米脂县榆林沟水源地供水模式研究

2013-12-14崔虎群张晨招张智印

地下水 2013年2期

崔虎群，张晨招，张智印，苏贺

(西北大学地质系，陕西西安710069)

伴随米脂县城区以及工业园区盐化工业循环经济产业链工程的建设，米脂县人口数量将会有很大幅度的增加，城区用水需求也会急剧增长。目前，米脂县城区的供水水源全部来源于无定河畔的渗管、廊道集水工程，无定河河水流量减小，将会影响到城区水源井的供水量，而且河水一旦遭受污染，将会严重威胁城区供水水源井的原水质量。因此，在城区附近寻找地下水应急水源是当务之急。榆林沟水源地距离城区较近，沟谷内建有榆林沟水库，可利用地下取水工程激发库水的入渗补给，采用渗流井取水工程最大限度地将榆林沟库水转化为地下水，并通过取水工程使库水得以充分利用，对满足米脂县城区应急供水需求具有十分重要的现实意义。

1 水资源条件

榆林沟水源地第四系冲洪积粉砂层与三叠系砂泥岩中-强风化带构成了具有双层介质结构的统一的潜水含水层(简称孔隙—裂隙潜水含水层)，据钻孔抽水资料，水位埋深3.6～6.0 m，含水层厚度3.3～12.3 m，水源地含水层厚度薄，单井涌水量多小于100 m3/d，不适宜采用管井集中开采。榆林沟流域面积65.59 km2，多年平均径流量为 345.4×104m3，可作为米脂县城区应急供水的水源地。

2 渗流井工程设置

渗流井工程由主井、平巷、硐室、辐射井等部分组成［1］，是一个地下集水的系统工程。渗流井工程设置详见图1。

主井布设于水库西岸的一级阶地区，为倒截锥圆筒形，井深25 m、净径3 m。土层段被覆厚度0.4 m，为钢筋混凝土结构;基岩段被覆厚度0.3 m，为素混凝结构。

平巷在主井22 m深度处开口，并向水库方向开拓30 m后，再沿水库纵向向下游方向延伸70 m，平巷总长度为100 m。平巷为马蹄形(拱顶直墙式)结构，平巷高度1.8 m、底宽1.8 m，为裸壁结构。

辐射井布设于平巷转弯与端部处设置的硐室内。硐室呈方形，长×宽×高为3×3×2 m，为裸壁结构;辐射孔单根长度20～50 m，辐射孔数约为80孔，辐射孔总进尺约2 500 m。

图1 渗流井工程平面布设图

3 渗流井取水量的计算分析［2］

水源地的取水工程拟采用渗流井取水方式。渗流井按80个辐射孔设置，辐射孔出水量按上海市政工程设计院编写的《给水排水设计手册(三)》(中国建筑工业出版社，1986年)［3］所推荐的公式进行估算:

式中:Q为辐射孔总出水量(m3/d);ψ为辐射孔互阻系数(取ψ=0.8);n为辐射孔个数(n=80);q为单个辐射孔出水量(m3/d);K为渗透系数(m/d)(取混合含水层渗透系数的最小值K=0.55 m/d);s为抽水井动水位与库水位的垂直距离(m)(取s=8 m);L为辐射孔有效长度(m)(取L=6 m);N0为综合影响系数;d为辐射孔孔径(m)(b=0.612 5 d，取d=91 mm);M为库底至含水层底板的距离(m)(取M=8 m);Z0为库底至辐射孔顶端的距 (下转第57页)离(m)(取 Z0=2 m)。

依据上述公式，估算得水源地渗流井单个辐射孔的出水量q=40.6 m3/d，渗流井全部辐射孔的出水量Q=2 598 m3/d。

考虑到库底淤泥的影响，对估算的渗流井出水量乘以库底淤泥淤塞系数γ加以校正，取淤塞系数γ=0.8，校正后的渗流井辐射孔出水量为Q=2 000 m3/d。

4 渗流井取水量保证程度论证

榆林沟水源地的渗流井辐射孔出水量估算结果Q=2 000 m3/d，是在榆林沟水库按现状库水分布面积求得的，库水面积是靠坝址以上的流域来水量保证的。榆林沟多年平均年径流量为345.4×104m3，平均日径流量为9 463 m3，日径流量为渗流井辐射孔日出水量的4.5倍，从年平衡看水库来水量能够保证渗流井的辐射孔出水量2 000 m3/d;榆林沟水库总库容1 071×104m3，滞洪库容280×104m3，目前已淤积680×104m3，有效库容还剩余111×104m3，如按有效库容的1/5蓄水，则库水储存量22×104m3，也能够维持约100 d的渗流井辐射孔出水量2 000 m3/d。

水源地的渗流井取水量由主井出水量和辐射孔出水量两部分组成，如果将辐射孔的出水量2000m3/d作为渗流井的取水量，则主井出水量即为渗流井取水量的安全储备水量，所以渗流井取水量确定为2 000 m3/d，从渗流井工程的总出水能力来看也是有保障的。