鄯善县三乡一镇农村饮水安全取水方案论证

2014-02-24张生财

水利规划与设计 2014年11期

关键词：鄯善县沟口火焰山

张生财

（吐鲁番地区水利水电勘测设计研究院新疆吐鲁番市 838000）

鄯善县三乡一镇农村饮水安全取水方案论证

张生财

（吐鲁番地区水利水电勘测设计研究院新疆吐鲁番市 838000）

新疆鄯善县山南三乡一镇农村人畜饮水安全并网改造工程，供水规模5486.26m3/d，供水总人口58176人，根据该区域的水资源的情况，针对地下水、泉水和地表水进行调查、分析和论证，由于该区域为地下水超采区、地下水水量不足且地下水水质较差，不能满足工程取水需要，故本工程选择取水水源为色尔克甫沟的地表水，并对其进行论证。

农村饮水安全取水方案地表水地下水泉水

1 工程概况

新疆鄯善县山南三乡一镇农村饮水安全并网改造工程供水范围覆盖鄯善县火焰山以南(以下简称山南)三乡一镇即：鲁克沁镇、吐峪沟乡，达浪坎乡和迪坎乡。本工程供水规模5486.26m3/d，供水总人口58176人，其中解决鄯善县山南四个乡镇饮水不安全人口44290人。另外有13886人现状年饮水基本安全，分布在鲁克沁镇和吐峪沟乡，本工程从解决农村人畜饮水安全问题、节水、节能以及降低农村供水成本等多方面考虑，把这部分现状年饮水基本安全的13886人所在的七个水厂也并入到主网管中。

本工程拟从色尔克甫沟出山口处引取色尔克甫沟的地表水，经过净化消毒后，通过配水管网输水到各个乡村原有小水厂的调节构筑物。

2 工程项目区水资源概况

2.1 水资源

本工程拟从色尔克甫沟出山口处取水。色尔克甫沟位于鄯善县连木沁镇南侧，属二塘沟流域中下游区，为火焰山断层构造形成的沟口，走向为南北向，横穿火焰山山体，沟长约9.0km。沟内的水资源由地表水和地下水两部分组成。本项目水源位于色尔克甫沟沟口以上，因此本次水资源开发利用以该沟口以上吐峪沟乡和连木沁镇区域进行分析。

2.1.1 地表水资源

二塘沟河为分析范围内唯一的河流，根据新疆水文水资源局于1996年完成的《鄯善县三河流域地表水水资源调查评价》中所统计二塘沟河流域地表水资源量0.8198×108m3，可利用地表水资源量亦为0.8198×108m3，二塘沟河流域地表水资源量占鄯善县三河流域地表水资源量的0.34%；二塘沟河水质综合评价为二级，其中仅有总硬度到达二级标准外，其它评价参数都为一级，水质矿化度为189mg/L,属于优良水源。

2.1.2 地下水资源8

《鄯善县地下水开发利用规划》研究报告中成果，北盆地多年平均地下水补给量为8571.58×104m3/a，南盆地为3623.51× 104m3/a；多年平均开采量北盆地为14796.69× 104m3/a，南盆地为10788.71×104m3/a；南北盆地区域浅层地下水为负均衡，其中北盆地多年平均超采为6225.11×104m3/a，南盆地多年平均超采为7165.2×104m3/a。

色尔克甫沟沟口以上二塘沟北灌区地下水总补给量为5265×104m3/a；其中连木沁镇559 ×104m3/a，吐峪沟苏巴什106×104m3/a，国有土地4600×104m3/a。二塘沟北灌区地下水可开采量（连木沁镇、吐峪沟苏巴什、国有土地）为3225×104m3/a,而2006年实际开采量达9982 ×104m3/a，超采6757×104m3/a。由于大量超采地下水，造成区域内浅层地下水位逐年下降，有资料显示，北盆地地下水位平均每年下降1.6m，南盆地平均每年为2.3m左右。

3 取水水源论证

3.1 地下水

项目区开采地下水的方式主要有两种：一是在地下水水质检测达标的区域内打机电井提取地下水，作为整个项目的供水水源；二是在色尔克甫沟内埋渗管或埋装满抛石的钢筋笼等措施截潜流。

2006年9月28日新疆维吾尔自治区人民政府办公厅以新政办函[2006]177号文件《关于同意将鄯善县划定为地下水严重超采区的复函》认可了自治区水利厅审查通过的《新疆吐鲁番地区鄯善县地下水超采区划定报告》，同意将鄯善县划定为地下水严重超采区。由此看来在项目区内打机电井提取地下水的方案是不可行的。

色尔克甫沟内的潜流量没有经过详细测算，但色尔克沟同吐鲁番市木头沟的地下水径流条件基本相同，两沟同属于火焰山构造沟，木头沟测算点的河床宽度67m，覆盖层厚度6.0m，渗透系数65.41m/d，水力坡度0.0125，计算得潜流量为328.74m3/d。色尔克甫沟取水点河床宽度50m，覆盖层厚度平均6.0m，渗透系数按马场附近取59.89m/d，水力坡度取0.08，经计算得潜流量为1437.36m3/d。本工程供水范围较大，供水人口数58176人，供水规模5486.27 m3/d，色尔克甫沟地下潜流量远不能满足对本工程的取水量。由此看来在色尔克甫沟内截潜流方案也是不可行的。综上所述本工程利用地下水作为供水水源是不可行的。

3.2 泉水

项目区泉水出露地带位于火焰山北侧，连木沁和吐峪沟苏巴什一带，离供水区域太远，距最近的鲁克泌镇24.2km，而且要穿越地势险峻的色尔克甫沟。沟底目前有一条可以通行的便道，但沟两侧为几十米高的悬崖峭壁，施工难度相当高，由此看来引取火焰山北侧出露的泉水作为工程的供水水源造价昂贵，施工难度极高，在经济和技术上不可行。

3.3 地表水

色尔克甫沟内的地表径流主要由泉水形成。色尔克甫沟为火焰山断层构造带，鄯善县北盆地地下水流经火焰山后，由于火焰山的阻隔作用，在其断层构造带（色尔克甫沟）内以泉水的形式出露，形成地表径流，冬季有几条坎儿井水汇入色尔克甫沟，本项目论证方案以色尔克甫沟内泉水转化来的地表水进行论证。

3.3.1 地质及水文地质条件

（1）地质条件

鄯善县位于天山褶皱带东段的山间断陷盆地北缘由于火焰山的隆起，将盆地分为南北两个盆地。研究区域内的二塘沟河、连木沁镇、吐峪沟一带第四纪沉积厚度可达600～700m，主要沉积物为沙卵砾石、沙砾石、亚砂土和亚粘土等。

（2）水文地质条件

由于吐鲁番盆地的东部沉陷使鄯善县的南、北盆地沉积了巨厚的第四系松散物质，也为地下水的储存提供了巨大空间。根据地质资料显示，含水层的岩性主要为单一的砂卵砾石层。北盆地自北向南地下水的埋深由大到小，地下水类型主要以浅水为主，在600m高程附近地下水埋深在100左右，到了312国道附近地下水埋深在20～50m之间，靠近火焰山地下水埋深逐渐升高,在苏巴什乡以南、连木沁镇的吐格蔓买来均有泉水出露，溢出地表。

（3）地下水的补给条件

本项目区属于干旱荒漠性气候，蒸发强烈，降水极少，大量的降水主要集中在北部山区，由此可见，平原区的补给主要靠山区大气降水和冰雪融水，经二塘沟河的河谷潜流，河道渗漏，以及山前暴雨洪水入渗后侧向补给平原。由于平原区的降水量极少，对地下水的补给意义不大，该区域内地下水补给主要是通过转化补量补给地下，即通过引水渠渗漏补给地下，田间灌溉渗漏补给，有极少量的地下水开采、坎尔井、泉水回归等。

（4）地下水的径流条件

本区域地下水径流方向与地形坡度和地表水径流方向大致相同，即由东北向西南方向运动。冲洪积扇地下水径流条件好。水力坡度7～8%。渗透系数马场附近K=59.89m/d，连木沁镇变电所地带K=55.27m/d。

（5）地下水排泄

地下水排泄有两种，一种是天然排泄，另一种是人为排泄。结合本项目区天然排泄即泉水是我们研究的主要方向。

由于受火焰山的隆起阻水影响，在火焰山的山前地带、苏巴什沟口、连木沁的沟口均有泉水出露成为天然排泄的一部分。

另外，地下水的人为排泄占项目区的主要地位，并且与泉水排泄有着密切的关系，其排泄方式主要有坎尔井、机电井开采两种方式，机井开采主要分布在火焰山前312国道地下水浅埋区。

（6）地下水动态特征

地下水动态受降水、农业灌溉、机井抽水和侧向补给的影响。本项目区的浅层地下水的动态既有丰水、枯水年份变化规律，又有年内季节性变化特征。

以鄯善县连木沁镇为例浅层地下水年内动态变化的一般规律：每年5月份，由于灌溉开采量逐渐增大，使得地下水水位开始持续下降，一般到6～9月前后出现年内最低水位，等到10月份灌溉停止，地下水水位开始缓慢回升，直到次年1～3月份达到最高水位。根据观测结果，年内变幅一般在4.89～5.42m之间。连木沁2003～2005年地下水变化见图1。

图1 鄯善县连木沁9大队Ⅱ2-3号观测井2003年-2005年地下水月平均图

地下水水位年际变化的一般规律：地下水水位在丰水年呈回升趋势，但从本地区多年动态监测来看，因大量开采地下水，浅层地下水补小排大，地下水水位总体呈下降趋势。区域内2002～2006年地下水埋深动态观测资料显示，地下水水位年均下降1.25m左右。

3.3.2 泉水水资源量和泉水流量衰减原因分析

对于泉水在泉域范围内取水的项目，应依据泉水动态连续观测资料，分析对泉水流量衰减的可能影响和影响程度。

本次论证搜集到的资料有二塘河流域管理所观测的色尔克甫沟沟口连续8年的泉水资料。该资料为二塘河流域管理所实测，施测时上游渠道闸门关闭，河道内完全为泉水径流，泉水流经色尔克甫沟沟口后，由水管站引入渠道，再由渠道内已制率定好的水位—流量关系(2002年由吐鲁番水文水资源勘测局率定)测定流量，资料可靠，可为本次论证提供了基本依据。色尔克甫沟沟口泉水连续8年实测记录见表1。

从实测记录中可以得知，该沟现状年泉水水资源量为2299.10万m3/a。泉水流量的年内分配为11月～次年4月大，占全年的82%；5月～10月小，占全年的18%；其中6月～9月为一年中最枯的4个月，为65.88万m3，仅占全年的11%。对于水厂取水全年日均取水量为5725m3，月均取水为17.2万m3。从1999-2006年泉水观测资料分析可得，现状年泉水流量能满足水厂取水要求。

表1 鲁克沁镇色尔克甫沟沟口历年实测流量表

表2 现状年、设计年95%的月年来水量

论证区域范围色尔克甫沟沟口以上在火焰山的山前地带、苏巴什沟口、连木沁的沟口均有泉水出露成为天然排泄的一部分。苏巴什、连木沁镇一带属大量开采地下水区域，浅层地下水补小排大，地下水水位总体呈下降趋势，地下水水位年均下降1.25m左右。

泉水的排泄量与上游地下水的开采量有直接关系。在各种水文地质和补排条件不变的情况下，上游地下水的开采量越大，下游泉水的排泄量越小。连木沁镇一带机井数量由1994年的83眼，猛增至2003年的 142眼，机井数量年增长为7%；抽水量由1994年的2270万m3/a增至2003年的2821万m3/a，其中1999年抽水量曾达3909万m3/a，抽水量年增长2.5%。

从色尔克甫沟沟口泉水实测资料可计算得出，由1999年的3009万m3/a减少到2006年的2299万m3/a，8年间共减少了22.4%，年均泉水流量衰减率为0.03。另外，以上游连木沁镇为例，1994年曾有坎儿井25条，排泄总量为1.34 m3/s，到2004年坎儿井数量减少为22条，排泄总量减少为1.08m3/s，11年间减少19.4%。

由以上分析可以得知，坎儿井、泉水的流量的减少主要是区域内地下水无度大量开发、严重超采造成的。

3.3.3 取水保证率分析

我们以2006年现状水平年资料分析泉水流量，按《村镇供水技术规范》要求，村镇供水水源保证率不低于95%。以多年实测资料的年内分配，可计算出现状年95%的月年泉水水量，再以现状年95%的月年泉水水量利用递减公式计算出设计年（2021年）95%的月年泉水水量，现状年、设计年95%的月年来水量见表2。递减公式如下：公式：Q设=Q现（1-2.8%）t

式中：Q现、Q设分别为现状年、设计年的月年水量

泉水年均流量衰减率为0.030，t=15年

从推算的水量结果得知，到设计年2021年最枯的4个月（6月～9月）计算得出保证率为95%的日泉水水量为13557m3/d，而水厂日取水量占泉水日流量的40.5%。

通过以上计算结果分析可得不同保证率泉水流量（表2），枯水期泉水流量在保证率95%的情况下，现状年最枯4个月（6月～9月）月均泉水水量为65.88万m3，设计年2021年最枯4个月（6月～9月）月均泉水水量为41.1万m3，而水厂每月只需取水17.2万m3，泉水出水量即可满足枯水期的取水要求，因此，设计年2021年泉水流量可以满足取水要求。

3.3.4 泉水水质分析

饮用水水质评价标准采用中华人民共和国GB5649-85《生活饮用水卫生标准》。鄯善县疾病预防控制中心分别于2007年2月8日和5月17日两次对色尔克甫沟沟口水质取样做了化。经分析色尔克甫沟内泉水水质在不受上游洪水影响的情况下除细菌总数和总大肠菌群偏高外，其余评价参数均符合GB5649-85《生活饮用水卫生标准》的规定。细菌总数和总大肠菌群可以在水厂通过净水处理工艺和消毒措施处理达标后方可供生活饮用。但在洪水期的影响下，水中的泥沙含量明显增大，色度和浊度均超标，需要做特殊水处理。