岫岩县前营水源地供水能力分析

(辽宁省鞍山市岫岩满族自治县水利局，辽宁 鞍山 114300)

1 概况

1.1 水源地所在流域概况

雅河为大洋河右岸的较大一级支流，发源于岫岩县前营子镇样子沟村西大岭，流域面积264 km2，河长47 km，流域多年平均降水量910 mm，多年平均径流深450 mm；径流量年内分配极不均匀，全年径流量约75%左右集中在主汛7-9月。雅河支流门楼沟河上建有一座小1型水库——前营水库[1]。该水库现状功能主要是防洪、发电及灌溉供水，集水面积43.81 km2,按30 a一遇设计，300 a一遇校核，最大坝高18.2 m，总库容853万 m3，调洪库容389万 m3，正常高水位(堰顶)相应库容464万 m3，兴利库容451.68万 m3，死库容12.32万 m3，正常高水位对应的库区水面面积0.86 km2，库区冬季最大冰厚50 mm[2]。

1.2 水源地地理位置

该拟建水源地位于雅河干流的西老爷庙村—双泉村公路桥以下50 m处，其地理坐标为东经123°12′23.5″，北纬40°13′42.8″，水源地可接纳前营水库的调节水量，向岫岩县建成区的输水距离约9 km。

2 区域水文地质条件分析

分析区地下水主要分为侵入岩网状风化孔隙裂隙水、侵入岩带状构造裂隙水及松散层孔隙水三种，按其赋存及形成条件(补给、径流、排泄)分述如下。

(1)侵入岩网状风化孔隙裂隙水。由于漫长的风化作用，使分析区内中生代花岗岩、闪长岩构成的山丘表面形成网状风化孔隙裂隙，其山顶、山麓地带风化孔隙裂隙的厚度一般较薄，多数米左右；山脚沟谷地带风化孔隙裂隙较厚，一般可达十余米。大气降水是侵入岩网状风化孔隙裂隙水的唯一补给来源。山丘地形坡度较大，降水入渗的风化孔隙裂隙水在侵入岩孔隙裂隙中的重力作用下，由分水岭峰脊向雅河山间河谷山脚径流。当在地形切割较深而又裸露的沟谷中，以下降泉排泄于地表；或在有第四系松散层覆盖的沟谷地段排泄补给于松散层孔隙水中。风化孔隙裂隙水在地下径流过程中，在山峰有残坡积土地段发生蒸发，在有植被地段被植物吸收并蒸腾于大气中[3-7]。

山丘侵入岩风化孔隙裂隙水虽广布山丘，但风化壳厚度较薄、易流失，其单位面积富水性微弱，且不易开采。但在区域地下水循环中，因分布面积广、地处高位，对山前平原及山间河谷平原第四系松散层孔隙裂隙水和隐伏断裂中地下水的补给是相当可观的。即所谓侵入岩风化孔隙裂隙水资源量较大，但可开采资源低微。

(2)侵入岩带状构造裂隙水。侵入岩带状构造裂隙水主要赋存于前述三条北北东向断裂带的低矮部位，可接受侵入岩网状风化孔隙裂隙水和第四系松散层孔隙水的补给，有一定的可开采性，可以做为企事业及村民分散性水源。如西老爷庙附近的聚缘食品有限公司的供水井，即取雅河山间谷地第四系松散层下伏侵入岩隐伏构造断裂带承压水。其静水位埋深3.5 m，抽水动水位埋深11.4 m时，单井出水量15 m3/h，水质较好达到国标GB/T5750-2006《生活饮用水卫生标准》。

(3)松散层孔隙水。松散层孔隙水主要赋存于雅河山间河谷地第四系冲洪积层下部砂砾卵石孔隙中。雅河山间谷地位于分析区雅河流域最低部位，周边环山。松散层孔隙水除垂向接受面积16.66 km2山间谷地大气降水补给外，还接受面积258.14 km2周边山丘侵入岩网状风化孔隙裂隙水的侧向补给，丰水期还接受地表水的侧向补给，因而富水性较好。孔隙水地下径流，决定于含水层渗透系数、水力坡度及河谷的长度。就分析区比对侵入岩风化孔隙裂隙水和基岩构造裂隙水而言，孔隙水的地下径流相对迟缓，赋水性好且相对稳定[8]。可开采系数远大于基岩水。孔隙水单井出水量无实测资料，计算值丰水期8月份可达900 m3/d左右，枯水期3月份为600 m3/d左右。

3 水源地取用水方案研究

岫岩县前营水源地作为岫岩城市第二水源，设计供水保证率为90%。采用设在风化壳与松散层接触带处的暗管渗渠取水，并用集水井取水至水厂。在下游修建低坝拦蓄河水抬高水位，并以前营子水库作为调节水源，通过兴利库容水量补充取水口断面的枯季水量[9]。

4 水源地天然径流量分析

设计流域(水源地控制断面以上)除马家堡子1处雨量站以外再无其他水文站资料，其天然径流量系列的分析评价采用无资料地区水文分析计算方法进行。考虑大洋河流域的径流站网控制条件较好，2个上游站和1个分解区间站的面积大小均适宜做区域水资源评价的代表站，与设计流域相邻且水文气象条件相似，加之流域内及周边雨量站点较多、资料系列长，对雨量时空分布的控制程度较高，因此，设计流域径流量采用“水文比拟法”和“降雨～径流相关法”相结合的方式推求。

(1)进行径流资料的一致性还原计算，根据历年经济社会用水调查数据，将水文站以上各行业耗水量、工程调节水量及引调水量等，还原到断面实测水量中去，求得天然水量系列和年径流深系列。

(2)进行区域平均降水量分析计算，通过历年降水量等值线图，求得各水文站集水区及设计流域的历年平均降水量系列。

(3)进行设计流域年径流深系列分析计算，逐年绘制水文站网的降雨～径流关系图，分析降雨～径流关系的空间变化规律，并据设计流域平均降水量分析插补其当年的径流深[10]。

(4)进行资料系列代表性分析，根据设计流域年径流系列的变化过程，并结合水文要素周期波规律分析，选取代表性强的时段资料作为设计年径流系列。

(5)进行设计流域月年径流量系列计算，考虑岫岩水文站以上的汤池河、干沟河、桑皮峪河及洋河干流，在地质条件、气象特征、流域大小形状、河流长度、河道坡降等方面均与设计流域(雅河)相近，且位置毗邻，因而降水量存在相关性，产汇流规律也存在相似性。因此，选择岫岩水文站作为参证站，以参证站还原后的月年径流量系列为模板，通过流域面积比放缩及径流深修正等手段，比拟推求设计流域月年径流量系列[11]。

5 水源地供水能力分析

5.1 水源地水量计算分析

水源地设计供水能力受河流可供水量、工程调节补充水量、河道生态预留水量及工程设计供水保证率等因素综合影响，其分析方法如下：

(1)进行水源地设计来水量系列分析计算。该项工作是对天然径流量的还现处理。通过经济社会用水量调查，将流域内现状耗水量及水库蒸发增损量从设计流域天然径流量中扣除，求得设计流域现状开发条件下的剩余水量(还现水量)。由于设计流域现状经济社会用水主要是农村居民生活、禽畜、工业及农业灌溉，考虑未来人口城市化及节水农业建设的发展趋势，本次分析评价对未来用水量按维持现状处理，即以现状年耗水量及耗水过程来模拟未来情况。因前营水库蓄水，水库水面代替了原来陆面，加大了蒸发损失量，水库蒸发增损量需从设计流域天然径流量中扣除(还现)。考虑项目规划前营水库在汛限水位(恰为正常高水位，对应其兴利库容)控制下充分蓄水以补充水源地的缺乏水量，而在未来运行期库水位动态存在着不确定性，故本次评价从偏于安全考虑以正常高水位对应的库水面面积0.86 km2来模拟未来运行期的各月蒸发水面，并借用典型干旱年(2002年)岫岩站的水面蒸发资料分析水库蒸发增损量。

(2)进行水源地设计调节能力计算。根据水库调度方案和水源地设计供水保证率，并结合流域来水资料分析，部分枯水年份水库兴利库容无法蓄满，水库调节计算需跨年度连续进行，假定出1个调节水量(供水量+生态基流)目标，在前营水库以兴利库容全面配合调节(蓄余补缺)的情况下，对流域还现水量系列进行连续逐月调节演算，分析其给水保证程度；通过各种量级调节目标的调节演算，建立调节水量～给水保证率的关系曲线，最终按工程设计保证率(P=90%)求解水源地设计调节能力。

(3)进行水源地供水能力计算。根据项目所在河段的水文状况及水功能区保护目标，确定以90%保证率的最枯月平均流量作为河道生态基流；根据区域经济发展规划和水资源保护规划分析河道所需的预留水量(生态需水量等)，再从水源地设计调节能力扣除河道预留水量即为设计供水能力[12]。水源地的可供水量用其可调节水量与不可用水量之差求得，即：

水源地设计供水能力=水源地设计调节能力-生态基流=139.0-35.58=103.42万 m3/月

即是说，岫岩县前营水源地90%保证率的设计供水能力为每月103.42万 m3，折合成日供水能力为3.42万 m3。

5.2 供水成果精度分析与评价

(1)采用“降雨～径流相关法”进行设计流域年度径流深分析计算，比较适合区域水文特征，洋河流域介于湿润到半湿润地区之间，其降雨与径流存在良好的相关关系，且区域范围不大，降雨一般处于同频次、同因素状态，雨量偏大地区的通常径流偏多。而“降雨～径流相关法”是借用降雨径流系数空间分布规律的一种方法，对湿润或半湿润地区而言，要明显优于简单的水文比拟法(直接移用径流深、径流系数等)，得出的成果更接近实际。

(2)径流年内分配选择岫岩及小虎岭作参证站，一方面是因为地理位置相邻，气象、水文地质条件相近，流域现状、河道坡降、河流长度等基本相似，流域产汇流规律、下垫面调节性能都有可比性；另一方面也是从降水天气系统的一致性考虑的结果，大洋河河口通常也是重要的水汽通道，东部雨量通常与西部、北部雨量相差较大，且有不同步的迹象，本次分析过程中也对比了用岫·文～沙区间站作参证的结果，因不理想而舍弃。

(3)本次评价选用的资料系列长、站点多，代表性分析及一致性处理工作到位，技术路线周密、分析计算严密，成果精度能够保证。

6 结语

综上所述，岫岩县的水资源并不匮乏，但是多集中在地下，地表可以利用的水资源非常少，地上地下悬殊的水资源储备量为今后的开采提供了巨大的空间和潜力，但是因为开采不当、控制不力造成的浪费和失衡现象严重的制约着地下水的开发和使用。未来岫岩县地区的水资源开发的主要决策和原则是：加强生态建设，提高生态效益；实施节水战略，建立节水型社会；加快地下水资源科学的开采技术和合理的利用体系建设加快节水，保护用水资源体质建设，降低水环境污染，使水资源有效利用最大化和水资源系统的可再生持续发展常态化。