拉萨河大型傍河水源地勘察设计及问题探讨

安海堂 阎 波 李三明

（中国市政工程中南设计研究总院有限公司，湖北武汉 430010）

0 引言

随着西藏经济发展，为充分拓展城市发展空间，满足经济社会发展和城市建设的需要，拉萨某新区拟建设100000 m3/d给水厂工程。由于受地表水体易受污染影响，拉萨河上游水质存在一定间安全隐患，因此，解决水厂建设急需的水源便成为了当务之急。在既保证大规模取水水量保证度，又尽量减小地表水污染的影响的情况下，傍河地下水源地具有供水的水量和水质都可得到保证的优点[1]，因此，傍河地下水取水水源方案逐渐获得认可。

1 区域水文地质条件分析

1.1 地下水类型

按照含水层介质和水力性质，将区域地下水划分为松散岩类孔隙水、碳酸盐岩类裂隙岩溶水和基岩裂隙水等三个大类：①松散岩类孔隙水广泛分布于拉萨河、堆龙曲的河谷平原，雄曲、塞曲、德阳浦等大中型支沟谷地以及部分小支谷与山前洪积扇，其中拉萨河的河床、漫滩地带含水量极丰富，单井涌水量＞3000 m3/d[2]；②碳酸盐岩类裂隙水，主要分布于堆龙德庆县城以北、也普、纳木多囊以及德庆乡曲桑村附近的基岩山地，泉流量10～100 L/s；③基岩裂隙水，零星分布于境内广大基岩山区，泉流量0.1～1 L/s。

1.2 地下水补、径、排关系

拉萨河流域地下水的补、径、排系统可划分为基岩山地地下水局部补、径、排系统、支流谷地地下水中间性补、径、排系统和拉萨河河谷平原地下水区域性补、径、排系统（见图1）。基岩山地沟谷纵横，地形高差大，地下水在接受大气降水或冰雪融水补给后，沿裂隙向就近沟谷径流，在山麓侵蚀基准面附近出露地表，转化为沟谷地表水，使得地下水的补给、径流和排泄过程均在同一水文地质单元内完成，大气降水与冰雪融水是基岩山地地下水的主要补给来源。拉萨河河谷平原作为最终的侵蚀基准面，是地表水与地下水的主要排泄通道，因此，拉萨河平原地下水的补给来源丰富，补给形式多样，并随季节发生变化。

图1 拉萨河流域地下水补径排系统分级示意图

2 水文地质勘察

2.1 地下水赋存条件分析

研究区附近拉萨河河床宽度1.2～1.8 km，河流坡降1.56‰，受大气降雨、上游冰雪融水补给，地表水水量丰富；新区附近拉萨河一级阶地分布开阔，第四系松散岩类孔隙水广泛赋存于河谷平原，含水介质主要为卵石、漂卵石、砾石、含泥质卵石等冲积物与冲洪积物，含水层厚达数十米至百余米不等，地势相对低洼平坦，沉积物结构松散、孔隙发育，具备极好的地下水赋存条件。

2.2 水源地补径排关系及动态特征

拉萨河属于长年性河流，其河水渗漏补给是境内地下水的长年性补给源。受补后的地下水部分储存于含水层中，绝大部分以潜流的方式顺地形向河谷下游径流（拟建水源地一带水力坡度0.04），进入拉萨河河谷平原。中途除了少量的潜水蒸发及人工取水外，地下水基本没有其他排泄方式。

研究区低水位期一般出现在3—4月，个别点出现在5月份，高水位期一般出现在8—9月，个别点出现在10月（见图2）。年水位变幅0.55～2.0 m，多年平均变幅1.36 m。总体上受到季节的影响水位变幅不大，补给量充足。

图2 拉萨河河谷平原地下水水位典型动态曲线图

2.3 供水目的层的选择

根据选取的水源地目标位置，布置抽水试验孔3眼，观测孔4眼，其中抽水试验孔深75～80 m，观测孔深30 m。单孔抽水时其余两眼抽水孔兼做观测孔。经测试，三个抽水孔（ZK1、ZK2、ZK3）单孔涌水量为3898.11～5866.40 m3/d，水位降深0.84～0.92 m；群孔涌水量4198.52～6213.89 m/d，水位降深0.90～1.24 m（见表1）；统降涌水量为9200.51～9911.43 m/d（按统降2 m计算），渗透系数为73.69～99.89，影响半径为120 m。

表1 群孔抽水试验测试结果统计表

2.4 地下水资源量评价

研究区地下水的补给来源主要是拉萨河河谷上游断面的潜流、少量大气降水入渗补给。受本次工作特点的限制，根据地下水理论，计算选取地下水天然资源量≈最低水位以下河谷断面流入量+调节储存量。结合水源地具体的水文地质条件，确定出地下水资源的计算方法，见表2。

根据上述方法，计算出水源地地下水天然资源量为24551×104 m3/a。根据水源地水文地质条件分析，地下水可开采量主要断面潜流量、开采时的侧向地下水潜流补给增量、河水激化补给量组成，经计算，水源地地下水可开采量为244369 m3/d。

表2 地下水资源计算方法表

3 取水方案分析

根据本次试验测试结果表明，研究区周边的拉萨河漫滩富水极强、含水层均一等特点，并结合水厂规划开采量共计100000 m3/d，建议拟建水源地应靠近拉萨河漫滩，应距离拟建河堤保护范围50 m以外，在研究区周边呈长方形布置，采用大口径井和管井相结合进行开采，将大口径井布置在距离拉萨河最近岸边漫滩，共布置两排共6口；管井布置在大口径井之后一排以及正方形对角线1/4处位置，共布置7口。为了减少井与井之间的干扰，井（群）与井（群）之间的距离一般应≥130 m。有利于开采井和取水构筑物的施工。

水源地含水层为卵砾石层，为强含水层，地下水位埋深为1.96～2.17 m，揭露含水层厚约80 m，根据勘探孔资料，开采孔控制：管井深度40～60 m、大口径井深10～15 m。根据需水量的要求，大口径井直径6 m；管井外径为650 mm，管井内径325 mm为宜。

4 水源地与取水问题分析探讨

4.1 取水井平面布置问题分析

根据勘察成果分析，地下水补给断面平行于拉萨河河床，因此，本次布设开采井沿平行于拉萨河河床，距河堤保护范围50 m布设。理想布井方案为：平行拉萨河河床沿河堤延伸方向双排布孔，靠近河堤一侧为大口径井，远离大口径井20 m左右布设管井，大口径井采取上层地下水，管井采取深层地下水，以充分利用补给断面及补给通道，减少干扰。

由于本次项目水源地范围限制为近似正方形，经优化，本次设计将大口径井布置在距离拉萨河最近岸边漫滩，共布置两排共6口；管井布置在大口径井之后一排以及正方形对角线1/4处位置，共布置7口。为了减少井与井之间的干扰，井排距离及井间距离设计≥130 m，同时有利于开采井和取水构筑物的施工（见表3）[4]。由于该水源地地表水丰富，补给通道通畅，经施工后抽水验证，井群之间干扰较小。

表3 井排、井间距离的确定表

4.2 深部取水与浅部取水问题分析

水源地含水层为卵砾石层，为强含水层，地下水位埋深为1.96～2.17 m，揭露含水层厚约80 m，地下水储存丰富，加之又有地表水拉萨河的补给，取用河床浅层地下水较为方便[5]，可以采用浅层取水的大口井井取水。由于该水源地远期日需水量较大，而取水用地范围有限，需要在有限的范围内布设更多的取水构筑物，因此，单纯布置大口径井占地范围较大，且井间距较为密集，同时取水会造成井群之间的干扰。经分析，该含水层厚度大，渗透较为均匀，为弥补平面位置的不足，本次布置在浅层取水的大口径井间，补充管井进行深层取水，以充分利用含水层储水空间及过水补给断面。

4.3 大口径取水井设计与施工中的问题解决

根据勘察结果，含水层地层以卵石层为主，渗透系数好，本次设计大口径取水井平面位置设计距拉萨河河堤50 m，采取底部进水方式，内径8 m，深度15 m，井底设置反滤层。设计施工方式采用沉井施工。

受当地施工条件限制，施工开始前设计变更为钻孔咬合桩式井筒，桩采取荤素桩咬合式结构形式。井筒及上部圈梁施工完成后开始成井挖掘。施工完成后发现井内水量不足，尤其大泵量开启抽水试验后，井内水量很快疏干。针对上述问题，进行原因排查，最终确定，咬合桩施工时采用的工艺导致了井筒周边渗透系数降低。针对上述问题，设计提出井壁设置进水孔，同时在井底布设穿透孔，配合洗净模式进行处理。经处理，大口径涌水量达到设计要求。

分析存在问题，大口径井施工应优先采用沉井法施工，对于地下水渗透系数大、水位埋深浅的地区，可以采用带水作业模式施工。另外，为保证取水质量的保证度，应采取侧壁及底部同时进水模式。

4.4 水源地保护建议分析

水源地紧邻拉萨河，主要受拉萨河补给水源，采用井群集中开采方案，开采后将形成以井群为中心的地下水位降落漏斗，拉萨河水向水源渗透汇集，本次设计建议地下水饮用水水源保护设置三个防护带。一级保护区：保护区水域长度为水源地上游不小于1000 m，下游不得小于100 m范围内的河道水域。二级保护区：保护长度从一级保护区的上游边界向上游（包括汇入的上游支流）延伸不得小于2000 m，下游侧边界距一级保护区不得小于200 m。准保护区：将区域补给区划为准保护区。上述保护带（区）的设计，应严格按照保护带的要求进行防护设置，以保证水源地的用水安全。

5 结论

通过本次研究工作，拉萨河傍河水源优点得到充分发挥，大厚度优质含水层为新区水源提供了很好的保证[6]，同时，拉萨河地表水的补给充分激发，使得储水空间内的水源源源不断得到保障；经抽水试验及相关测试验证，新区傍河水源地的水量和水质均得到了充分保证，水源地仍然具有扩充的空间；取水方案三排布孔的形式可行，且得到了充分地验证，但为充分发挥地下水的补给作用，在场地条件满足的情况下，仍优先选择沿河床展布方向布孔的方案建议。在河流一级阶地大厚度优质含水层范围内，深浅配合的取水方案能有效利用含水层及补给断面，因此，傍河水源地取水方案在空间上对取水构筑物优化，可以弥补水源地平面范围不足的弱点。傍河水源地主要受河流地表水及河床地下水的侧向补给，径流路径较短，净化作用有限，因此对于地表水的水源地保护应严格落实，以保证水源地的地下水质不受影响。