坪上应急引水工程水资源量与水质分析

赵爱莉

（山西水利职业技术学院）

1 坪上应急引水规模

坪上应急引水工程是坪上水库工程的先期实施项目，工程位于忻州市忻府区、定襄县和原平市境内，工程任务是城镇生活和工业供水。

引水点以坪上泉域的泉水为水源，水源地位于五台县境内的滹沱河支流清水河上，距定襄县城约40 km，距忻府区约60 km。水泉湾水源地采用收集地表泉水为主，设计取水规模3 500万m3/a，相应引水流量1.11 m3/s；清水河水源地采用以截潜流为主的取水方式，设计取水规模3 150万m3/a，相应引水流量1.0 m3/s。

2 坪上泉泉水组成和补排水条件

坪上泉泉域面积3 035 km2，以清水河流域为主体。泉水出露于滹沱河与清水河交汇处附近河谷中的岩溶水排泄带，以散泉群形式出流。泉水组由滹沱河区甲子湾、水泉湾、段家庄泉组和清水河区李家庄泉组及水头沟孤立出流的大湾泉组成，有大小泉点221个。

岩溶水的补给来源主要是大气降水在灰岩裸露区的入渗，其次是清水河干、支流地表水的渗漏。岩溶地下水由滹沱河、清水河切出岩溶含水层的区域隔水底板而溢流成泉，属侵蚀、接触、溢流全排型泉。

泉水水质优良，属HCO3-Ca·Mg型水，矿化度212-333 mg/L，总硬度 187.2-241.2 mg/L，为良好的生活及工农业用水。

3 坪上应急引水工程来水量分析

引水枢纽径流主要由三部分组成：滹沱河济胜桥站以上河川径流、清水河南坡站以上河川径流和出露泉水。

3.1 滹沱河干支流来水

济胜桥水文站多年平均径流量18 219万m3，实测最大年径流量89 464万m3(1967年)，实测最小年径流量256万m3（2001年），7-9月份来水量占全年径流量的62.1%。济胜桥水文站径流量约占南庄水文站来水量42.5%。

南坡站多年平均径流量9 997万m3，最大年径流量39 168万m3（1988年），最小年径流量214万m3（2001年），7-9月来水量占年径流量73.4%。南坡水文站径流量约占南庄水文站来水量23.3%。

南庄水文站多年平均径流量42 905万m3，最大年径流量144 546万m3（1967年），最小年径流量11 411万m3（2001年），7-9月来水量占全年径流量的52.1%。

济胜桥站和南坡站的实测径流量占南庄站实测径流量的65.8%，自干流济胜桥站、清水河南坡站以下至南庄站段区间的实测多年平均径流量为14 689万m3，占南庄站实测多年平均径流量的34.2%。各站径流量年内分配和年际变化较为稳定。

3.2 坪上泉流量

坪上泉来水由滹沱河干流泉水和清水河泉水组成。滹沱河干流泉包括滹沱河干流神喜—坪上区间两岸出露的水泉湾泉、甲子湾泉和段家庄泉等以及其他小泉水，多年平均流量2.79 m3/s，90%和95%保证率的出露流量分别为2.24 m3/s和2.10 m3/s。清水河泉包括清水河干流南坡—坪上区间两岸出露的胡家庄泉群、耿家会泉群、李家庄泉群和坪上村泉群，多年平均流量1.63 m3/s，90%和95%保证率的出露流量分别为0.92 m3/s和0.87 m3/s。将滹沱河干流和清水河泉的流量相加后，对坪上泉径流量进行频率分析得出，坪上泉多年平均流量为4.42 m3/s，90%和95%保证率的泉水出流量分别为3.35 m3/s和3.14 m3/s。坪上泉历年出水量见图1。

图1 坪上泉历年出水流量变化

3.3 水泉湾泉水水量

根据《山西省南庄引水工程坪上岩溶水系统勘查及资源评价研究报告》，1994年水泉湾泉、甲子湾泉和段家庄泉的月平均流量为1.526 m3/s，其中水泉湾泉月平均流量为0.748 m3/s，占滹沱河干流泉群流量的49%。

通过对坪上泉1987-2004年实测的滹沱河干流泉水流量系列的分析，按水泉湾泉水流量所占滹沱河干流泉水流量比例，得出水泉湾泉水流量系列，并对水泉湾泉水流量系列进行频率计算，结果为多年平均（1987-2004年）流量为1.37 m3/s，90%和95%保证率的泉水流量分别为1.087 m3/s和1.014 m3/s。

3.4 泉水年最小月平均流量

对年最小月平均流量组成的18年实测系列进行频率分析，得出各泉的设计流量如下：

滹沱河干流泉水90%和95%保证率的最小月平均流量分别为1.73 m3/s和1.60 m3/s（水泉湾泉水90%和95%最小月平均流量分别为0.854 m3/s和0.79 m3/s），李家庄泉的最小月平均流量分别为0.44 m3/s和0.35 m3/s，坪上泉的最小月平均流量分别为 2.66 m3/s和 2.49 m3/s。

考虑到泉水流量年内和年际存在差异，根据实测流量资料，计算得水泉湾泉出露流量的极值比为1∶2.64，李家庄泉出露流量的极值比为 1∶4.34，坪上泉出露流量的极值比为1∶3.42。

3.5 坪上泉应急引水工程水资源量

根据1967-1992年济胜桥站、南庄站、南坡站实测逐日平均流量和1994年的实测泉群流量，对坪上泉1967-1992年共26年的天然水资源量进行了分析计算，得出坪上泉多年平均流量为4.10 m3/s，90%保证率的流量为2.66 m3/s，95%保证率的流量为2.38 m3/s，97%保证率的流量为2.24 m3/s。扣除下游大湾泉泉水实测流量0.2 m3/s(1994年)后，坪上泉多年平均水资源量为12 300万m3（3.90 m3/s），90%保证率的水资源量为7 758万m3（2.46 m3/s），95%保证率的水资源量为6 875万m3（2.18 m3/s），97%保证率的水资源量为6 433万m3（2.04 m3/s），以此作为坪上应急引水工程的可供水量。

4 坪上泉水质量监测评价

以坪上泉水水质监测化验分析资料为依据，采用单项指标指数法和综合指标计算法对监测结果进行评价，在分类时不同类别标准值相同时，从优不从劣。

单项组分评价结果：从滹沱河水泉湾和清水河坪上泉水水质单项指标评价结果分析看，符合《地下水质量标准》（GB/T14848-93）中的Ⅲ类水标准，泉水水质良好。坪上泉水质量单项组分评价结果详见表1。

表1 坪上泉水质量单项组分评价表

经综合评价计算，滹沱河水泉湾和清水河坪上泉泉水评价值均为F=2.148，坪上应急引水工程供水水源水质为Ⅲ类标准，水质良好。

5 坪上泉工业用水水质分析

根据国家城市供水水质监测网太原监测站对滹沱河水泉湾和清水河坪上泉所作的水质化验资料，进行了成垢作用、起泡作用和腐蚀作用三个方面的计算与分析，评价结果见表2。

根据水质评价结果可知，坪上应急供水工程供水水质为锅垢少的、具有中等沉淀物的、不起泡的、非腐蚀性水。

表2 坪上应急供水工程供水水质量评价结果

6 结语

坪上泉泉域径流量稳定、水质优良、出流量较大、开采便利，具备了兴建引水工程的水源条件。坪上应急引水工程的建成，加大了优质地表水的利用量，彻底解决了忻州市定襄县、忻府区和原平市三地的生产、生活用水困难问题，有利于持续发展，调整经济结构，加快全面建成小康社会步伐。

［1］山西省水利厅，中国地质科学院岩溶地质研究所，山西省水资源管理委员会.山西省岩溶泉域水资源保护［M］.北京：中国水利水电出版社，2008.