吉木乃縣水源地地下水特征及供水需求分析

王振山

（新疆地礦局第二水文工程地質大隊，新疆昌吉831100）

吉木乃縣水源地地下水特征及供水需求分析

王振山*

（新疆地礦局第二水文工程地質大隊，新疆昌吉831100）

新疆吉木乃縣供水水源地位于縣城南部的拉斯特河谷地區，通過對該地區的地下水資源調查與評價，查明其水文地質條件，可為科學合理開發利用該地區地下水資源提供相應的科學依據。

吉木乃縣；水源地；開發利用

1 概況

吉木乃縣位于新疆阿勒泰地區的西部，北距哈巴河縣86km，東北距布爾津縣90km，東距福海縣220km，南距和布克賽爾蒙古自治縣180km，西與哈薩克斯坦共和國接壤，總面積7145km2。

勘查區位于吉木乃縣中南部的拉斯特河谷，海拔高程1523～900m，縣城主要位于河流的一級階地和高河漫灘上，拉斯特河由南向北流經縣城。

2 區域水文條件

2.1 河流

區內地表水流主要為拉斯特河，發源于南部薩吾爾山現代冰川，由南向北徑流，河流長度28km，流域面積272km2，據新疆水文水資源局在拉斯特河上游科克克也木也爾水文站資料（1980～1993年），拉斯特河多年平均徑流量3787×104m3。現由于上游紅旗水庫截流，基本將拉斯特河水大部分引蓄入庫，剩余河水在勘查區南側未出山口前即全部滲失地下，區內河道基本無下瀉水量。據調查，只有1996年和2002年因發生了多年不遇的洪水，才有洪水沿河道進入下游區。河水水化學類型為HCO3-Ca型，礦化度小于1g/L，水質較好。

2.2 水庫

區內有2座水庫，分別為紅旗水庫和紅山水庫，其中紅旗水庫位于吉木乃縣城南部約13km，為中型水庫，設計最大庫容1500×104m3，2013年庫容為684× 104m3；紅山水庫位于吉木乃縣城南部約4km，為小型水庫，設計最大庫容506×104m3，2013年庫容為252× 104m3。

3 水資源開發利用現狀

3.1 地表水開發利用現狀

勘查區內引用的地表水為拉斯特河河水，主要用于農業灌溉。在勘查區南側利用西干渠將拉斯特河河水全部引入紅旗水庫，紅旗水庫沿巴特巴拉克溝泄水至紅山水庫，紅山水庫下泄水通過引水管道將水庫水引入下游農田進行灌溉，區內灌溉方式均為節水噴灌。

2007年以后，拉斯特河大部分河水均被引入紅旗水庫，河道內剩余水量在多倫拜村出山口以前均滲入地下補給河谷潛流，沒有地表水進入勘查區內河道；紅旗水庫通過紅山水庫向紅山口以北農業區供水2309.8×104m3。

3.2 地下水開發利用現狀

3.2.1 機民井開采地下水量

區內地下水開發利用程度很低，自1960年以來，主要為手壓井對潛水進行零星、低強度的開采，開采深度一般小于15m，以解決生活及人畜的飲用水問題，后隨著自來水的逐漸鋪設到戶，手壓井已基本停止使用。

區內現有機井3口，正常使用的有2口，主要用于城北郊蔬菜大棚灌溉，現有蔬菜大棚150畝，灌溉定額為500m3/（畝·年），年開采地下水約7.5×104m3/a。

3.2.2 現有城鎮供水水源地

吉木乃縣現狀城鎮供水為地下水，其取水工程位于縣城南側勘查區中部的紅山口，取水方式為在拉斯特河道內開挖2眼深度分別為6m和10m的大口井，在井中部平置直徑600mm的預制取水管，利用地形高差，向縣城及周邊居民自壓供水。據縣水暖公司提供資料，2013年，總供水量（開采量）約120×104m3，主要用于城鎮居民生活用水、城鎮綠化用水，現狀暫無工業廠礦用水。夏季高峰供水量約4000m3/d，冬季需水量較少。

4 水資源需求及開發利用規劃

隨著吉木乃口岸開發、倉儲區建設的加快和吉木乃工業園區的開發建設，加之當地居民人口數量的增加、生活水平的提高，均將導致水資源需求的急劇增加，屆時現狀供水能力將無法滿足需求。據“吉木乃縣城供水改擴建工程（二期）可行性研究報告”測算，近期（2015年）需水量約9180m3/d，遠期（2020年）將達12240m3/d。

5 擬選水源地

按吉木乃縣政府規劃，取水對象為拉斯特河谷第四系松散巖類孔隙潛水，取水位置為多倫拜村和紅山口之間，供水方式為采用蓄水池通過地形差向吉木乃縣城自壓供水。

5.1 擬選水源地水文地質條件

擬選水源地內賦存有較豐富的第四系孔隙潛水，第四系基底起伏較大，含水量水層巖性為沖洪積砂卵礫石，據物探資料，含水層厚度一般8～15m之間，滲透系數約50～60m/d，其基底為第三系泥巖。

該區域內第四系潛水主要接受南部拉斯特河谷潛流側向徑流補給、基巖裂隙水側向補給、大氣降水入滲補給和紅山水庫入滲補給、基巖裂隙水和紅旗—紅山水庫水渠水入滲補給。

該區域內地下水主要沿拉斯特河和巴特巴拉克溝第四系含水層由南向北徑流，最終匯集于紅山口處，以通過紅山口向北側側向流出和城鎮供水水源地開采和蒸發蒸騰的方式排泄。

該區域內地下水水化學類型為HCO3·SO4型，礦化度小于1g/L，地下水水質滿足生活飲用水水質標準，亦滿足工業鍋爐用水要求。地下水水質隨季節變化不明顯。

5.2 擬選水源地地下水資源量

據水文地質條件，對該水源地地下水補給量采用排泄量法進行計算。該水源地排泄量主要由兩部分組成：地下水側向流出量和現狀城鎮供水水源地開采量（本次計算排泄斷面處于城鎮供水水源地下游）。

5.2.1 地下水側向流出量

采用斷面法計算，計算斷面為位于紅山口處的東西向斷面，計算公式：

式中：Q側補——地下水側向流量，104m3/a；

B——計算斷面寬度，m，據電測深物探剖面取891m；

I——水力坡度，據流場圖取0.0212；

K——斷面平均滲透系數，m/d，參考北部鉆孔資料取60.84；

M——含水層平均厚度，m，據電測深物探剖面取平均值11.4m；

α——地下水流向與計算斷面夾角，（°），據工程測量取66.5°。

計算結果為：438.47×104m3/a。

因此，該斷面地下水側向流出量為438.47×104m3/a。5.2.2 城鎮供水水源地現狀開采量

據吉木乃縣水暖公司提供數據，2013年城鎮供水水源地地下水開采量為120×104m3/a。

現狀該水源地地下水補給量為558.47×104m3/a。

5.3 擬選水源地地下水可開采量

因為取水方式采用的是地下截潛取水工程，可最大限度地截取地下潛流，因此開采系數取經驗值0.85。按開采系數法計算地下水可開采量,則地下水可開采量為558.47×0.85=474.70×104（m3/a）(13005m3/d)，可作為嚴重缺水地區的小型水源地進行開采。

5.4 擬選水源地評價

擬選水源地內分布有第三系孔隙裂隙承壓水和第四系松散巖類孔隙潛水，水質能滿足生活飲用水衛生要求。經計算，擬選水源地地下水補給量為558.47× 104m3/a(15300m3/d)，水量能夠滿足城鎮供水的需求。

擬選水源地位于拉斯特河谷內，有水量較豐富的第四系孔隙潛水，雖然存在含水層薄、富水性不均的特點，但區內第四系孔隙潛水主要來源于勘查區南部拉斯特河地下潛流，通過紅山口向北部徑流，其補給來源和接受補給的位置均在紅山口之南，紅山口處系南部山區潛水進入北部河谷平原區的主要通道，在該處建截潛工程，可達到最大限度地截取河谷潛流的目的。同時還有取水工程施工簡單，提水和供水運行成本低，紅山口以南人類活動稀少，利于進行水源保護的優點。

5.5 地下水開采方案建議

結合吉木乃縣水文地質條件、供水現狀及規劃，對紅山口水源地提出如下開采方案。

5.5.1 取水對象

取水對象為拉斯特河谷第四系河谷潛流。

5.5.2 取水方式

在紅山口建地下截水壩工程，截水壩為鋼筋混凝土結構，壩兩側與兩側山體基巖相接（長約180m），基礎開挖至揭穿第四系含水層至基巖（深度約14～15m）。截水壩壩頂埋置深度為地表以下2～2.5m。截水壩的功能為最大限度地攔蓄拉斯特河谷潛流，同時，在用水低峰期或洪水期便于地下水溢出壩頂向下游排泄，一方面保證水源地安全，一方面保證下游區有一定量的生態用水供應。

在截水壩南側（來水方向）可采用建集水大口井或集水管的方式將地下水提升至調節水池內消毒沉淀后，利用地形高差向下游區自壓供水。

5.5.3 取水方案可行性分析

5.5.3.1 水文地質條件分析

區內第四系孔隙潛水主要來源于勘查區南部拉斯特河地下潛流，水質可以滿足生活飲用水要求。其補給來源和接受補給的位置均在紅山口之南，順地形自南向北徑流；紅山口處系南部山區潛水進入北部河谷平原區的主要通道，地下水流的瓶頸，南部地下水沿此瓶頸進行北部河谷平原區，在該處建截潛工程，可達到最大限度地截取河谷潛流的目的。同時，紅山口以南人類活動稀少，利于進行水源保護。

5.5.3.2 社會效益分析

本取水方案簡單易行，施工簡單，一次性投入較低，最主要的是水源地建成后運行成本低，與吉木乃縣居民經濟收入相對較低的客觀實際情況相適應，利于改善當地居民生活條件，保證社會安定。

6 結論與建議

擬選水源地供水方式選用截潛式，供水量和水質均能夠滿足城鎮供水的需求。擬選水源地周邊地質環境較脆弱，水源地內地下水位埋深較淺，地下水環境極易造成污染，要盡快建立水源地保護區，加強地質環境恢復和保護工作。水源地地下水的開采，會對北部的生態植被造成一定的影響。縣城北部地區特別是北沙窩一帶生態植被較為脆弱，水源地的過量開采會對該地區植被造成破壞，使沙化面積擴大。因此，建議當地政府部門應根據縣城的實際需水量合理開采水源地水量，并努力做好各項節水工作，在發展本地區經濟的同時能兼顧北部的生態植被，使人與自然和諧發展。

[1]王振山，齊萬秋.新疆吉木乃縣城鎮供水水文地質勘查報告[R].新疆地礦局第二水文工程地質大隊，2009:33-65.

[2]魏守忠，李從林.新疆阿勒泰地區吉木乃縣地下水資源開發利用規劃報告[R].新疆宏昌工礦供水公司，2005:36-43.

[3]劉贇，劉迎春.吉木乃縣城供水改擴建工程（二期）可行性研究報告[R].新疆城鄉規劃設計研究院有限公司，2007:8-28.

[4]GB50027-2001供水水文地質勘察規范[S].中華人民共和國建設部.

P641

B

1004-5716(2015)03-0123-03

2014-04-03

王振山（1978-），男（漢族），安徽宿州人，工程師，現從事水文地質、工程地質、環境地質工作。