南衙水廠項目開采地下水論證分析

孫麗，楊莉，劉亞坤，程艷華

1.桐柏縣應急管理局，河南 桐柏 474750；2.桐柏縣農業農村局，河南 桐柏 474750；3.金龍水利工程（河南）有限公司，河南 商丘 476000

1 基本情況

南衙水廠工程位于伊川縣北部濱河新區拓展區，東北距南衙村約400 m，南距朱村約500 m，東距S238約600 m，建筑總面積2 364 m2，水源采用地下水，取水水源為6 眼大口井，其中1眼備用，井15～20 m，井直徑5 m，單井取水量80 m3/h，總取水規模0.95×104（m3/d）。

2 地下水水源論證

2.1 地下水動態

2.1.1 水位動態

漫灘區由于基本沒有取用地下水，地下水位較穩定，水位埋深小于4 m，一級階地區水位埋深基本在5 m以上，在村莊附近，由于開采量較大，水位埋深在7～8 m，因村民用水量較穩定，故水位埋深變化不大。

2.1.2 水質動態

南衙水廠水源地附近地下水為無色、無味、無臭、透明的淡水，為重碳酸鈣型，礦化度0.72～0.89（g/L），PH 值7.25～7.40。根據取水化驗和以往水質分析資料，地下水中各中離子含量變化不大，水質穩定。

2.2 地下水資源量分析

2.2.1 參數的確定

為了提高水源地開采量保證率，計算參數采用干旱年的數據。①水源地面積1 000 hm2；②降水滲入系數a采用水位降3 m，取0.20（根據省內均衡試驗場的資料）；③降雨量采用伊川縣干旱年降雨量346.60 mm；④灌溉回滲系數β，采用豫東試驗數據。一般為0.10，雖然在開采狀態下可能變小，但考慮開采深度不大，仍采用0.10；⑤灌溉定額根據洛陽灌溉研究所數據，糧食產地400（m3/畝·a），考慮到調查區灌溉程度較低，采用300（m3/畝·a）；⑥地下水水力坡度Ⅰ：據調查區實測數據，結合伊河階地資料為5×10-3；⑦蒸發強度ε：伊川縣干旱年數據2.30；⑧蒸發系數E：據省觀測資料水位埋深3 m 取1.30×10-2。僅伊河岸邊水位埋深3 m。

2.2.2 資源量計算

2.2.2.1 補給量計算：

式中：F—補給區面積（m2）；a—降雨滲入系數；P—降雨量（M）。

計算得Q雨滲=0.19×104（m3/d）。

式中：β—灌溉回滲系數；X—澆灌定額（m3/畝·a）。

計算得Q灌滲=7×102（m3/d）。

式中：K—滲透系數（m/d）；I—水力坡度；B—徑流寬度（m）5 000；M—含水層厚度（m）。

計算得Q徑=1.72×104（m3/d）。

④伊河側滲量：按設計水量開采，中心井降深較小，動水位與伊河水位基本持平，故伊河側滲量為0，待以后加大開采量，伊河會側滲補給附近地下水。

2.2.2.2 消耗量計算

式中：ε—蒸發強度；E—蒸發系數；F—蒸發面積。

計算得Q蒸=0.44×104（m3/d）。

2.2.2.3 地下水資源量

經計算地下水資源量為1.54×104（m3/d）。

2.3 地下水可開采量的計算

2.3.1 開采井布置

為了最大限度地取伊河側滲補給量，同時為防止汛期漲水對開采井的影響，開采井布于伊河漫灘和一級階地交叉附近，距伊河岸邊400 ～2 000 m，可分為2排井間距500 ～1 200 m。

2.3.2 干擾井出水量的計算

式中：L—開采區周長8 200 m；η—系數1.06。

計算結果R=1 384 m。

通過計算有3 眼井受到干擾最大，井距分別是500 m 和600 m。計算結果總干擾系數∑a=0.19，小于0.25，在允許范圍內。單井出水量99（m3/h），經干擾后計算單井出水量為80（m3/h）。

2.3.3 開采量的計算：

水廠供水設計開采量0.95×104（m3/d），按每眼出水量1 920（m3/d）計算，需布井6眼，其中備用井1眼，井直徑2.50 m。

計算總開采量為0.96×104（m3/d），400（m3/h）。大于建水廠供水設計開采量0.95×104（m3/d），水量滿足要求。

2.4 開采后地下水水位預測

式中：S（中心井）—中心井的水位降深（m）；ri—計算井的距離（m）；r’i—計算虛井的距離（m）；Q—單井出水量（m3/d）；K—滲透系數（m/d）。

計算結果：S（中心井）=0.90 m。

再加上中心井1號井本身抽水降深，采用實測水位降深平均值1.21 m，中心井總降深為2.11 m。鑒于井排位于兩側供水邊界之間，成井結構，出水量基本相似，只計算一排中心井的水位降深。

2.5 開采量保證程度的評價

水源地開采量保證程度是通過開采條件下的補給量來評價和論證開采量的保證程度。水源地開采量為0.95×104（m3/d），開采條件下的總補給量為1.54×104（m3/d），從計算結果，補給量大于開采量，所以水源地0.95×104（m3/d）的開采量，是有保證的，預測井排中心井水位降深2.11 m，加上靜止水位3.74 m左右，動水位5.85 m，供水井平均15 m 深，開采后水位降深沒有超過1/2的含水層厚度。

2.6 地下水水質評價

2.6.1 飲用水評價

取2 組水樣進行化驗，根據化驗結果，論證區地下水為無色、無味、無臭、透明的淡水，水溫約16 ℃，化學類型按舒卡列夫分類法分為兩大類：大部分為HCO3·SO4-Ca型，毒理指標、感官性狀、一般化學指標等均符合國家生活飲用水衛生標準的規定，總硬度高于標準要求，硫酸根水源地東部高于標準要求。

2.6.2 工業用水水質評價

①成垢作用是指鍋爐內水煮沸時，水中所含的一些離子、化合物可以相互作用而生成沉淀，依附于鍋爐壁上形成鍋垢。鍋垢厚了不僅使鍋爐壁不易傳熱，浪費燃料，而且易使金屬爐壁過熱化，引起鍋爐爆炸。②鍋爐壁的腐蝕作用主要是指由于鍋爐內水中的氫置換鐵使鍋爐壁受到損壞而產生腐蝕。氫離子存在于水中，加之水汽增高時，其中弱基性鹽類的水解也產生部分游離氫，同時，溶于水中的氣體CO2和H2S均有微弱的腐蝕性。

南衙水廠水源地地下水屬于鍋垢很多、中等沉淀物、半起泡、腐蝕性水。此水不能作為鍋爐用水，需做一系列處理，符合一般鍋爐用水水質評價指標后才能使用。

2.7 取水可靠性分析

伊川縣南衙水廠水源地位于伊河漫灘和一級階地內，水源井有一排3眼位于在漫灘和一級階地的交界處，其他為與一級階地。根據伊川縣南衙水廠水源地水文地質，水源井有3眼位于富水區，另外3 眼位于中等富水區。經計算，枯水年南衙水廠水源地開采量為9.50×103（m3/d）時，總補給量為1.54×104（m3/d）。計算時用的是枯水年的降水數據，故實際可開采量大于1.54×104（m3/d）。預測井排中心井水位降深2.11 m，加上靜止水位3.74 m，動水位5.85 m，供水井平均15 m深，開采后水位降深沒有超過1/2 的含水層厚度，所以水源地9.50×103（m3/d）的開采量是有保證的。另外，當開采時水位降深較多時，會激發伊河向附近地下水側滲補給，增加地下水的總補給量。因此，水源地開采量是可靠的。附近地下水水位不會發生持續下降現象，地下水水質也不會發生明顯變化，對附近居民生產、生活用水影響輕微。

3 結論

伊川縣南衙水廠工程取用南衙村附近地下水作為水源，水源地位于富水區和中等富水區，符合區域水資源規劃、配置和管理要求，取水不會對區域水資源造成影響，不會對當地水生態環境產生破壞性影響，不會對當地水功能區納污能力產生影響，對其他用戶的取用水條件的影響較小，對其他用水戶權益的影響較小。