蘇 文,劉 波

(商洛市水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院,陜西 商洛 726000)

1 概 況

山陽(yáng)縣位于陜西省商洛市東南部,縣城總面積223.9km2,人口約10.18萬(wàn)人。山陽(yáng)縣主城區(qū)目前運(yùn)行的供水工程(設(shè)施)主要有4處,十里水廠水源為薛家溝水庫(kù),年均日取水1600m3。高一水廠位于城東薛家溝溝口高一村,水廠水源來(lái)自縣河河漫灘地的1口輻射井,年均日取水1800m3。鄒家灣泵房位于縣城東部鄒家灣村,年均日取水3000m3。第二水廠位于城西工業(yè)園區(qū)入口附近,水廠水源來(lái)自西河河漫灘地的1口輻射井,年均日取水3100m3。

2 需水量分析

2.1 生活用水

山陽(yáng)縣2019年縣城核心受水區(qū)及其周邊輻射區(qū)人口(以下簡(jiǎn)稱縣城人口)規(guī)模10.18萬(wàn)人,按照人口自然增長(zhǎng)率4‰預(yù)測(cè)2025年縣城人口規(guī)模則為10.38萬(wàn)人。此增長(zhǎng)率忽略了城鎮(zhèn)化產(chǎn)生的人口聚集效應(yīng),則2025年山陽(yáng)縣城區(qū)人口為14萬(wàn)人。根據(jù)2025年城鎮(zhèn)化率(考慮一定的增長(zhǎng),2019年城鎮(zhèn)化率為54%,2025年按60%計(jì)算),確定本次水資源論證2025年受水區(qū)人口為8.5萬(wàn)人。對(duì)比現(xiàn)狀縣城核心受水區(qū)人口占總的比例人口(占比約為60%,共計(jì)6.1萬(wàn)人,年用水量330萬(wàn)m3),證明直接受水區(qū)范圍確定較為合理。查閱《陜西省行業(yè)用水定額》,屬于陜南丘陵淺山區(qū),人口50萬(wàn)人以下的小城市,用水定額為110L/人·d。受水區(qū)內(nèi)人口為8.5萬(wàn)人,則日用水量為9500m3/d。

2.2 水廠自用

根據(jù)《室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范》,參照我國(guó)各地水廠經(jīng)驗(yàn),一般自用水率為5%～10%[1]。由于高一水廠及鄒家灣水廠水廠內(nèi)部幾乎無(wú)自用水量,因此本次4座水廠自用水率統(tǒng)一取5%的系數(shù),計(jì)算日自用水量為475m3/d。

2.3 管網(wǎng)損失

根據(jù)《城市供水管網(wǎng)漏損控制及評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》漏失率低于12%,山陽(yáng)縣城區(qū)供水管網(wǎng)約一半為2010年以前埋設(shè)的,管網(wǎng)滲水率取較大值,本次管網(wǎng)損失及按照10%計(jì)算,則日漏水量950m3[2]。

2.4 行業(yè)用水

根據(jù)山陽(yáng)縣城市總體規(guī)劃,工業(yè)產(chǎn)業(yè)園區(qū)內(nèi)農(nóng)副產(chǎn)品加工為主的工業(yè)企業(yè)集中布置在東部,二類工業(yè)用地布置在西部,保留城區(qū)對(duì)環(huán)境無(wú)污染的工業(yè),其余工業(yè)用地搬遷到產(chǎn)業(yè)園區(qū),2025年縣城各企業(yè)用水量為1633.5m3。

2.5 總需水量

綜上分析,2025年本次水資源論證的4座水廠供水受益人口約為8.5萬(wàn)人左右,日用水量為9500m3/d,水廠自用水率統(tǒng)一取5%的系數(shù),計(jì)算日自用水量為475m3/d;管網(wǎng)損失及按照10%計(jì)算,則日漏水量950m3;企業(yè)用水2025年日均1633 m3/d。最終核定山陽(yáng)縣城2025年需水量為460萬(wàn)m3(日取用水量為12600m3/d),其中生活年取用水量為347萬(wàn)m3(日取用水量為9500m3/d);水廠自用年取用水量為18萬(wàn)m3(日用水量為500m3/d);管網(wǎng)漏損年取用水量為35萬(wàn)m3(日滲水量為950m3/d);企業(yè)用水取用水量為60萬(wàn)m3(日用水量為1633m3/d)。

結(jié)合山陽(yáng)縣供水有限公司提供的近三年供水水量統(tǒng)計(jì)表,2018年總供水量為260萬(wàn)m3,2019年總供水量為325萬(wàn)m3,2020年總供水量為330萬(wàn)m3,加上水廠自用的5%,則近三年取水總量為271萬(wàn)m3、331萬(wàn)m3、346萬(wàn)m3?，F(xiàn)狀2020年取水量與上述2025年計(jì)算量很接近人口比例的關(guān)系(14萬(wàn)人/10.18萬(wàn)人=1.32,460萬(wàn)m3/346萬(wàn)m3=1.37),因此理論計(jì)算2025年需水量460萬(wàn)m3是合理的。

3 可供水量分析

山陽(yáng)縣水資源較充沛,水資源總量位居商洛市第三,為6.49億m3,其中地下水資源量2.25億m3。

3.1 地表水可供水量分析

以地表水為供水的只有十里水廠,十里水廠從薛家溝水庫(kù)壩后引水,通過(guò)1.6kmDN300鑄鐵管道將水送到十里水廠。薛家溝水庫(kù)坐落在山陽(yáng)縣城東部的縣河上游薛家溝,水庫(kù)壩址處控制流域面積16.5km2,總庫(kù)容117.5萬(wàn)m3,興利庫(kù)容84.5萬(wàn)m3,滯洪庫(kù)容23萬(wàn)m3,死庫(kù)容10萬(wàn)m3。根據(jù)薛家溝水庫(kù)建庫(kù)資料和實(shí)際調(diào)查、勘測(cè),有相鄰流域地下水補(bǔ)給多處,實(shí)測(cè)其最枯流量40L/s,年際或年內(nèi)變幅很小,可近似將其作為常流量。泉水補(bǔ)給多年平均值為121.1×104m3,日徑流量達(dá)3455m3/d。河道在95%的徑流來(lái)水情況下,水庫(kù)總徑流量為226.3×104m3,薛家溝水庫(kù) 95%典型年可供水量 226.3萬(wàn)m3,縣城十里水廠供水區(qū)域年需水量73萬(wàn)m3,薛家溝水庫(kù)首先以水庫(kù)滿足供水為前提,按2000m3/d供水規(guī)模向山陽(yáng)縣城供水,所以薛家溝水庫(kù)完全有能力滿足該項(xiàng)目中十里水廠承擔(dān)的供水任務(wù)。

3.2 地下水可供水量分析

水源地區(qū)為河谷地地貌,水源地區(qū)地下水為裂(溶)隙潛水,天然條件下地下水流向?yàn)楸蔽飨?地下水補(bǔ)給來(lái)源主要為周邊含水層和降雨,地下水位變化與降雨關(guān)系較密切。山陽(yáng)縣城地下水供水工程有3個(gè),區(qū)域地下水資源可開(kāi)采量為5521萬(wàn)m3/a。

3.2.1 抽水試驗(yàn)

1)第二水廠:第二水廠位于城西工業(yè)園區(qū)入口附近,水源通過(guò)輻射井取水,井深16.2m,井徑6m,輻射管長(zhǎng)20m,采用3臺(tái)300JCK210-21/2型長(zhǎng)軸深井泵取水(兩用一備),經(jīng)過(guò)凈化后進(jìn)入廠區(qū)內(nèi)600m3的清水池。經(jīng)過(guò)水文地質(zhì)勘,地下水位埋深6.5-8.0m,鉆井鉆孔3次,經(jīng)過(guò)3次抽水試驗(yàn)、8次動(dòng)力觸探實(shí)驗(yàn)和水位恢復(fù)觀測(cè)和水文觀測(cè),鉆孔深度21.30m時(shí),水位埋深8.00m,經(jīng)試驗(yàn)計(jì)算出水量約為237m3/h,每天約為5688m3,滿足單井出水量4200m3/d的工程要求。鉆孔深度20.80m時(shí),水位埋深6.50m,經(jīng)試驗(yàn)計(jì)算出水量約為241m3/h,每天約為5784m3,滿足單井出水量4200m3/d的工程要求。鉆孔深度22.10m時(shí),水位埋深7.80m,經(jīng)試驗(yàn)計(jì)算出水量約為256m3/h,每天約為6144m3,滿足單井出水量4200m3/d的工程要求。

2)鄒家灣泵房:鄒家灣泵房位于縣城東部鄒家灣村,現(xiàn)狀有大口井一座,井深13.5m,井徑4m,分別選用深井泵JD130*12與300JC-180-00各一臺(tái),揚(yáng)程均為96m,流量前者為130 m3/h,后者為180 m3/h。根據(jù)《山陽(yáng)縣東城區(qū)棚戶區(qū)改造鄒家灣應(yīng)急水源井工程報(bào)告(詳勘階段)》,該場(chǎng)地地下水類型為潛水,主要依靠河流、大氣降水補(bǔ)給。地下水位埋深4.20～4.50m。經(jīng)過(guò)3次抽水試驗(yàn)、3次動(dòng)力觸探實(shí)驗(yàn)和水位恢復(fù)觀測(cè)和水文觀測(cè),鉆孔深度20m時(shí),水位埋深2.00～13.60m,在抽水試驗(yàn)中,相鄰鉆孔深度18m的水位深度下降3.70m,相鄰鉆孔深度22m的水位下降3.8m,經(jīng)試驗(yàn)計(jì)算,鉆孔20m的出水量約為238m3/h,每天約為5712m3,滿足單井出水量4000m3/d的工程要求。

3)高一水廠:高一水廠位于城東薛家溝溝口高一村,水源為水廠內(nèi)部一座井深26m、井徑6m的大口井,采用2500J140-30型潛水泵3臺(tái)(2用1備),單泵設(shè)計(jì)流量140 m3/h,設(shè)計(jì)揚(yáng)程30m。根據(jù)《山陽(yáng)縣自來(lái)水公司水源工程勘察報(bào)告(詳勘階段)》,該場(chǎng)地地下水類型為潛水,主要依靠河流、大氣降水補(bǔ)給。地下水位埋深8.10～13.60m,經(jīng)過(guò)3次抽水試驗(yàn)、25次動(dòng)力觸探實(shí)驗(yàn)和10位水位恢復(fù)觀測(cè)和水文觀測(cè),鉆孔深度13.5m時(shí),水位埋深8.20～13.30m,在抽水試驗(yàn)中,相鄰鉆孔深度18.4m的水位深度下降1.70m,相鄰鉆孔深度18.1m的水位下降2.3m,經(jīng)試驗(yàn)計(jì)算,鉆孔20m的出水量約為328m3/h,每天約為7872m3,滿足單井出水量2400m3/d的工程要求。

3.2.2 滲透系數(shù)

根據(jù)以上3個(gè)水源的抽水試驗(yàn),采用《工程地質(zhì)手冊(cè)》潛水完整井出水試驗(yàn)測(cè)定滲透系數(shù):

K=0.732Q×lg(r1/r)/(2H-S-S1)/(S-S1))

(1)

式中:k為滲透系數(shù);H為水位埋置深度,m;S為水位降深(抽水井),m;S1為觀測(cè)井水位降深,m;r為抽水管半徑(0.06m);r1為觀測(cè)孔與抽水孔距離,m;Q為每天出水量,m3/d。

1)第二水廠,H=19.3m,S=8m,S1=2.8m,r1=12.4m,Q=5668 m3/d,經(jīng)計(jì)算K=66.5 m3/d。

2)鄒家灣泵房H=18m,s=11.6m,S1=3.7m,r1=6.0m,Q=5712 m3/d,經(jīng)計(jì)算K=51.13 m3/d。

3)高一水廠泵房H=11.5m,S=6m,S1=1.7m,r1=23.7m,Q=7872 m3/d,經(jīng)計(jì)算K=41 m3/d。

根據(jù)地層滲透系數(shù),抽取地下水,影響半徑值確定為200～320m。

3.2.3 可開(kāi)采量

根據(jù)數(shù)值計(jì)算結(jié)果分析比較,確定當(dāng)影響半徑達(dá)到200～320m時(shí),各水源井位置處水位降深為2.3～3.7m,各井出水總量1.06萬(wàn)m3/d,年開(kāi)采水量約為387萬(wàn)m3/a,水源地多年平均地下水資源量為5521萬(wàn)m3/a,滿足使用要求。

3.2.4 地下水水位預(yù)測(cè)

根據(jù)各水源井地下水動(dòng)態(tài)觀測(cè)監(jiān)測(cè)資料,對(duì)項(xiàng)目區(qū)地下水位動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行分析,根據(jù)分析,最高水位一般為1～3月。受天氣溫度影響地下水開(kāi)采逐漸增大,3～6月水位逐漸降低,7～9月地下水開(kāi)采大幅增加為年內(nèi)最低水位,10～12月為地下水恢復(fù)期,水位逐漸上漲。年內(nèi)水位最大變幅3.0m左右。根據(jù)《商洛市2019水資源公報(bào)》,在山陽(yáng)縣城區(qū)布設(shè)的監(jiān)測(cè)井水位上升了0.21m,因此項(xiàng)目區(qū)內(nèi)的地下水位處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。

3.2.5 地下水質(zhì)分析

經(jīng)對(duì)3處地下水39項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)檢測(cè),結(jié)果表明,項(xiàng)目水源井水質(zhì)滿足《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》標(biāo)準(zhǔn)及《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》要求,且水源周圍均沒(méi)有石油、化工等污染企業(yè),無(wú)重大污染源,水質(zhì)滿足項(xiàng)目用水水質(zhì)要求[3]。

3.3 取水可靠性性分析

通過(guò)對(duì)各水源水文地質(zhì)條件的分析,和從抽水試驗(yàn)資料來(lái)看,抽水量完全能達(dá)到要求,水源地多年平均地下水資源量為5521萬(wàn)m3/a,項(xiàng)目年開(kāi)采需水量約為387萬(wàn)m3/a,占可開(kāi)采量的7%,開(kāi)發(fā)潛力較大。項(xiàng)目水源地地下水資源較豐富,天然狀態(tài)下地下水位基本上是在基巖面以上,一般埋深大于毛細(xì)上升高度,地表土壤含水量基本不受地下水位變化影響,山陽(yáng)縣供水有限公司4處水廠取用地下水形成的降落漏斗范圍內(nèi)基本上不會(huì)因地下水位下降而影響地表土壤含水量。綜上所述,供水并取地下水對(duì)周圍環(huán)境造成明顯影響的可能性小,取水是可靠的。

4 項(xiàng)目水量平衡分析

經(jīng)過(guò)分析,山陽(yáng)縣城年需水量為460萬(wàn)m3(日用水量為12600m3/d),其中居民生活年取用水量為346.75萬(wàn)m3(日取用水量為9500m3/d);水廠自用年取用水量為18.25萬(wàn)m3(日取用水量為500m3/d);管網(wǎng)漏損年取用水量為34.675萬(wàn)m3(日取用水量為950m3/d);企業(yè)用水年取用水量為60.225萬(wàn)m3(日取用水量為1650m3/d)。

4座供水水廠中,十里水廠日供水2000 m3/d,年取水73萬(wàn)m3;高一水廠日供水2400 m3/d,年取水87.6萬(wàn)m3;鄒家灣泵房日供水4000m3/d,年取水146萬(wàn)m3;第二水廠日供水4200 m3/d,年取水153.3萬(wàn)m3。4座水廠日取水總量為12600 m3/d,年供水總量為460萬(wàn)m3。水資源供需平衡,供水量完全滿足需求量。

5 結(jié) 語(yǔ)

經(jīng)過(guò)分析,山陽(yáng)縣城2025年需水量為460萬(wàn)m3(日取用水量為12600m3/d),4座水廠日供水量為12600 m3/d:其中十里水廠2000 m3/d,高一水廠2400 m3/d,鄒家灣泵房4000 m3/d、第二水廠4200 m3/d,取水水量及水質(zhì)是可靠的,供水量與需水量相等,4座水廠供水量完全滿足山陽(yáng)縣城未來(lái)發(fā)展用水需求,為縣城供水提供了科學(xué)依據(jù)。