孫金輝， 謝忠勝， 韓新強(qiáng)

(1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)中心，四川 成都 611734； 2.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院探礦工藝研究所，四川 成都 611734)

隨著城鎮(zhèn)化日益推進(jìn)，城市居民飲用水的安全問(wèn)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(dǎo)致的水資源大面積失效等因素，及時(shí)響應(yīng)原水源地突發(fā)事件，國(guó)內(nèi)大中型城市都在大力尋找或者修建應(yīng)急備用水源[1]。在城市原有水源地遭受污染或其他嚴(yán)重隱患的情況下，緊急啟用應(yīng)急備用水源，避免造成居民水源匱乏或恐慌等社會(huì)問(wèn)題[5-8]。近幾年涪江流域水污染問(wèn)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(jìn)入涪江；后續(xù)在2009年平武縣輸油管線爆裂導(dǎo)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(shí)間重金屬污染。多次水體污染事故對(duì)涪江水體均有所影響，同時(shí)對(duì)涪江沿岸包括江油居民的飲用水安全帶來(lái)嚴(yán)重威脅。為了消除飲用水安全隱患，尋找或建設(shè)江油市的應(yīng)急水源地工程迫在眉睫。

筆者針對(duì)上述問(wèn)題，詳細(xì)調(diào)查了江油市青蓮鎮(zhèn)應(yīng)急水源地地下水補(bǔ)給量、排泄量及地下水均衡性判斷，分析水源地地下水開(kāi)發(fā)潛力；采集應(yīng)急水源地水樣進(jìn)行分析測(cè)試，判斷水源地地下水化學(xué)特征，研究結(jié)果顯示青蓮鎮(zhèn)水源地可以作為江油市應(yīng)急水源地。

1 規(guī)劃應(yīng)急水源地概況

結(jié)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(jiàn)圖1)。根據(jù)青蓮鎮(zhèn)地理位置及地質(zhì)環(huán)境情況，青蓮鎮(zhèn)與江油市的距離位置關(guān)系，涪江主河道作為江油市飲用水來(lái)源貫穿江油市，青蓮鎮(zhèn)處于江油市西南方向，水源主要來(lái)自于涪江支流通口河，選取江油市青蓮鎮(zhèn)作為規(guī)劃應(yīng)急水源地?cái)M建區(qū)在位置上是可取的。

規(guī)劃應(yīng)急水源地位于江油市青蓮鎮(zhèn)境內(nèi)。水源地供水來(lái)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(yán)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(píng)價(jià)

對(duì)江油市地下水資源量的計(jì)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(shí)間段的地下水補(bǔ)給量、地下水儲(chǔ)存量以及地下水消耗量之間的關(guān)系，利用均衡計(jì)算方法，計(jì)算江油市青蓮鎮(zhèn)的可開(kāi)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(guò)微地貌劃分計(jì)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(jìn)行水量交換。本次地下水資源評(píng)價(jià)范圍為整個(gè)應(yīng)急水源地，包含中丘區(qū)及河谷平壩區(qū)，面積17.85 km2。評(píng)價(jià)對(duì)象主要是中丘區(qū)紅層淺層風(fēng)化帶空隙裂隙水和河谷第四系松散巖類(lèi)孔隙水。以含水介質(zhì)類(lèi)型及富水性特征將研究區(qū)劃分為8個(gè)均衡區(qū)(見(jiàn)圖2)。

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

即這段時(shí)間內(nèi)地下水系統(tǒng)的水量變化ΔQ等于時(shí)段內(nèi)地下水的總補(bǔ)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(fù)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(dāng)ΔQ=0時(shí)，表示Qi=QO，即補(bǔ)給量等于排泄量，該時(shí)段始、末的水位相同。

計(jì)算因?yàn)榇髿庖蛩貛?lái)的降雨入滲補(bǔ)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(guò)匯集排泄至河谷區(qū)域，補(bǔ)給該區(qū)域的孔隙潛水，大氣降雨補(bǔ)給的30%均來(lái)源于徑流補(bǔ)給，根據(jù)此量修正補(bǔ)給量，通過(guò)均衡計(jì)算獲取計(jì)算結(jié)果(見(jiàn)表1)。

通過(guò)計(jì)算結(jié)果可以看出，此區(qū)域在平水年時(shí)處于收支平衡狀態(tài)，但是總體來(lái)說(shuō)補(bǔ)給量還是大于消耗量，處于正平衡狀態(tài)；而在枯水期時(shí)，此區(qū)域則處于負(fù)平衡狀態(tài)，也就是說(shuō)補(bǔ)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(shí)，補(bǔ)給量大大高于消耗量，處于正平衡狀態(tài)，均衡差最高可達(dá)26.63萬(wàn)m3/a；通過(guò)計(jì)算可知該區(qū)域地下水資源相當(dāng)豐富，可以作為應(yīng)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(kāi)發(fā)地下水潛力評(píng)價(jià)

評(píng)價(jià)青蓮鎮(zhèn)地下水的允許開(kāi)采量，即地下水開(kāi)發(fā)潛力，是依據(jù)合理經(jīng)濟(jì)的取水構(gòu)筑物，滿足開(kāi)采期內(nèi)整體水位均衡，地下水水位不會(huì)出現(xiàn)大量減少，同時(shí)滿足不影響周?chē)ㄖ锖推渌吹?，不?huì)造成地質(zhì)災(zāi)害等前提下，固定時(shí)間段內(nèi)獲取的水量不超過(guò)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(kāi)采資源量計(jì)算結(jié)果(見(jiàn)表2)。

表2 地下水可開(kāi)采資源量 萬(wàn)m3/a

從上述計(jì)算結(jié)果看，50%降水保證率年份，規(guī)劃應(yīng)急水源地青蓮鎮(zhèn)所在的范圍內(nèi)可開(kāi)采資源總量為178.77萬(wàn)m3/a，可開(kāi)采資源模數(shù)為10.015萬(wàn)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(kāi)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(jì)算并開(kāi)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(biāo)準(zhǔn)，區(qū)內(nèi)地下水開(kāi)發(fā)程度較高，地下水潛力資源模數(shù)為1.544萬(wàn)m3/(km2·a)，地下水繼續(xù)開(kāi)發(fā)潛力較小，但遭遇突發(fā)異常或半干旱情況，假設(shè)該異常時(shí)間延續(xù)60 d，在60 d內(nèi)對(duì)含水層進(jìn)行疏干性開(kāi)采，在2個(gè)月時(shí)間內(nèi)開(kāi)采量為平時(shí)一年的開(kāi)采量，即應(yīng)急開(kāi)采量。應(yīng)急開(kāi)采量可達(dá)到178.77萬(wàn)m3。

1.3 地下水及地表水化學(xué)特征

通過(guò)采集青蓮鎮(zhèn)地下水及地表水水樣進(jìn)行分析，水體水化學(xué)類(lèi)型呈現(xiàn)多樣性，各類(lèi)離子組分種類(lèi)較多，主要成因?yàn)榇髿饨涤旰?，?jīng)過(guò)不同的地貌巖性以及各礦物質(zhì)作用后的結(jié)果。在對(duì)應(yīng)急水源地的評(píng)價(jià)中主要對(duì)該區(qū)域的地下水及地表水實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析(見(jiàn)表3)。

本次江油應(yīng)急水源地評(píng)價(jià)共采集地表水水樣30組，簡(jiǎn)分析30組，水樣采集遍布評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)，如涪江、盤(pán)龍江、長(zhǎng)江水庫(kù)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(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)地表水體的各類(lèi)水化學(xué)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(xué)組分陽(yáng)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(xué)類(lèi)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?cè)芙夤腆wTDS最大值為570.25 mg/L，滿足生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)中小于1000 mg/L的要求。

本次江油應(yīng)急水源地評(píng)價(jià)共采集地表水水樣15組，全分析15組，水樣采集遍布評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)各地區(qū)的井泉點(diǎn)，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(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)地下水體的水化學(xué)特征。

區(qū)內(nèi)地下水水樣，水化學(xué)組分陽(yáng)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(xué)類(lèi)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?cè)芙夤腆wTDS最大值為514.63 mg/L，滿足生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)中小于1000 mg/L的要求。

1.4 區(qū)域地下水質(zhì)量評(píng)價(jià)

地下水質(zhì)量評(píng)價(jià)參照《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 14848-1993)要求執(zhí)行。依據(jù)我國(guó)地下水水質(zhì)現(xiàn)狀、人體健康基準(zhǔn)值及地下水質(zhì)量保護(hù)目標(biāo)，并參照生活用水、工業(yè)、農(nóng)業(yè)用水水質(zhì)要求，將地下水質(zhì)量分為五類(lèi)。

根據(jù)在實(shí)驗(yàn)室水樣的無(wú)機(jī)檢測(cè)結(jié)果(見(jiàn)表4)，檢測(cè)的11項(xiàng)指標(biāo)中，未有指標(biāo)超過(guò)地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)Ⅲ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)限。

表4 江油地區(qū)地下水各檢測(cè)指標(biāo)質(zhì)量統(tǒng)計(jì)

2 江油應(yīng)急地下水源地評(píng)價(jià)

江油市規(guī)劃應(yīng)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(zhì)優(yōu)良，同時(shí)應(yīng)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(yīng)急開(kāi)采的需求，對(duì)該區(qū)域的環(huán)境影響較小，依此對(duì)規(guī)劃地下水源地的適宜性進(jìn)行詳細(xì)評(píng)價(jià)[2-4]。

圍繞應(yīng)急地下水源地評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，進(jìn)行指標(biāo)資料的采集。主要包括以下12個(gè)指標(biāo)：地下水資源量(C1)依據(jù)江油地下水類(lèi)型及其分布圖、含水層類(lèi)型確定、江油市大氣降水量、降水入滲補(bǔ)給系數(shù)等計(jì)算擬建應(yīng)急水源地區(qū)域地下水資源量與擬建應(yīng)急水源地水量要求相比確定該指標(biāo)的得分值；水質(zhì)類(lèi)別(C2)主要依據(jù)該區(qū)的基巖地下水質(zhì)量分區(qū)圖及水樣水質(zhì)檢測(cè)分析結(jié)果確定；含水層潛水埋深(C3)主要依據(jù)江油市紅層找水報(bào)告成果中已有地下水水位埋深資料及現(xiàn)場(chǎng)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(wàn)水文地質(zhì)報(bào)告、紅層找水報(bào)告及野外實(shí)地抽水試驗(yàn)確定；補(bǔ)給條件(C5)根據(jù)河水水位與地下水水位的相對(duì)關(guān)系確定是否有地表水補(bǔ)給地下水；環(huán)境現(xiàn)狀問(wèn)題(C6)根據(jù)野外調(diào)查的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境地質(zhì)條件確定；周?chē)h(huán)境影響(C7)依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)確定；應(yīng)急開(kāi)采可能導(dǎo)致的環(huán)境問(wèn)題(C8)野外實(shí)地調(diào)查和城市綜合環(huán)境質(zhì)量得出；城市發(fā)展規(guī)劃協(xié)調(diào)性(C9)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)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(shí)地調(diào)查的區(qū)內(nèi)地下水用途確定；供水管網(wǎng)設(shè)施密度(C12)依據(jù)江油城市建設(shè)規(guī)劃確定；所得基本資料(見(jiàn)表5)。

表5 規(guī)劃應(yīng)急水源地基本資料匯總

現(xiàn)結(jié)合江油地區(qū)的具體情況，依據(jù)規(guī)劃應(yīng)急水源地影響程度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，將上述的若干指標(biāo)進(jìn)行定量化，賦值后的指標(biāo)數(shù)據(jù)如表6所示。

表6 規(guī)劃應(yīng)急水源地綜合指數(shù)

根據(jù)各評(píng)價(jià)指標(biāo)的得分值及各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重值(見(jiàn)表6)，得到江油應(yīng)急水源地的綜合指數(shù)值為：GCI=0.7384。

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

3 結(jié)論

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

(2)整個(gè)規(guī)劃應(yīng)急水源地，應(yīng)急開(kāi)采量可達(dá)到178.77萬(wàn)m3，可以滿足江油市22萬(wàn)人應(yīng)急水源供水要求。

(3)本文中對(duì)于水質(zhì)分析評(píng)價(jià)主要采用了水質(zhì)指數(shù)法和層次分析法，同時(shí)根據(jù)《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 14848-1993)，應(yīng)急水源地水樣通過(guò)常規(guī)的無(wú)機(jī)指標(biāo)顯示，區(qū)內(nèi)地下水水樣均為Ⅱ類(lèi)地下水。

(4)規(guī)劃應(yīng)急水源地工程的建設(shè)，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(shí)提供支持，滿足規(guī)劃應(yīng)急水源地的建設(shè)原則。