.7萬 m3/a，該區(qū)開采系數(shù)為0.62，近年來襄汾縣采取了大規(guī)?！瓣P井壓采”的措施，關閉了泉域范圍內(nèi)許多自備井，采取集中供水方式，解決生產(chǎn)、生活用水問題，為尚有潛力開發(fā)區(qū)。

(3)水源地有1口水井位于汾陽嶺黃土覆蓋區(qū)，現(xiàn)狀供水量1 147 m3/d(41.9萬 m3/a)，其涌水量(設計供水量)合計1 680 m3/d(61.32萬 m3/a)，供水量未超過涌水量。汾陽嶺黃土層中孔隙地下水水文地質(zhì)類型區(qū)可采資源量為829.6萬 m3/a，該區(qū)開采系數(shù)為0.58，屬尚有潛力開發(fā)區(qū)。

5 結(jié)語

(1)綜上所述，襄汾縣汾河以西水源地供水能力可以滿足現(xiàn)狀需水要求。但應認識到的是隨著襄汾縣經(jīng)濟社會快速發(fā)展，人民生活質(zhì)量不斷提高，對襄汾縣有限的水資源提出了嚴峻挑戰(zhàn)，水資源供需矛盾將進一步加重。

(2)襄汾縣應通過調(diào)整用水結(jié)構(gòu)，完善科學用水體系和節(jié)約用水體系，實現(xiàn)水資源的合理配置，提高水的綜合利用效率，逐步達到國內(nèi)先進城市水資源管理和利用水平，用有限的水資源最大限度滿足城市經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展和人民生活水平不斷提高的需要。

(3)為確保水源的合理開發(fā)和城市供水水源地不受污染，襄汾縣應根據(jù)國家四部一局聯(lián)合頒布的《飲用水水源保護區(qū)污染防治管理規(guī)定》、《飲用水源保護區(qū)劃分技術綱要》及《生活飲用水衛(wèi)生標準》，結(jié)合水文地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)條件，對水源地及上游主要補給、徑流區(qū)、地表水體等規(guī)定劃定水源地保護區(qū)。