某學校建設項目取水水源論證分析

劉萬春

（洛寧縣小型水庫管理所，河南 洛寧 471700）

1 項目概況

1.1 建設規模

某中學位于三源大道與書香路交叉口西，學校由躬耕樓（會議樓）、教學樓、實驗樓、逸夫樓、學生公寓、餐廳、體育館、教師公寓及教工小區等組成，2016年學校規劃擴建，新建五層教學樓一棟、六層學生宿舍2 棟。2019 年建成后，校區占地總面積14.50 hm2，總建筑面積89 314 m2，總教室112間，寢室1 240間，寢室采用獨立衛浴。

1.2 河流水系

學校所處境內河流眾多，大小河流58條，分屬長江、淮河兩大支流。流域面積在100 km2以上的河流有9條，其中淮河流域有淮河、月河、陳留店河、毛集河、五里河，匯集淮河流入信陽境內；長江流域有三夾河、鴻儀河、鴻鴨河、江河，匯集唐河入漢水。區域內多年平均徑流深375.90 mm，徑流模數37.60 萬m3/km2。該校地域跨長江、淮河兩大流域。其中淮河流域面積約占全縣總面積的60%；長江流域的唐白河水系，面積約占全縣總面積的40%。

2 取水水源論證分析

項目區附近可供水源有銀盤河水庫、龍潭河水庫以及地下水。銀盤河地表徑流豐沛，但年內徑流豐枯變化較大，水源不穩定。銀盤河水庫供水任務為農業用水和城市應急備用水源，龍潭河水庫作為縣城主要供水水源，供水緊張，均不具備向該縣中學調水條件。該區域淺層地表水缺乏，因此該項目取用公共自來水、銀盤河地表水和深層地下水作為供水水源。

2.1 地表水取水水源論證分析

2.1.1 銀盤河徑流分析

銀盤河無實測徑流資料，采用銀盤河東北9 km 趙莊水庫的相關水文資料，通過面積比擬分析銀盤河流域徑流情況。根據《趙莊水庫除險加固工程初步設計報告》，趙莊水庫多年平均徑流量1 728萬m3，75%年份入庫徑流為1 322萬m3。

銀盤河徑流情況：銀盤河取水口處流域面積40 km2，通過實地調查，銀盤河上游有小（1）型水庫銀盤河水庫，控制流域面積10.50 km2，采用水量計算公式計算取水口至銀盤河水庫區間徑流，銀盤河水庫下泄水量根據《趙莊水庫除險加固工程初步設計報告》中75%年份興利調節計算棄水量選用。水量計算公式如下：

式中：W取—取水口地表水資源量；F取—取水口處流域面積，40 km2；R取—取水口處徑流深，378 mm；W趙—趙莊水庫地表水資源量，1 322 萬m3；F趙—趙莊水庫流域面積，13.80 km2；R趙—趙莊水庫流域徑流深，360 mm。

趙莊水庫75%年份入庫徑流1 322 萬m3，計算得取水口75%年份徑流量853 萬m3。根據趙莊不同設計水平年各月入庫徑流配比，對銀盤河P=75%年份典型年徑流進行分配，設計水平年徑流情況見表1。

表1 銀盤河P=75%年份月徑流量成果表單位：萬m3

2.1.2 可供水量分析

取水口上游建有銀盤河水庫，取水口處可供水量需考慮銀盤河水庫75%年份逐月棄水量，根據《趙莊水庫除險加固工程初步設計報告》，75%年份水庫棄水量102萬m3，取水口至水庫區間徑流量853萬m3，則取水口處P=75%年份可供水量955萬m3。

2.1.3 可供水量計算

銀盤河取水泵站設計供水能力50 m3/h，取水流量1.40×10-2m3/s，由于取水工程不具備調蓄功能，主要在宿舍用水高峰期啟用，日取水時間4 h，年取水天數約270 d，年取水量5.40萬m3。此次可供水量計算需考慮取水口斷面P=75%的來水量，由取水口徑流分析可知，取水口處月最小流量為0.375 m3/s，滿足取水需要。

2.1.4 取水口合理性分析

銀盤河設置取水口1處，位于入淮河口上游500 m左岸，地理坐標（E113°24′37.29″，32°23′2.74″）。該段河道較為平順，水流順暢，水面寬度均勻，不存在迎流頂沖、影響河岸安全的因素，水深在0.50～1.20 m，河寬30 m，河段河床平緩，斷面基本穩定，無險灘和急流。從取水口設置高程和取水口多年運行情況看，取水口河段河床基本穩定，取水口位置較為合理，現狀取水口滿足取水需要。建設項目取水口位置河道順直，有穩定的河床和河岸，有足夠水深，引水防沙有保證，取水條件好，并已運行多年，取水口位置合理。

2.1.5 取水可靠性分析

通過分析，取水口處偏枯年份（P=75%）取水口斷面可供水量1 110 萬m3，建設項目取用地表水5.40 萬m3，最大取水流量1.40×10-2m3/s，采用深4 m、直徑5 m的大口井蓄水，左岸建有泵房提水，取水口位置來水充足，河勢穩定，水質滿足生活用水標準，論證認為，該工程取水是可靠的，也是有保障的。

2.2 地下水取水水源論證分析

2.2.1 水文地質條件分析

①取水井地質：項目區含水巖組由第三系組成，上部為薄層黃土，下部為砂巖、片麻巖、花崗巖級別瓦層，含水層以砂巖及巖層裂隙為主，含水層厚度約為51 m。②地下水補給、徑流和排泄條件：深層含水層與淺層含水層直接接觸，開采深層地下水時可得到淺層地下水的徑流補給。深層地下水一般自山前向平原運移，以水平徑流排泄為主。

2.2.2 單井出水量計算

項目取水水源為深層地下水，根據抽水井結構和含水層性質，采用承壓水完整井含水層計算公式，分別計算不同降深下的單井出水量。計算公式如下：

式中：K—滲透系數（m/d）；Q—出水量（m3/d）；S0—水位下降值（m）；M—含水層的厚度（m）；rw—抽水井半徑（m）；R—影響半徑（m）；含水層厚度：根據項目取水井成井資料和區域水文地質條件，項目應利用250 m 的深層地下水，涌水量計算時含水層厚度取用51 m。滲透系數（K）：根據項目區含水層的抽水試驗資料，故根據目標含水層巖性，以周邊地區相似巖性的滲透系數值做對照。經查閱以往鄰近地區的鉆孔和抽水資料，綜合確定目標含水層平均滲透系數取K=0.80 m/d。影響半徑（R）：取水井影響半徑一般可用經驗公式計算，即R=10Sw。抽水井半徑（rw）：rw=0.33/2 m。

根據上述穩定流完整井公式，求得項目區抽水井單井涌水量結果，不同降深條件下抽水井單井出水量計算結果見表2。

表2 抽水井不同降深單井涌水量計算表

根據前文計算，學校地下水井年供水量12.20 萬m3，日均供水量452 m3/d，最大需水量660 m3/d（自來水及地表水均不能供水時），日供水時間按14 h計，需水量為32～47 m3/h，從上表可以看出，水井水位降深11.20～17.50 m時可以滿足用水需求。

2.2.3 開采后的地下水水位預測

項目每日供水高峰分散在早中晚3個時間點，抽水時間段為1-2 h，抽水降深11.20～17.50 m，在長時間連續大量取水時會對區域地下水位造成一定影響。抽水后可通過山前徑流補給或越層補給調節動水位，由于該縣河流屬于季節性河流，夏季徑流占全年徑流的64%，地下水蓄水量會在夏季得到大量的補充。因此應嚴格控制抽水時間和取水量，保證地下水水位能夠盡快恢復。

2.2.4 取水井布設的合理性分析

項目位于校區北側空地，井距較為合理。項目區高層建筑均采用樁基礎，樁基埋置較深，在目前的開采水平下，地下水取水對建筑物影響較小。

2.2.5 取水可靠性分析

項目取用地下水主要用于教職工、學生生活用水，年取用水量12.20 萬m3，日均取水量452 m3，日最大取水量為660 m3（自來水及地表水停止供水時）。根據出水試驗報告，實際下井200 m，出水量穩定達到30 t/h以上，經過抽水試驗，該水井出水量穩定可靠。

3 結語

取水井的日供水能力達到供水要求，該縣城區域屬地下水貧水區，建設項目在水井水位降深11.20～17.50 m 可滿足1 h取水量，取水井井深250 m，為保證取水穩定，取水單位應合理安排自來水、地表水和地下水的取水時間，錯時取水，保證地下水水位及時恢復。