農(nóng)業(yè)供水項目地下水水質分析

李佳潞

（山西福隆水利工程咨詢有限公司，山西 太原 030000）

1 項目概況

太原市萬柏林區(qū)王封鄉(xiāng)農(nóng)業(yè)綜合服務中心供水項目主要從1995年在區(qū)水務局安排下于王封村北打造的王封鄉(xiāng)集中供水巖溶深水井取水，王封集中供水站巖溶深水井具體位置為太原市萬柏林區(qū)王封鄉(xiāng)王封村北葫蘆角，地面高程1110 m。成井時間為1995年，井深454 m，井徑426 m。該深水井現(xiàn)配備水泵1 臺，型號為250QJ50-345，額定流量50 m3/h，揚程345 m，電機功率75 kW，目前該井運行良好，出水量穩(wěn)定，可作為項目生活用水水源。

根據(jù)含水介質性質特征，王封井田可劃分四大含水巖組，由上至下依次為第四系松散巖類孔隙含水層組，二疊系砂巖裂隙含水層組，石炭系上統(tǒng)太原組砂巖、灰?guī)r裂隙巖溶含水層組，奧陶系中統(tǒng)石灰?guī)r巖溶裂隙含水層組。第四系松散巖類孔隙含水層組僅透水而不含水；二疊系砂巖裂隙含水層組富水性弱、補給條件極差；石炭系上統(tǒng)太原組砂巖、灰?guī)r裂隙巖溶含水層組含水層雖然分布穩(wěn)定，是礦井直接充水的主要含水層，但巖溶裂隙不發(fā)育，側向徑流補給條件差，各地段之間的水力聯(lián)系較弱，不能形成一個有統(tǒng)一水力聯(lián)系的含水層，富水性弱。奧陶系中統(tǒng)石灰?guī)r巖溶裂隙含水層組為井田主要含水層組之一，據(jù)區(qū)域水文資料，該含水層富水性不均，一般以石灰?guī)r最好，與含水層埋藏深度關系密切，埋藏愈淺，巖溶裂隙愈發(fā)育，含水愈豐富。故王封鄉(xiāng)農(nóng)業(yè)綜合服務中心供水項目主要從奧陶系中統(tǒng)石灰?guī)r巖溶裂隙含水層組取水。

2017年10 月太原東山王封煤業(yè)有限公司60 萬t/a 礦井兼并重組整合項目竣工，該項目取水量為14.72 萬m3/a，其中生產(chǎn)取水量11.03 萬m3/a，職工生活取水量3.69 萬m3/a，生產(chǎn)用水全部由礦坑排水來補充，且有富余，生活用水取自王封鄉(xiāng)水利管理站巖溶水井。

2 水化學特征

2013年實施生態(tài)修復工程以來，王封鄉(xiāng)泉域內(nèi)汾河滲漏段大量地表水下滲補給地下水，使地下水水位得以止降回升，大氣降水與河川徑流量較上年均有所增加，補給區(qū)地下水上升幅度在1.40 m～3.92 m 之間；徑流區(qū)王封巖溶地下水水位較2012年同期也呈上升趨勢，上升幅度為5.89 m，水位標高達882.23 m；補給區(qū)、徑流區(qū)地下水平均上升3.33 m。大量監(jiān)測資料表明，王封鄉(xiāng)泉域巖溶水從補給區(qū)到徑流排泄區(qū)，水溫、礦化度、水化學類型等具明顯的變化規(guī)律。礦化度由0.218 g/L 增至4.5 g/L，水化學類型由HCO3型逐漸過渡為HCO3·SO4型、SO4·HCO3型、SO4型和SO4·Cl 型。沿西邊山斷裂帶，開化溝至晉祠段巖溶水水質明顯好于南部，說明該段巖溶水循環(huán)交替作用強烈，而南部相對較慢，至交城段基本處于滯流狀態(tài)。自平泉自流井建成以來，大量釋放了巖溶水系統(tǒng)的儲存量，加快了該區(qū)段巖溶水的水循環(huán)，水質明顯趨于好轉。

3 水質分析

3.1 分析方法

2018年1 月在王封鄉(xiāng)11# 新桃園煤礦、13# 宋家山、14#小西銘、15#大虎峪、16#上莊等主要供水水源以及泉域水環(huán)境可能受太原東山王封煤業(yè)有限公司60 萬t/a 礦井兼并重組項目影響的10#西山煤電水泥廠、12#王封設置地下水監(jiān)測點，并在各監(jiān)測點取水樣后送檢。地下水采樣在2018 和2019年每年1月～3月枯水期、7月～9月豐水期各進行1 次。根據(jù)《生活飲用水標準檢驗方法》（GB/T 5750-2006）進行水樣檢測以及太原東山王封煤業(yè)有限公司60 萬t/a 礦井兼并重組整合項目建設對地下水水質可能影響的分析與結果判定［1]。根據(jù)王封鄉(xiāng)地下水特征發(fā)展變化趨勢，尤其是河口鎮(zhèn)區(qū)和汾河二庫壩下區(qū)近三年自備井水質檢測結果，以pH、總硬度、氨氮、硝酸鹽氮、硫酸鹽、高錳酸鹽指數(shù)、氟化物、溶解性總固體、細菌總數(shù)、總大腸菌群、水溫等指標進行比較分析。

3.2 監(jiān)測過程及結果

3.2.1 監(jiān)測點布置

為保證水質分析結果的全面準確，本次工作還收集到2017年10月太原東山王封煤業(yè)有限公司委托的山西省中小企業(yè)監(jiān)測鑒定中心對太原東山王封煤業(yè)有限公司60 萬t/a 礦井兼并重組項目竣工環(huán)保驗收監(jiān)測資料以及2014年7月山西省煤炭地質水文勘查研究院所編制的“太原東山王封煤業(yè)有限公司60 萬t/a 礦井兼并重組整合項目對影響評價報告”。在此基礎上選取1 處主副井工業(yè)場地地下水水質水位監(jiān)測點（10#西山煤電水泥廠）及6 處地下水水位監(jiān)測點。各監(jiān)測點的布設情況見表1。

表1 地下水監(jiān)測點布設監(jiān)測結果一覽表

3.2.2 監(jiān)測過程及結果

（1）地下水水質監(jiān)測情況

本次水質監(jiān)測在上述各測點共取得7 份水樣，2019年枯水期與豐水期各項水質監(jiān)測指標監(jiān)測結果見表2～表3。

表2 枯水期地下水質監(jiān)測結果一覽表

表3 豐水期地下水質監(jiān)測結果一覽

10#西山煤電水泥廠、11#新桃園煤礦、12#王封、13#宋家山、14#小西銘、15#大虎峪、16#上莊監(jiān)測點硫酸鹽超標倍數(shù)分別為1.7、1.2、1.06、1.68、1.16、1.49、1.3 倍，其余各項監(jiān)測指標均達到《地下水質量標準》（GB/T 14848-2017）中Ⅲ類水質標準。2019年豐水期與枯水期相比，各監(jiān)測點pH 值、總硬度、氨氮、硝酸鹽氮、高錳酸鹽指數(shù)、溶解性總固體等含量下降，硫酸鹽指標含量上升，細菌總數(shù)、總大腸菌群、水溫、氟化物含量無明顯變化［2]。

10#西山煤電水泥廠主副井工業(yè)場地地下水水質水位監(jiān)測點監(jiān)測結果與其余6 處地下水水位監(jiān)測點監(jiān)測結果相比，各項指標取值并無明顯變化和不同，故認為太原東山王封煤業(yè)有限公司60 萬t/a 礦井兼并重組整合項目的建設對區(qū)域地下水水質并無不良影響；此外，王封鄉(xiāng)集中供水站巖溶深水井地下水水質相對良好，也未明顯受到工業(yè)和農(nóng)業(yè)污染影響，淺層水水質均未超標。硫酸鹽超標的主要原因在于地層巖性的影響，局部區(qū)域奧陶系灰?guī)r巖溶水徑流較滯緩，與可溶灰?guī)r巖層接觸時間較長，水中溶解礦物質較多，呈現(xiàn)硫酸鹽局部超標的現(xiàn)象。

依據(jù)對王封鄉(xiāng)供水井水質化驗結果，水化學類型為SO4·HCO3－Ca·Mg 型，巖溶地下水除硫酸鹽超標外，其他各項監(jiān)測指標均符合《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB 5749-2006）標準，處理后方可飲用。

（2）地下水與地表水混合水質監(jiān)測情況

結合GB/T 5750-2006 等相關規(guī)范及調(diào)查結果可知，太原市萬柏林區(qū)王封鄉(xiāng)地表水與地下水相比，無機鹽含量較低，所以，出于提升供水水質并充分利用供水區(qū)域地下水與地表水資源的目的，本文還進行了地面水與地下水混合水水質監(jiān)測與評價。為簡化評價過程，僅選取總硬度、氯化物、氟化物、耗氧量、硫酸鹽、溶解性總固體等具有代表性的水質指標，具體結果見表4。

表4 地面水、地下水、混合水水質監(jiān)測結果

根據(jù)表4 調(diào)查分析結果可以看出，將太原市萬柏林區(qū)王封鄉(xiāng)地表水與地下水混合后能有效降低原地下水中總硬度、硫酸鹽、高錳酸鹽指數(shù)、溶解性總固體等的濃度，使區(qū)域內(nèi)地下水供水水質得到一定程度的改善。

4 結論

根據(jù)本文監(jiān)測及分析結果可以看出，太原市萬柏林區(qū)王封鄉(xiāng)農(nóng)業(yè)綜合服務中心供水項目主要從項目區(qū)奧陶系中統(tǒng)石灰?guī)r巖溶裂隙含水層組取水，地下水水質除硫酸鹽含量明顯超標外，其余各項監(jiān)測指標均達到《地下水質量標準》（GB/T 14848-2017）中Ⅲ類水質標準。出于保護地下水水資源的目的，本文還進行了項目區(qū)地表水與地下水混合水水質情況的監(jiān)測與分析，結果表明，太原市萬柏林區(qū)王封鄉(xiāng)地表水與地下水混合后能原地下水中總硬度、硫酸鹽、高錳酸鹽指數(shù)、溶解性總固體等濃度顯著降低，區(qū)域內(nèi)供水水質得到有效改善。為此，筆者建議，太原市萬柏林區(qū)王封鄉(xiāng)農(nóng)業(yè)綜合服務中心供水項目可以考慮實施地表水與地下水混合供水措施。