水文地質知識在農村供水規劃水源評價中應用

汪啟飛

(遵義縣重點水源工程管理局，貴州 遵義 563000)

水文地質知識在農村供水規劃水源評價中應用

汪啟飛

(遵義縣重點水源工程管理局，貴州 遵義 563000)

在農村飲水安全工程水源規劃選址中，水源供水保證率、產水量、水源的類型、分布特征、補給條件等，都需進行詳細的調查，理論計算和水源評價，如果是地下水，水源的水文地質條件是規劃選址的前提和關鍵，為項目規劃建設提供有力的支撐。通過水文地質知識充分論證地下水水源的供水能力，科學選擇飲水安全工程水源，達到了充分利用地表水、合理開發地下水的目的。

飲水安全；水源選擇；水文地質論證；產水量；水源評價

0 前 言

《遵義縣“十一五”農村飲水安全規劃》規劃團田泉水為八里新村飲水安全工程取水水源，筆者運用水文地質知識對水源質量及可靠性進行論證，工程建成后水量穩定性好，達到設計保證率的要求[1]。

1 工程概況

八里新村飲水安全工程規劃解決八里新村、新建、平橋、新合、光明、聯心、長豐、長征、后壩等8個村民組以及八里中學、小學、武警部隊等單位的用水，供水人現狀2800人，其中，當地居民2400人。

根據八里新村現狀人口和發展規劃，設計供水規模按2008—2018年發展規劃設計，即以2018作為設計水平年，根據調查常住居民670戶2400人，大牲畜780頭，武警部隊400人，火炮廠、永勝公司、鍋廠、煤交市場、養雞場、旭陽爐具公司總用水量200t。規劃年期末人口3104人。

根據《村鎮供水工程技術規范》，最高日居民生活用水定額為75～95L/(cap·d)，取90L/(cap·d)。公共建筑用水量按最高日生活用水量的15%，管網漏失水量和未預見水量按居民生活用水的10%～25%計，取15%，中小學無外區學生。其他用水量200t，計算供水區最高日總用水量563.16(T/d)。設計最高日供水總量按600t。

2 水源評價

水源評價主要包括4個方面：

2.1 水源地地質概況

水源地地質概況包括地形地貌、地質構造、地層巖性3個部分：

2.1.1 地形地貌

經實地踏勘、觀測，龍坑鎮八里新村飲水工程水源選在位于龍坑鎮八里村團田處，該泉水屬于巖容管道水，出水高程888.0m，區內地面溶溝、溶斗、溶洼，較發育，屬于巖溶地形，水源點南面是山間水平原，北面是層蠻疊障的山峰，地勢平緩，山坡坡角較小，最高高程1108.4m，最低高程900m，區內地勢北高南低，森林植被覆蓋率高，該區屬中亞帶季風濕潤氣候，多年平均溫度15℃，歷史最高溫度36.7℃，最低溫度-5℃，年平均降雨量1034.8mm，相對溫度82%，年日照率28%，無霜期280d。

2.1.2 地質構造

經實地走界踏勘，確定了水源的集雨面積邊界，左邊界區域范圍內，地質構造簡單，發育著兩條斷層。

其中一條斷層F1是張性斷層，走向北東向，傾角約50°，長約為1.2km，斷層帶巖石破碎，在破碎帶邊緣發育著一些小褶皺，但斷層規模小，延伸范圍短，對地下水的補給、排泄無多大影響。

另一條斷層F2為壓性斷層，走向東北方，傾角約75°，斷層帶巖石破碎，但在斷層帶內充填斷層泥以及存破碎物質，其結構緊密，故富水性弱，起阻水作用，且斷距小。因此，該斷層規模小，延伸范圍短，是一條阻水斷層，致使對地下水的補給、排泄無影響。

2.1.3 地層巖性

團田片區三疊系地層發育較完整，由老到新出露順序如下：

1)T1m(三疊系中統茅草鋪組)：灰白色、灰色、中厚層至塊狀灰巖，間夾白云巖為含水巖組。

2)T2s(三疊系中統松子坎組)：紫紅色薄層頁巖、泥頁巖、砂質葉巖。

3)T2sh(三疊系中統獅子山組)：灰白色、深灰色中厚層至厚層灰巖及白云質灰巖，夾白云巖。

4)Q(第四系)：坡積，殘坡積，洪積的黏土。

2.2 水文地質條件

水文地質條件包括水源區巖溶發育特征、巖溶水的變化特征、隔水層及儲水邊界條件、地下水的補給、徑流、排泄條例4個部分：

2.2.1 水源區巖溶發育特征

三疊系中統松子坎組為地下水的隔水層，獅子山組為該地下水的主要含水層，該層巖性為可溶性的中厚層灰巖，巖石走向北偏東110°，巖層平緩，傾角約為10°，層面裂隙，風化裂隙發育，致使地表、地下兩個巖溶系統非常發育，地表在巖溶漏斗、巖溶洼地、溶洞、巖溶盆地等，同時在三疊系中流獅子山組內發育著一些大小不一的裂隙通道、洞穴。

經實地踏勘，在龍家埡口，水井灣等地巖溶漏斗直徑達30～50m，斷層形態呈橢圓形，這些巖溶漏斗、洼地的大量分布，使得山間裂隙泉點水，涌水量不大，是一種典型的山區巖溶管道水。

2.2.2 巖溶水的變化特征

巖溶水流態呈現層流、紊流并存，流動方式為管流，其循環式經過地表入滲，在經可溶性巖體調節，最后經過巖溶管道集中排泄出來，該區巖溶管道水分布不均勻，動態不穩定，流量、水位、水化學成分隨季節而變化，地表水和地下水轉換頻繁，地下水上有三疊系中統獅子山組的沉積巖，基巖上有第四系的坡積、殘坡積，洪積土層，是一種效益型的地下巖溶管道水。

2.2.3 隔水層及儲水邊界條件

三疊系中統松子坎組的紫紅色泥頁巖，北面侏羅系的砂巖、頁巖等倒密層積巖，泥質結構，巖石導輸流水的性能差，基本上無空隙、巖溶、溶隙，致使巖石不透水，是該地下水的良好隔水層，其接觸帶為T2sh含水層的儲水邊界。

2.2.4 地下水的補給、徑流、排泄條例

主要包括3個方面：

2.2.4.1 補給

T2sh含水層集雨面積達2km2集水面積區風化裂隙、巖溶裂隙、巖溶洼地、巖溶漏斗非常發育，森林覆蓋率高，有利于該含水層的大氣降雨滲入補給，也是該儲水單元的主要補給方式，團田片區無河流通過，即無河流補給，集雨面積區域內僅有一個小型水庫(永紅水庫)，距永洪不庫已有地質資料，水庫有一個良好的隔水層，不可能發生滲漏補給地下水，即可能補給量是很小的，可以忽略不計，由于巖溶非常發育，水庫新層的集雨面積仍屬于地下水的積雨面積，所以，該巖溶管道水的補給是一種單一的天然降雨補給[2-4]。

2.2.4.2 徑流

含水層集雨面積區域內風化裂隙、巖溶裂隙、巖溶結地、巖溶漏斗非常發育，森林覆蓋率高，天然降雨產生的地表水經裂隙入滲，通過三疊系中統獅子山組的灰巖巖體調節，形成典型的巖溶管道水，受地形地貌、巖溶巖性、地質構造的控制，在灰巖底部發育著許多大小不一的通道、洞穴、裂隙網，這些不均勻的水道，使巖溶水的運動條件格外復雜，造成了層流并存，有壓流與無壓流并存局面。

2.2.4.3 排泄

受地形、地質構造、儲水邊界條件的控制，區內含水層是一種單一的天然降雨補給，不存在越流補給等其他補給方式。

T2sh可視為封閉的補給排泄系統，在洪水期，排泄主要在張口洞和團田，張家門前887m高程外，其他時期都在團田張家門前887m高程外以泉的形式集中排泄。

2.3 水資源評價

水資源評價主要包括水量評價和水質評價2個部分：

2.3.1 水量評價

根據地質條件，團田地下巖溶管道水為一良好的儲水構造，可滿足如下3個條件：

1)無地表河流、庫水等補給。

2)無區外層邊越流補給。

3)補給—徑流—排泄為一封閉巖溶水系統。

2.3.1.1 天然降雨補給量

根據集雨面積，天然降雨滲入補給，計算天然降雨補給量，計算公式為：

(1)

式中：Q為日平均天然補給量，m3/d；λ為多年平均年降雨量，mm；F為含水層的地下集雨面積，m2；a為滲入系數。

根據含水層邊界測得：F=2×106；多年平均降雨量λ=800(特干旱 )；滲入系數a=0.2，則：

Q補=876.71

2.3.1.2 徑流模數

徑流模數Me的計算公式為：

(2)

式中：Me為1km2里含水層分布面積地下水徑流量；Q為多年平均地下水流量，m3/s；F為含水層分布面積，km2。

(3)

式中：F為含水層分布面積，m2；λ為多年平均降雨量，mm；a為滲入系數。

則：Q=320000m3/s。

由此得：

Me=5.07L/S·km2。

2.3.1.3 徑流量

徑流量Q徑的計算公式為：

Q徑=F·3600×24·Me×1/1000

(4)

式中：Me為1km2含水層分布面積地下水徑流率，L/S·Km2；F為含水層分布面積。

則：Q徑=876.1m3/d。

2.3.1.4 日平均排泄量

根據觀測資料求取日平均排泄量Q排(m3/d)

(5)

式中：Q排為日平均排泄量，m3/d；q為觀測涌水量，L/S。根據現有觀測資料，qmax=30.1；qmin=10；q一般=14.2。則：qmax=2600.6m3/d；qmin=864m3/d；q一般=1226.8m3/d。

由以上計算可看出：Q補≈Q徑≈Q排，即補給≈徑流≈排泄，說明假設理論條件成立，估算可靠。Q排的計算成果也說明了地下水的動態變化明顯，是由于該片區風化裂隙、巖溶裂隙、巖溶漏斗、節理發育，徑流暢通等因素所致，因而受天然降水量影響大，是一種氣象型的巖溶水。

但最枯流量≥864m3/d，且在最枯流量期間不存在農灌供水矛盾，其水量能滿足八里新村供水量要求，所以，該水源能作為龍坑鎮八里新村安全飲水的供水水源[5]。

2.3.2 水質評價

在測區內，巖溶管道與地表巖溶結地、巖溶漏斗連通，導致在洪水期及豐水季節水質渾濁，濁度嚴重超標不能使用，必須凈化處理，但在枯水期，渾濁度符合飲用水要求，無需進行凈化處理。

枯水期原水送檢項目27項，除細菌總數超標外，檢測結果其他各項，均滿足生活飲用水衛生標準，依據GH5749—2006生活飲用水衛生標準，但水樣檢測時值枯水期，豐水期濁度會增加，設計還是考慮過濾和消毒殺菌處理[6-8]。

3 規劃結論

該工程于2010年10月年建成運行，實際供水量達800m3/d，供水保證率95%，水量穩定，運行良好，效益明顯。

[1]張人權，梁杏，靳孟貴.可持續發展理念下的水文地質與環境地質工作[J].水文地質工程地質，2004(01)：82-86.

[2]黃金書，陶月贊.平原地區農村供水規模的規化[J].合肥工業大學學報：自然科學版，2009，32(07)：56-60.

[3]陳琨，姜劍飛.不同水文地質條件對城市地下水污染的影響[J].黑龍江水利科技，2009,37(04)：131-133.

[4]劉建強,金麗,韓同縣.農村飲水安全工程建設與管理模式研究[J].中國農村水利水電，2006(02)：79-80.

[5]金棟梁,劉予偉.水資源利用評價[J].水資源研究，2005，26(03)：7-13.

[6]李仰斌.采取措施 努力工作 切實保障農村飲水安全[J].中國水利，2005(03)：30-32.

[7]胡長江,姚小豐.農村供水工程建設[J].黑龍江水利科技，2013，41(09)：194-197.

[8]仲淑梅，張華嵩，武秀英.農村供水工程可持續運行存在的主要問題及解決措施[J].黑龍江水利科技，2013，41(01)：81-82.

1007-7596(2014)01-0151-03

2013-11-21

汪啟飛(1973-)，男，貴州遵義人，工程師，工作方向為水文與工程地質。

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