衡水市应急水源地选址及取水方案研究

【摘要】基于缓解衡水市民饮用高氟水及市区地下水水位下降、水质恶化、地面沉降的现象，本文在深入分析水文地质等条件的基础上，提出了水源地选址及取水方案，并采用解析法进行了水位降深预测。

【关键词】 水源地选址取水方案水位预测

中图分类号：S273 文献标识码：A 文章编号：

1.前言

2008年8月，省建设厅通报了衡水市自来水公司4处水厂出水水质氟化物超标的报告。报告结果显示，衡水市市区供水水质均超过了国家规定的氟化物规定限值1.0mg/L的标准，含量为1.07～1.56mg/L。现状衡水市区仅以深层地下水为唯一生活供水水源，年开采量为可采量的4倍（年开采4700万m3，年补给量只有1185万m3）。由于近年来大量开采地下水，已形成冀、枣、衡深层地下水下降漏斗，衡水市区处于漏斗中心，每年平均水位下降2米左右，寻找新的水源地，可缓解衡水市民饮用高氟水问题、缓解当前水源地的供水不足问题及市区地下水水位下降、水质恶化、地面沉降等问题。

2.自然地理概况

衡水市位于河北省中南部，西连石家庄市，东与沧州，南与邢台市毗邻，东南隔卫运河与山东省相望，北与保定市、沧州市接壤。

2.1地形地貌

本区地貌属冲洪积，冲积平原，地势较平坦，中东部衡水湖附近地势较低，西部地势较高，地面标高19.1～29.9m，自然坡降为0.25‰。

2.2水文

区内分布有滏阳河、滏阳新河、滏东排河和索泸河。河流均由西南向东北径流。衡水湖水为经清凉江引黄河水入湖，是华北平原上第一个国家级湿地自然保护区。

2.3气象

本区属大陆性半干旱季风气候，四季分明，多年平均气温13℃，最高气温42.7℃，最低气温-23℃。土壤冻结期在11月中旬，解冻期2月下旬至3月上旬，无霜期在210～240d之间,年日照量2430～2682h，水量年内分配极为不均，年降水量70～80%，集中在6～9月份。

3．水文地质条件

3.1 区域地质

衡水市区位于Ⅰ级构造单元中朝准地台，Ⅱ级构造单元华北断拗，Ⅲ级构造单元临清台陷（Ⅲ216）内，跨越Ⅳ级构造单元新河断凸（Ⅳ267）和南宫断凹（Ⅳ268）。 基底埋深1000～4000m，其上沉积了巨厚的新生界第三系和第四系地层，其中第四系厚度450～470m。第四系自下而上划分为下更新统（Q1）、中更新统（Q2）、上更新统（Q3）、和全新统（Q4）。主要地下水类型为第四系松散岩类孔隙水。

3.2含水层结构特征

区内第四系厚度约450～470m,从上到下分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ含水组，各含水组水文地质条件分述如下：

第Ⅰ含水组相当于全新统（Q4），土层主要岩性黄褐色、棕黄色亚砂土、亚粘土。砂层岩性主要为锈黄色、黄灰色细粉砂、粉砂，单层厚度1～4m，总厚度7～18m，单井单位涌水量＜5m3/m·h，水化学类型Cl·SO4—Na·Mg型，水质矿化度3～5g/L，水位埋深4～6m。由于矿化度较高，开采量很小。

第Ⅱ含水组相当于上更新统(Q3)，土层主要岩性棕黄色、黄褐色亚砂土亚粘土，上部亚砂土为主，下部以亚粘土为主。砂层主要为灰黄色、浅黄色中砂、细砂为主。单层厚度3～10m,单井涌水量约10m3/m·h。

第Ⅲ含水组相当于中更新统（Q2），土层主要岩性以棕色、红棕色亚粘土为主，砂层岩性上部主要为浅黄色、灰黄色细砂夹灰黄色粗中砂。下部以浅黄色粗中砂、浅黄色细砂为主，单井涌水量5～10m3/m·h，局部小于5m3/m·h。水化学类型Cl·HCO3·SO4—Na，水质矿化度0.5～0.7g/L, 氟化物含量0.5～0.7mg/L，水位埋深较深60～70m。

第Ⅳ含水组 相当于下更新统（Q1），土层主要岩性为棕红色粘土、亚粘土为主。砂层岩性为浅黄色细砂为夹粗砂，砂层单层厚度4～10m，砂层总厚度40～50m，单井涌水量5～10m3/m·h，东南部小于5 m3/m·h，水化学类型HCO3·Cl—Na型，水质矿化度＜1g/L，氟化物含量0.5～0.7mg/L。

4．拟建水源地选址及取水方案

4.1选址原则及方案

1、选址原则

（1）水文地质条件良好，开采地下水不会对周边已有用水单位造成严重影响；

（2）地下水水质良好，符合居民饮用水标准；

（3）距市区距离适宜，管道配置完善合理。

2、选址区内水文地质条件

第Ⅲ含水组水文地质条件见3.2。第Ⅳ含水组开采井单位涌水量在7.29-9.53m3/m·h，其水质检测项目均符合《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006标准限值的要求。

3、选址方案

拟建水源选址地位于衡水市区西南，距市区约15km处，衡水湖西湖以西滏阳新河内。第Ⅲ、Ⅳ含水组地下水水位相对较高，开采量较小，基本没有农灌开采量，仅有农村生活用水开采量，地下水水质相对较好，富水性相对较好，且距衡水市区较近，具备水源地条件。

沿滏阳新河走向布井，水源地东西长11650m，南北宽5160m；布井区东西长7650m，南北宽1160 m。布井区占地面积8.874km2。

4.2取水方案

目前市区供水每日6万吨，年供水量2160万吨，按此用水量设计实施一期工程，新打深机井32眼，年提水能力为1682万吨，再按适当比例配入衡水湖水。随着市区用水量的增加，加强对衡水湖水进行处理的力度，加大衡水湖水兑入比例。

共布井32眼，按照局部3眼井一组，各组大致呈东西走向，南北交错排列，东西间距1500m，南北间距900m，每个井组的3眼井按三角形设置，间距300m。

分层取水可以有效的缓解某一单一含水层的负担，使不同深度的含水层开采更加均衡化，故每组井成井段按不同含水组分层取水。每组井取水段埋深大致为140～240m、260～350m、360～470m，分别为第Ⅲ含水组的上段、下段和第Ⅳ含水组。

4.3水位预报及水质评价

1．水位预报

用解析法进行计算。

公式：

式中：

——区域地下水降值（m）;

——开采强度(m/d)；

——压力传导系数，（m2/d）；

——开采时间(d)（一年按365天计算）；

——含水层弹性释水系数；

——计算区长之半(m)；

——计算区宽之半(m)；

T——导水系数（m2/d）；

Qwd——单井开采量（m3/d）

S＇——附加（单井）水位降深（m)；

R——单井控制半径(m)；

r——抽水井半径(m)；

计算结果如下：

拟建水源地，开采5年后，预测水源地处区域地下水下降值为11.25m，附加（单井）水位降深为7.2m。开采10年后，预测水源地处区域地下水下降值为23.35m，附加（单井）水位降深为14.8m。

2.水质评价

拟建水源地的水质评价包括两部分，

（1）选址范围内取水层位：根据收集的衡水市疾病预防控制中心检测的27眼井的水质检测报告分析，拟建水源地附近的第Ⅲ、Ⅳ含水组水质均符合《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006标准限值的要求。

（2）衡水湖内湖水：衡水湖内深水区的水样，检测项目均符合《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006标准限值的要求。经过净化处理，可以与地下水进行勾兑，供给城市用水。

4.4建设项目取水影响分析

1、对区域水资源影响

由于近年来大量开采深层地下水淡水，已形成冀、枣、衡深层地下水下降漏斗，每年平均水位下降1.67m左右。根据计算，拟建水源地项目建成运行后，区域地下水下降速率为2.25m/a，与原下降速率相比变化较大，所以对区域地下水水位有一定影响。

2、对地质环境的影响

由于预测区域地下水水位下降与原水位下降速率有一定差距，可能对该区域造成地面沉降等不良影响。

3、对其他用户影响

水源地建成后，将对周边农村的取水带来一定的问题。

（1）由于区域水位的不断下降，有些老井面临报废，建议水利部门将水源地周边吃水井纳入水源地保护范围，统一管理。

（2）对农田灌溉用井进行限采，增加渠水引入量，增大渠灌农田面积。

参 考 文 献

[1] 陈望和主编，河北地下水，地震出版社，1999。

[2] 河北省地矿局第三水文工程地质大队，衡水市应急供水水源地勘查报告，2010