昆明巖溶區應急水源地建設問題研究

陳俊宏CHEN Jun-hong；吳靜WU Jing；徐世光②XU Shi-guang；鄭庭ZHENG Ting

（①昆明理工大學國土資源工程學院，昆明 650093；②云南省地質礦產勘查開發局，昆明 650011；③中國有色金屬工業昆明勘察設計研究院，昆明 650041）

（①Land Resources Engineering Institute，Kunming University of Science and Technology，Kunming 650093，China；②Yunnan Bureau of Geology and Mineral，Kunming 650011，China；③Kunming Prospecting Design Institute of China Nonferrous Metals Industry，Kunming 650041，China）

0 引言

隨著城市化進程的加快，制約城市發展的因素也越來越受到重視，其中水資源問題更是面臨著嚴峻的形勢。自2009 至2013年初，昆明就發生了嚴重的連續的干旱災害，其母親湖——滇池的水質短期來看難以達到城市供水標準，很大程度上制約著城市的抗旱能力。昆明是資源性缺水、水質性缺水和工程性缺水并存的城市，城市抗旱應常態化，因此，應急水源地的建設就成了其中的一個選擇。

1 水源地的選址

水源地位于滇池南岸，分屬滇池流域，滇池水面積19.6萬畝，屬長江流域金沙江水系。水源地所在地層區屬于昆明地層區，區域地層出露基本齊全，除奧陶系、志留系、三疊系、侏羅系、白堊系外，從元古界至第四系均有出露。根據出露地層巖性的水理性質、含水介質類型等特征，將地下水類型劃分為碳酸鹽巖類裂隙溶洞水、基巖裂隙水和松散巖類孔隙水三個大類，碳酸鹽巖巖溶裂隙水，碳酸鹽巖夾碎屑巖巖溶裂隙水，碎屑巖裂隙水，巖漿巖裂隙水，松散巖類孔隙水五個亞類。開采區各地層的水文地質特征及富水性級別統計見表1。

表1 開采區地層富水性級別統計表

2 資源的評價

2.1 資源計算 計算原則：①地下水資源計算地下水徑流單元計算天然資源。包括天然補給量和排泄量。②天然補給量按多年平均、50%、80%、90%、95%保證率計算；天然排泄量按泉流匯總法、徑流模量法計算多年平均排泄量，并計算多年平均最枯月排泄量。

2.1.1 天然補給量 采用多年系列的降水資料，計算逐年及多年平均補給量。對匯水范圍內面積小、補給意義不大的非可溶巖和單元內與富水單元無水力聯系的零星可溶巖，不計入補給面積。Q補=0.1α·F·X

式中：

Q補—降水滲入補給量（萬米3/年）；

α—降水滲入系數；

F—補給面積（km2）；

X—降水量（mm）。

表2 多年平均補給量計算成果表

2.1.2 天然排泄量

①排泄量匯總法。

封閉單元，無側向、垂向越流，未開采的單元或單元，天然排泄量即泉水排泄量。

Q排—天然排泄量（L/s）。

②地下徑流模量法。

Q排=M·F

式中：M—地下水徑流模量（L/s·km2）；

F—地下水徑流面積（km2）。

表3 天然排泄量計算表

2.2 水化學及水質污染情況 開采區地下水的補給來源較充沛，徑流途徑一般較短，循環交替條件良好，因而總觀開采區含水層的地下水，其水質均較好，無色、無味、無臭、透明，水溫16-19℃，為低礦化淡水，礦化度0.02-0.35克/升，總硬度2.5-13.0 德國度，pH 值多呈中性，經檢測符合人類飲用水標準。地下水水質類型分布情況見圖1。

圖1 地下水水質類型分布圖

3 開發利用方式

本水源地利用大口井平均布井集中開發（布置見圖1），打成機井10 口，均深約320m，借助了一定的取水工程實現。取水工程從地下水水源地中取水，接入附近管道送至水廠處理后供給用戶使用，它包括水源、取水構筑物、輸配水管道、水廠和水處理中心等（見圖2）。

圖2 群井聯合供水開采示意圖

取水模式評價指標體系包括：①水質的安全性；②水量的充足性；③取水的便利性；④水源的保證率；⑤取水的成本性。經分析，本水源地都符合要求。

4 環境影響評價

國內的一些水源地水源采取第四系覆蓋層之下的寒武系、奧陶系、泥盆系、二疊系中的巖溶裂隙水。由于長期超量開采，引起了一系列的環境地質問題，因此水源地的建設應十分重視其工程地質、水文地質條件的評價。下面分別從巖溶塌陷、泉水干涸、地面沉降和地下水污染四個方面闡述該區的環境地質問題。

①根據已有鉆孔資料，淺部巖溶不是很發育，所以小范圍的坍塌，是局部的，規模較小。

②在開采條件下，當地下水位下降時，局部地區泉點將被截流而逐漸減小，甚至干涸，但可以通過水源地的反哺來解決居民用水問題。

③以開采區第四系厚度最大達30m 的6 號鉆孔為例，根據水文地質手冊估算，旱季抽水3 個月沉降量ΔM為0.14cm。因此該區域有一定的地面沉降量，但十分微弱，對村莊無影響。

④由于位于滇池附近，應探討滇池水入侵地下水引起水質變化的可能性。經計算，旱季滇池水越流量占抽水量的百分比為0.17%；滇池越流之水經過松散土層時將在陽離子吸附作用下得到一定程度的凈化，因而滇池水受抽水影響向巖溶含水層產生越流作用十分微弱。

5 結論

該應急水源地采用大口井平均布井集中開發的方式，共布井十口，出水量達一萬m3/d，對環境的影響相對較小，極大的緩解了昆明東部居民的飲水問題，同時為巖溶區水源地的開發利用管理提供了很好的借鑒模式，取得了很好的經濟效益和社會效益。

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