鄯善縣連木沁鎮(zhèn)飲水安全改造工程水源地選取方案

肖 雄

（新疆維吾爾自治區(qū)吐魯番水文勘測局，新疆 吐魯番 838000）

0 引言

鄯善縣連木沁鎮(zhèn)飲水安全并網(wǎng)改造工程，位于新疆維吾爾自治區(qū)吐魯番地區(qū)鄯善縣柯柯亞河出山口附近，擬建水廠在柯柯亞水庫以下順河道向南約10 km 的戈壁灘上。工程建設范圍覆蓋鄯善縣連木沁鎮(zhèn)整個區(qū)域，供水范圍總?cè)丝?4174 人，其中供水不安全總?cè)丝?0449 人，供水基本安全人口13725 人。為了確保飲水安全并網(wǎng)改造工程順利進行，需對水源地分析論證。

1 概況

連木沁鎮(zhèn)現(xiàn)有6 處集中供水工程，其中馬場水廠、汗墩水廠較大，供水總?cè)丝?8700 人。其它供水人口不到200 人，均為分散式供水工程。所有供水工程均采用地下水供水到戶，由于投入有限，均無凈化設施，供水規(guī)模均較小，水質(zhì)為苦咸水，不符合《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB 5749-2006）的規(guī)定要求。

2 水源論證

2.1 用水量分析

根據(jù)《新疆農(nóng)村人畜飲水工程初步設計編制綱要》，經(jīng)統(tǒng)計計算，連木沁鎮(zhèn)總需水量為3978.43 m3/d。根據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》（SL 310-2004），全日制供水工程時變化系數(shù)（最大日用水量與平均用水量之比），k 一般為1.6～2.5，用水人口多、用水定額高的取低值，本工程管道總供水量為3978 m3/d，k時取1.6。項目區(qū)24 小時連續(xù)供水，全年合計取用水量為145×104m3/a，各月用水過程見表1。

表1 連木沁鎮(zhèn)各月用水量過程 單位：104 m3

2.2 水源的選擇

連木沁鎮(zhèn)飲水安全并網(wǎng)改造工程可以利用的水源有柯柯亞水庫水、坎兒井水、機電井水和水源地截淺水，現(xiàn)就此進行比較。

2.2.1 柯柯亞水庫水

柯柯亞水庫位于鄯善縣城北45 km 博格達山南柯柯亞溝出山口處，是一座攔河式水庫，主要以灌溉為主，兼有防洪、生態(tài)等綜合效益。該水源不足之處：

（1）雖然含沙量較小，但是庫水中仍含有大量的懸浮固體和部分細菌、微生物等，經(jīng)水質(zhì)化驗，不能滿足《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB 5749-2006）的規(guī)定要求，需用凈水設備做水質(zhì)凈化處理，增加后期管理和運行費用。

（2）取水方案從柯柯亞水庫放水洞取水，流量為48.80 L/s，在灌溉季節(jié)放水洞長期處于運行狀況，尚可滿足取水要求，一旦過了灌溉季節(jié)，取水流量僅為48.80 L/s，工作閘門很難控制好如此小的放水流量，并且對放水洞的壽命有嚴重影響，增加檢修和運行費用。

（3）柯柯亞水庫上游有一個私企煤礦。該煤礦位于水庫回水線以內(nèi)，長期以來，水庫都不能按照設計規(guī)模進行蓄水。柯柯亞水庫擔任柯柯亞灌區(qū)辟展鄉(xiāng)、東巴扎鄉(xiāng)、城鎮(zhèn)、連木沁鎮(zhèn)（除10、11 大隊）、七克臺鎮(zhèn)（1、2、3 大隊）的灌溉任務，每年灌溉高峰時，在水庫低水位時，庫水不能從灌溉放水洞放出，為滿足下游灌溉任務，直接從泄洪排沙底洞放水，然后再蓄水，從底洞流出的水中含有大量的泥沙，凈化處理非常困難，并且這種運行方式占到全年運行時間的1/3 左右。

綜上，柯柯亞水庫水作為本工程取水水源不可行。

2.2.2 坎兒井水

本項目日供水量達3978 m3/d，經(jīng)調(diào)查，在擬建水廠上游有三條坎兒井，實測總流量為125.3 L/s，且各項指標均符合《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB 5749-2006）的規(guī)定要求。但此三條坎兒井分布分散，隨著地下水的大量超采，地下水位逐年下降，坎兒井的取水量也在逐年下降。據(jù)調(diào)查，1949 年，鄯善縣有水坎兒井478 條，目前只有397 條，其中有水坎兒井84 條，年徑流量0.227 億m3，干涸313 條，可見，坎兒井的廢棄速度之快，從長遠看，該水源水量沒保障。

2.2.3 機電井水

根據(jù)2015 年農(nóng)村飲水安全問題調(diào)查報告，連木沁等地地下水水質(zhì)多為苦咸水，水質(zhì)不達標，若采用項目區(qū)地下水，需對現(xiàn)狀年水質(zhì)超標的小水廠購買水處理設備，解決水質(zhì)超標問題，增加后期運行費用；但從項目區(qū)地下水動態(tài)特征分析，根據(jù)《新疆吐魯番地區(qū)鄯善縣地下水超采區(qū)劃定報告》顯示，鄯善縣所有綠洲灌區(qū)全部涵蓋于地下水超采范圍內(nèi)，地下水位年降幅為0.1 m～2.3 m 不等，最嚴重的為山南灌區(qū)（火焰山以南灌區(qū)），普遍地下水位年降幅在1.0 m 以上，在達浪坎鄉(xiāng)周邊地區(qū)地下水位年降幅甚至達到了2.3 m，每年在用水高峰期項目區(qū)內(nèi)機電井均存在不同程度的掉泵現(xiàn)象，造成機電井的提水能力不斷下降。由此看來項目區(qū)現(xiàn)有的多數(shù)小水廠雖然水量能滿足飲水需求，但從長遠考慮還是存在潛在的不安全因素，因此該方案不可行。

2.2.4 水源地截淺水

為了解決鄯善縣農(nóng)村居民生活飲用水問題，鄯善縣人民政府擬在柯柯亞河山口柯柯亞水庫上游約4.0 km 處截淺取水，建設水源地工程。工程區(qū)地貌上屬低山丘陵區(qū)，水源地規(guī)劃日供水量約1.3 萬m3，年供水量約477 萬m3。根據(jù)《新疆鄯善縣城郊水廠并網(wǎng)改造供水水源地工程物探工作成果報告》計算，擬建水源地區(qū)枯水月份12 月～3 月份地下水日最小補給量為13156 m3/d，4 月～11 月份日最少補給量為67326 m3/d，本工程日需水量為3978 m3，水量完全有保障。經(jīng)對該水源地水源采樣化驗，除總大腸菌群不符合《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB 5749-2006）要求外，其余各項指標均符合，

通過以上4 種水源方案比較，本工程選擇方案4，即在柯柯亞水庫以上4.0 km 處，在河道內(nèi)埋設滲管截淺取水。

3 取水水源地水文地質(zhì)條件分析

根據(jù)《新疆鄯善縣城郊水廠并網(wǎng)改造供水水源地工程物探工作成果報告》可知：項目區(qū)位于東天山支脈—博格達山南坡向吐魯番盆地過渡地帶低山丘陵區(qū)河床段，河床較順直，河谷呈“U”字型，兩岸坡度較陡。河床段出露地層主要為第四系全新統(tǒng)河流沖積物，地下水埋深在0～1 m。河床中地下水及柯柯亞河河水礦化度0.15 g/L～0.2 g/L, 水化學類型為型水，為淡水水質(zhì)優(yōu)良，卵礫石層中賦存著豐富的第四系全新統(tǒng)孔隙潛水。柯柯亞河水庫以上河道內(nèi)的潛水走向基本與河道走向一致，自北向南，區(qū)內(nèi)潛水的水力坡度為1.4%～1.7%。

通過對測區(qū)內(nèi)探坑中的地下水進行三組抽水試驗，河床中上部第四系全新統(tǒng)卵礫石層滲透系數(shù)為73.98 m/d～87.01 m/d，且地下水比較豐富。流域年平均降水量為67.2 mm，對地下水有一定的補給作用。

4 水源地地下水資源評價

4.1 抽水試驗

在水源地勘察區(qū)河床選擇了兩組滲水試驗，3 個探坑進行抽水試驗，試驗時坑深分別為2.50 m、3.0 m、2.8 m。含水層巖性為第四紀全新世松散卵石層，厚度為37 m～49 m，地下水為第四系孔隙潛水，含水層厚度1.2 m～2 m，探坑涌水量23.89 m3/h～52.5 m3/h，滲透系數(shù)73 m/d～87 m/d，平均滲透系數(shù)為80 m/d，單坑抽水量120 m3/d，富水含水層較強。

4.2 地下水潛流量計算

根據(jù)該河谷地段的水文地質(zhì)條件，柯柯亞河截淺斷面處地下水潛流量的計算公式選用達西公式：

式中：Q 為計算斷面地下水潛流量，m3/d；K 為含水層滲透系數(shù)，m/d，由抽水試驗求取，卵礫石層含水層滲透系數(shù)抽水試驗平均值為80 m/d；I 為地下水水力坡度，從等水位線圖上計算獲取，為0.015；ω 為計算斷面過水面積，m2，為8375 m2。

4.3 地下水潛流可開采量

水源地滲管埋深為6.0 m，計算斷面處滲管以上的有效過水面積為1758.75 m2。地下水可開采量計算采用可開采系數(shù)法，可開采系數(shù)取值0.6。則地下潛流可引用量為10050×（1758.75÷8735）×0.6＝1214 m3/d（44×104m3/a）。

4.4 河道滲漏補給量計算

4.4.1 枯水年份河道滲漏補給量（12 月～3 月份）

柯柯亞河上游河道常年有水，12 月～3 月份徑流量較小為41 萬m3～83 萬m3，最小12 月平均為徑流量41 萬m3，即0.15 m3/s（13226 m3/d）。河床水面寬度按3.0 m考慮，Ⅳ－Ⅳ'剖面上游400 m長，寬3 m范圍內(nèi)（河流轉(zhuǎn)彎處）河床水面面積為1200 m2。

根據(jù)吐魯番市自來水公司大河沿水源地勘察現(xiàn)場河床卵礫石覆蓋濾料滲漏試驗，河道滲漏量為11.0 m3/(m2·d)。則類比大河沿河水源地試驗資料，全年最小地表水流量冬季12 月份擬建水源地段400 m 長、寬3 m 范圍河床滲漏補給量為1200×11.0＝13200 m3/d（482×104m3/a）。開采系數(shù)取值0.9，則河道滲漏水可開采量為13200×0.9＝11880 m3/d（434×104m3/a）。

4.4.2 枯水年份河道滲漏補給量（4 月～11 月）

柯柯亞河4 月～11 月份保證率95%（枯水年）來水流量情況下月平均徑流量為54 萬m3～1844 萬m3，徑流量較大，河床水面寬度綜合按25 m 考慮，Ⅳ－Ⅳ'剖面上游400 m 長度范圍內(nèi)（河流轉(zhuǎn)彎處）河床水面面積為10000 m2。4 月～11 月份擬建水源地段400 m 長、25 m 寬范圍河床滲漏補給量為10000×11.0＝110000 m3/d（4019×104m3/a）。開采系數(shù)取值0.6，則河道滲漏水可開采量為110000×0.6＝66000 m3/d（2411×104m3/a）。

4.5 可供水量計算

工作區(qū)河床潛流量與河道入滲量的兩項之和為擬建水源地地下水總補給資源量，可供水量計算結(jié)果見表2。

表2 95%時地下水補給可供水量計算成果 單位：104m3

通過計算，保證率95%（枯水年）來水流量情況下擬建水源地區(qū)枯水月份（12 月～3 月份）河道地下水潛流量可開采量為1266 m3/d，河道最小滲漏補給量為11890 m3/d，則地下水日最小補給量為13157 m3/d。水源地區(qū)4 月～11 月份河道滲漏補給量河道地下水潛流量為1266 m3/d，河道最小滲漏補給量為66060 m3/d，則地下水日最小補給量為67326 m3/d。

4.6 水源水質(zhì)評價

工程取水點上游32 km 范圍內(nèi)無工礦企業(yè)和人類活動影響，屬天然狀態(tài)水體。根據(jù)鄯善縣疾病預防控制中心的《衛(wèi)生檢測結(jié)果報告書》，柯柯亞河道地下潛水大腸桿菌超標，其余各項指標均符合《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB 5749－2006）的規(guī)定要求。地下潛水總硬度為140.1 mg/L，暫時硬度為110.1 mg/L，永久硬度為30.0 mg/L，溶解性總固體191.7 mg/L，總堿度為110.1 mg/L，pH 值為7.79；柯柯亞上游河道水總硬度為240.2 mg/L，暫時硬度為100.1 mg/L，永久硬度為140.1 mg/L，溶解性總固體352.2 mg/L，總堿度為100.1 mg/L，pH 值為7.73，均符合《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB 5749－2006）和《地下水質(zhì)量標準》（GB/T 14848）的規(guī)定要求。

5 結(jié)語

新疆鄯善縣“連木沁鎮(zhèn)”飲水安全工程項目日用水量為3978×104m3/d。經(jīng)水源比選，本項目水源截淺水源地工程廠址選擇在柯柯亞河山口柯柯亞水庫上游約4.0 km 處河道內(nèi)，此處地下水比較豐富，目前實測小時出流量568 m3/h，而本工程平均每小時取水166 m3/h，即出水量遠大于取水量，取水可靠。