坪上應(yīng)急引水工程水資源量與水質(zhì)分析

趙愛莉

（山西水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院）

1 坪上應(yīng)急引水規(guī)模

坪上應(yīng)急引水工程是坪上水庫工程的先期實施項目，工程位于忻州市忻府區(qū)、定襄縣和原平市境內(nèi)，工程任務(wù)是城鎮(zhèn)生活和工業(yè)供水。

引水點以坪上泉域的泉水為水源，水源地位于五臺縣境內(nèi)的滹沱河支流清水河上，距定襄縣城約40 km，距忻府區(qū)約60 km。水泉灣水源地采用收集地表泉水為主，設(shè)計取水規(guī)模3 500萬m3/a，相應(yīng)引水流量1.11 m3/s；清水河水源地采用以截潛流為主的取水方式，設(shè)計取水規(guī)模3 150萬m3/a，相應(yīng)引水流量1.0 m3/s。

2 坪上泉泉水組成和補排水條件

坪上泉泉域面積3 035 km2，以清水河流域為主體。泉水出露于滹沱河與清水河交匯處附近河谷中的巖溶水排泄帶，以散泉群形式出流。泉水組由滹沱河區(qū)甲子灣、水泉灣、段家莊泉組和清水河區(qū)李家莊泉組及水頭溝孤立出流的大灣泉組成，有大小泉點221個。

巖溶水的補給來源主要是大氣降水在灰?guī)r裸露區(qū)的入滲，其次是清水河干、支流地表水的滲漏。巖溶地下水由滹沱河、清水河切出巖溶含水層的區(qū)域隔水底板而溢流成泉，屬侵蝕、接觸、溢流全排型泉。

泉水水質(zhì)優(yōu)良，屬HCO3-Ca·Mg型水，礦化度212-333 mg/L，總硬度 187.2-241.2 mg/L，為良好的生活及工農(nóng)業(yè)用水。

3 坪上應(yīng)急引水工程來水量分析

引水樞紐徑流主要由三部分組成：滹沱河濟勝橋站以上河川徑流、清水河南坡站以上河川徑流和出露泉水。

3.1 滹沱河干支流來水

濟勝橋水文站多年平均徑流量18 219萬m3，實測最大年徑流量89 464萬m3(1967年)，實測最小年徑流量256萬m3（2001年），7-9月份來水量占全年徑流量的62.1%。濟勝橋水文站徑流量約占南莊水文站來水量42.5%。

南坡站多年平均徑流量9 997萬m3，最大年徑流量39 168萬m3（1988年），最小年徑流量214萬m3（2001年），7-9月來水量占年徑流量73.4%。南坡水文站徑流量約占南莊水文站來水量23.3%。

南莊水文站多年平均徑流量42 905萬m3，最大年徑流量144 546萬m3（1967年），最小年徑流量11 411萬m3（2001年），7-9月來水量占全年徑流量的52.1%。

濟勝橋站和南坡站的實測徑流量占南莊站實測徑流量的65.8%，自干流濟勝橋站、清水河南坡站以下至南莊站段區(qū)間的實測多年平均徑流量為14 689萬m3，占南莊站實測多年平均徑流量的34.2%。各站徑流量年內(nèi)分配和年際變化較為穩(wěn)定。

3.2 坪上泉流量

坪上泉來水由滹沱河干流泉水和清水河泉水組成。滹沱河干流泉包括滹沱河干流神喜—坪上區(qū)間兩岸出露的水泉灣泉、甲子灣泉和段家莊泉等以及其他小泉水，多年平均流量2.79 m3/s，90%和95%保證率的出露流量分別為2.24 m3/s和2.10 m3/s。清水河泉包括清水河干流南坡—坪上區(qū)間兩岸出露的胡家莊泉群、耿家會泉群、李家莊泉群和坪上村泉群，多年平均流量1.63 m3/s，90%和95%保證率的出露流量分別為0.92 m3/s和0.87 m3/s。將滹沱河干流和清水河泉的流量相加后，對坪上泉徑流量進(jìn)行頻率分析得出，坪上泉多年平均流量為4.42 m3/s，90%和95%保證率的泉水出流量分別為3.35 m3/s和3.14 m3/s。坪上泉歷年出水量見圖1。

圖1 坪上泉歷年出水流量變化

3.3 水泉灣泉水水量

根據(jù)《山西省南莊引水工程坪上巖溶水系統(tǒng)勘查及資源評價研究報告》，1994年水泉灣泉、甲子灣泉和段家莊泉的月平均流量為1.526 m3/s，其中水泉灣泉月平均流量為0.748 m3/s，占滹沱河干流泉群流量的49%。

通過對坪上泉1987-2004年實測的滹沱河干流泉水流量系列的分析，按水泉灣泉水流量所占滹沱河干流泉水流量比例，得出水泉灣泉水流量系列，并對水泉灣泉水流量系列進(jìn)行頻率計算，結(jié)果為多年平均（1987-2004年）流量為1.37 m3/s，90%和95%保證率的泉水流量分別為1.087 m3/s和1.014 m3/s。

3.4 泉水年最小月平均流量

對年最小月平均流量組成的18年實測系列進(jìn)行頻率分析，得出各泉的設(shè)計流量如下：

滹沱河干流泉水90%和95%保證率的最小月平均流量分別為1.73 m3/s和1.60 m3/s（水泉灣泉水90%和95%最小月平均流量分別為0.854 m3/s和0.79 m3/s），李家莊泉的最小月平均流量分別為0.44 m3/s和0.35 m3/s，坪上泉的最小月平均流量分別為 2.66 m3/s和 2.49 m3/s。

考慮到泉水流量年內(nèi)和年際存在差異，根據(jù)實測流量資料，計算得水泉灣泉出露流量的極值比為1∶2.64，李家莊泉出露流量的極值比為 1∶4.34，坪上泉出露流量的極值比為1∶3.42。

3.5 坪上泉應(yīng)急引水工程水資源量

根據(jù)1967-1992年濟勝橋站、南莊站、南坡站實測逐日平均流量和1994年的實測泉群流量，對坪上泉1967-1992年共26年的天然水資源量進(jìn)行了分析計算，得出坪上泉多年平均流量為4.10 m3/s，90%保證率的流量為2.66 m3/s，95%保證率的流量為2.38 m3/s，97%保證率的流量為2.24 m3/s?？鄢掠未鬄橙畬崪y流量0.2 m3/s(1994年)后，坪上泉多年平均水資源量為12 300萬m3（3.90 m3/s），90%保證率的水資源量為7 758萬m3（2.46 m3/s），95%保證率的水資源量為6 875萬m3（2.18 m3/s），97%保證率的水資源量為6 433萬m3（2.04 m3/s），以此作為坪上應(yīng)急引水工程的可供水量。

4 坪上泉水質(zhì)量監(jiān)測評價

以坪上泉水水質(zhì)監(jiān)測化驗分析資料為依據(jù)，采用單項指標(biāo)指數(shù)法和綜合指標(biāo)計算法對監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行評價，在分類時不同類別標(biāo)準(zhǔn)值相同時，從優(yōu)不從劣。

單項組分評價結(jié)果：從滹沱河水泉灣和清水河坪上泉水水質(zhì)單項指標(biāo)評價結(jié)果分析看，符合《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T14848-93）中的Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)，泉水水質(zhì)良好。坪上泉水質(zhì)量單項組分評價結(jié)果詳見表1。

表1 坪上泉水質(zhì)量單項組分評價表

經(jīng)綜合評價計算，滹沱河水泉灣和清水河坪上泉泉水評價值均為F=2.148，坪上應(yīng)急引水工程供水水源水質(zhì)為Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，水質(zhì)良好。

5 坪上泉工業(yè)用水水質(zhì)分析

根據(jù)國家城市供水水質(zhì)監(jiān)測網(wǎng)太原監(jiān)測站對滹沱河水泉灣和清水河坪上泉所作的水質(zhì)化驗資料，進(jìn)行了成垢作用、起泡作用和腐蝕作用三個方面的計算與分析，評價結(jié)果見表2。

根據(jù)水質(zhì)評價結(jié)果可知，坪上應(yīng)急供水工程供水水質(zhì)為鍋垢少的、具有中等沉淀物的、不起泡的、非腐蝕性水。

表2 坪上應(yīng)急供水工程供水水質(zhì)量評價結(jié)果

6 結(jié)語

坪上泉泉域徑流量穩(wěn)定、水質(zhì)優(yōu)良、出流量較大、開采便利，具備了興建引水工程的水源條件。坪上應(yīng)急引水工程的建成，加大了優(yōu)質(zhì)地表水的利用量，徹底解決了忻州市定襄縣、忻府區(qū)和原平市三地的生產(chǎn)、生活用水困難問題，有利于持續(xù)發(fā)展，調(diào)整經(jīng)濟結(jié)構(gòu)，加快全面建成小康社會步伐。

［1］山西省水利廳，中國地質(zhì)科學(xué)院巖溶地質(zhì)研究所，山西省水資源管理委員會.山西省巖溶泉域水資源保護［M］.北京：中國水利水電出版社，2008.