吉木乃縣水源地地下水特征及供水需求分析

王振山

（新疆地礦局第二水文工程地質(zhì)大隊，新疆昌吉831100）

吉木乃縣水源地地下水特征及供水需求分析

王振山*

（新疆地礦局第二水文工程地質(zhì)大隊，新疆昌吉831100）

新疆吉木乃縣供水水源地位于縣城南部的拉斯特河谷地區(qū)，通過對該地區(qū)的地下水資源調(diào)查與評價，查明其水文地質(zhì)條件，可為科學(xué)合理開發(fā)利用該地區(qū)地下水資源提供相應(yīng)的科學(xué)依據(jù)。

吉木乃縣；水源地；開發(fā)利用

1 概況

吉木乃縣位于新疆阿勒泰地區(qū)的西部，北距哈巴河縣86km，東北距布爾津縣90km，東距福海縣220km，南距和布克賽爾蒙古自治縣180km，西與哈薩克斯坦共和國接壤，總面積7145km2。

勘查區(qū)位于吉木乃縣中南部的拉斯特河谷，海拔高程1523～900m，縣城主要位于河流的一級階地和高河漫灘上，拉斯特河由南向北流經(jīng)縣城。

2 區(qū)域水文條件

2.1 河流

區(qū)內(nèi)地表水流主要為拉斯特河，發(fā)源于南部薩吾爾山現(xiàn)代冰川，由南向北徑流，河流長度28km，流域面積272km2，據(jù)新疆水文水資源局在拉斯特河上游科克克也木也爾水文站資料（1980～1993年），拉斯特河多年平均徑流量3787×104m3。現(xiàn)由于上游紅旗水庫截流，基本將拉斯特河水大部分引蓄入庫，剩余河水在勘查區(qū)南側(cè)未出山口前即全部滲失地下，區(qū)內(nèi)河道基本無下瀉水量。據(jù)調(diào)查，只有1996年和2002年因發(fā)生了多年不遇的洪水，才有洪水沿河道進(jìn)入下游區(qū)。河水水化學(xué)類型為HCO3-Ca型，礦化度小于1g/L，水質(zhì)較好。

2.2 水庫

區(qū)內(nèi)有2座水庫，分別為紅旗水庫和紅山水庫，其中紅旗水庫位于吉木乃縣城南部約13km，為中型水庫，設(shè)計最大庫容1500×104m3，2013年庫容為684× 104m3；紅山水庫位于吉木乃縣城南部約4km，為小型水庫，設(shè)計最大庫容506×104m3，2013年庫容為252× 104m3。

3 水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀

3.1 地表水開發(fā)利用現(xiàn)狀

勘查區(qū)內(nèi)引用的地表水為拉斯特河河水，主要用于農(nóng)業(yè)灌溉。在勘查區(qū)南側(cè)利用西干渠將拉斯特河河水全部引入紅旗水庫，紅旗水庫沿巴特巴拉克溝泄水至紅山水庫，紅山水庫下泄水通過引水管道將水庫水引入下游農(nóng)田進(jìn)行灌溉，區(qū)內(nèi)灌溉方式均為節(jié)水噴灌。

2007年以后，拉斯特河大部分河水均被引入紅旗水庫，河道內(nèi)剩余水量在多倫拜村出山口以前均滲入地下補給河谷潛流，沒有地表水進(jìn)入勘查區(qū)內(nèi)河道；紅旗水庫通過紅山水庫向紅山口以北農(nóng)業(yè)區(qū)供水2309.8×104m3。

3.2 地下水開發(fā)利用現(xiàn)狀

3.2.1 機民井開采地下水量

區(qū)內(nèi)地下水開發(fā)利用程度很低，自1960年以來，主要為手壓井對潛水進(jìn)行零星、低強度的開采，開采深度一般小于15m，以解決生活及人畜的飲用水問題，后隨著自來水的逐漸鋪設(shè)到戶，手壓井已基本停止使用。

區(qū)內(nèi)現(xiàn)有機井3口，正常使用的有2口，主要用于城北郊蔬菜大棚灌溉，現(xiàn)有蔬菜大棚150畝，灌溉定額為500m3/（畝·年），年開采地下水約7.5×104m3/a。

3.2.2 現(xiàn)有城鎮(zhèn)供水水源地

吉木乃縣現(xiàn)狀城鎮(zhèn)供水為地下水，其取水工程位于縣城南側(cè)勘查區(qū)中部的紅山口，取水方式為在拉斯特河道內(nèi)開挖2眼深度分別為6m和10m的大口井，在井中部平置直徑600mm的預(yù)制取水管，利用地形高差，向縣城及周邊居民自壓供水。據(jù)縣水暖公司提供資料，2013年，總供水量（開采量）約120×104m3，主要用于城鎮(zhèn)居民生活用水、城鎮(zhèn)綠化用水，現(xiàn)狀暫無工業(yè)廠礦用水。夏季高峰供水量約4000m3/d，冬季需水量較少。

4 水資源需求及開發(fā)利用規(guī)劃

隨著吉木乃口岸開發(fā)、倉儲區(qū)建設(shè)的加快和吉木乃工業(yè)園區(qū)的開發(fā)建設(shè)，加之當(dāng)?shù)鼐用袢丝跀?shù)量的增加、生活水平的提高，均將導(dǎo)致水資源需求的急劇增加，屆時現(xiàn)狀供水能力將無法滿足需求。據(jù)“吉木乃縣城供水改擴(kuò)建工程（二期）可行性研究報告”測算，近期（2015年）需水量約9180m3/d，遠(yuǎn)期（2020年）將達(dá)12240m3/d。

5 擬選水源地

按吉木乃縣政府規(guī)劃，取水對象為拉斯特河谷第四系松散巖類孔隙潛水，取水位置為多倫拜村和紅山口之間，供水方式為采用蓄水池通過地形差向吉木乃縣城自壓供水。

5.1 擬選水源地水文地質(zhì)條件

擬選水源地內(nèi)賦存有較豐富的第四系孔隙潛水，第四系基底起伏較大，含水量水層巖性為沖洪積砂卵礫石，據(jù)物探資料，含水層厚度一般8～15m之間，滲透系數(shù)約50～60m/d，其基底為第三系泥巖。

該區(qū)域內(nèi)第四系潛水主要接受南部拉斯特河谷潛流側(cè)向徑流補給、基巖裂隙水側(cè)向補給、大氣降水入滲補給和紅山水庫入滲補給、基巖裂隙水和紅旗—紅山水庫水渠水入滲補給。

該區(qū)域內(nèi)地下水主要沿拉斯特河和巴特巴拉克溝第四系含水層由南向北徑流，最終匯集于紅山口處，以通過紅山口向北側(cè)側(cè)向流出和城鎮(zhèn)供水水源地開采和蒸發(fā)蒸騰的方式排泄。

該區(qū)域內(nèi)地下水水化學(xué)類型為HCO3·SO4型，礦化度小于1g/L，地下水水質(zhì)滿足生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，亦滿足工業(yè)鍋爐用水要求。地下水水質(zhì)隨季節(jié)變化不明顯。

5.2 擬選水源地地下水資源量

據(jù)水文地質(zhì)條件，對該水源地地下水補給量采用排泄量法進(jìn)行計算。該水源地排泄量主要由兩部分組成：地下水側(cè)向流出量和現(xiàn)狀城鎮(zhèn)供水水源地開采量（本次計算排泄斷面處于城鎮(zhèn)供水水源地下游）。

5.2.1 地下水側(cè)向流出量

采用斷面法計算，計算斷面為位于紅山口處的東西向斷面，計算公式：

式中：Q側(cè)補——地下水側(cè)向流量，104m3/a；

B——計算斷面寬度，m，據(jù)電測深物探剖面取891m；

I——水力坡度，據(jù)流場圖取0.0212；

K——斷面平均滲透系數(shù)，m/d，參考北部鉆孔資料取60.84；

M——含水層平均厚度，m，據(jù)電測深物探剖面取平均值11.4m；

α——地下水流向與計算斷面夾角，（°），據(jù)工程測量取66.5°。

計算結(jié)果為：438.47×104m3/a。

因此，該斷面地下水側(cè)向流出量為438.47×104m3/a。5.2.2 城鎮(zhèn)供水水源地現(xiàn)狀開采量

據(jù)吉木乃縣水暖公司提供數(shù)據(jù)，2013年城鎮(zhèn)供水水源地地下水開采量為120×104m3/a。

現(xiàn)狀該水源地地下水補給量為558.47×104m3/a。

5.3 擬選水源地地下水可開采量

因為取水方式采用的是地下截潛取水工程，可最大限度地截取地下潛流，因此開采系數(shù)取經(jīng)驗值0.85。按開采系數(shù)法計算地下水可開采量,則地下水可開采量為558.47×0.85=474.70×104（m3/a）(13005m3/d)，可作為嚴(yán)重缺水地區(qū)的小型水源地進(jìn)行開采。

5.4 擬選水源地評價

擬選水源地內(nèi)分布有第三系孔隙裂隙承壓水和第四系松散巖類孔隙潛水，水質(zhì)能滿足生活飲用水衛(wèi)生要求。經(jīng)計算，擬選水源地地下水補給量為558.47× 104m3/a(15300m3/d)，水量能夠滿足城鎮(zhèn)供水的需求。

擬選水源地位于拉斯特河谷內(nèi)，有水量較豐富的第四系孔隙潛水，雖然存在含水層薄、富水性不均的特點，但區(qū)內(nèi)第四系孔隙潛水主要來源于勘查區(qū)南部拉斯特河地下潛流，通過紅山口向北部徑流，其補給來源和接受補給的位置均在紅山口之南，紅山口處系南部山區(qū)潛水進(jìn)入北部河谷平原區(qū)的主要通道，在該處建截潛工程，可達(dá)到最大限度地截取河谷潛流的目的。同時還有取水工程施工簡單，提水和供水運行成本低，紅山口以南人類活動稀少，利于進(jìn)行水源保護(hù)的優(yōu)點。

5.5 地下水開采方案建議

結(jié)合吉木乃縣水文地質(zhì)條件、供水現(xiàn)狀及規(guī)劃，對紅山口水源地提出如下開采方案。

5.5.1 取水對象

取水對象為拉斯特河谷第四系河谷潛流。

5.5.2 取水方式

在紅山口建地下截水壩工程，截水壩為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，壩兩側(cè)與兩側(cè)山體基巖相接（長約180m），基礎(chǔ)開挖至揭穿第四系含水層至基巖（深度約14～15m）。截水壩壩頂埋置深度為地表以下2～2.5m。截水壩的功能為最大限度地攔蓄拉斯特河谷潛流，同時，在用水低峰期或洪水期便于地下水溢出壩頂向下游排泄，一方面保證水源地安全，一方面保證下游區(qū)有一定量的生態(tài)用水供應(yīng)。

在截水壩南側(cè)（來水方向）可采用建集水大口井或集水管的方式將地下水提升至調(diào)節(jié)水池內(nèi)消毒沉淀后，利用地形高差向下游區(qū)自壓供水。

5.5.3 取水方案可行性分析

5.5.3.1 水文地質(zhì)條件分析

區(qū)內(nèi)第四系孔隙潛水主要來源于勘查區(qū)南部拉斯特河地下潛流，水質(zhì)可以滿足生活飲用水要求。其補給來源和接受補給的位置均在紅山口之南，順地形自南向北徑流；紅山口處系南部山區(qū)潛水進(jìn)入北部河谷平原區(qū)的主要通道，地下水流的瓶頸，南部地下水沿此瓶頸進(jìn)行北部河谷平原區(qū)，在該處建截潛工程，可達(dá)到最大限度地截取河谷潛流的目的。同時，紅山口以南人類活動稀少，利于進(jìn)行水源保護(hù)。

5.5.3.2 社會效益分析

本取水方案簡單易行，施工簡單，一次性投入較低，最主要的是水源地建成后運行成本低，與吉木乃縣居民經(jīng)濟(jì)收入相對較低的客觀實際情況相適應(yīng)，利于改善當(dāng)?shù)鼐用裆顥l件，保證社會安定。

6 結(jié)論與建議

擬選水源地供水方式選用截潛式，供水量和水質(zhì)均能夠滿足城鎮(zhèn)供水的需求。擬選水源地周邊地質(zhì)環(huán)境較脆弱，水源地內(nèi)地下水位埋深較淺，地下水環(huán)境極易造成污染，要盡快建立水源地保護(hù)區(qū)，加強地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)和保護(hù)工作。水源地地下水的開采，會對北部的生態(tài)植被造成一定的影響。縣城北部地區(qū)特別是北沙窩一帶生態(tài)植被較為脆弱，水源地的過量開采會對該地區(qū)植被造成破壞，使沙化面積擴(kuò)大。因此，建議當(dāng)?shù)卣块T應(yīng)根據(jù)縣城的實際需水量合理開采水源地水量，并努力做好各項節(jié)水工作，在發(fā)展本地區(qū)經(jīng)濟(jì)的同時能兼顧北部的生態(tài)植被，使人與自然和諧發(fā)展。

[1]王振山，齊萬秋.新疆吉木乃縣城鎮(zhèn)供水水文地質(zhì)勘查報告[R].新疆地礦局第二水文工程地質(zhì)大隊，2009:33-65.

[2]魏守忠，李從林.新疆阿勒泰地區(qū)吉木乃縣地下水資源開發(fā)利用規(guī)劃報告[R].新疆宏昌工礦供水公司，2005:36-43.

[3]劉贇，劉迎春.吉木乃縣城供水改擴(kuò)建工程（二期）可行性研究報告[R].新疆城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司，2007:8-28.

[4]GB50027-2001供水水文地質(zhì)勘察規(guī)范[S].中華人民共和國建設(shè)部.

P641

B

1004-5716(2015)03-0123-03

2014-04-03

王振山（1978-），男（漢族），安徽宿州人，工程師，現(xiàn)從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)工作。