榆林市榆陽區(qū)紅石峽供水站二期水源工程實施方案的論述

張成福

【摘要】近年來，隨著國家西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實施和榆林“三個轉(zhuǎn)化”戰(zhàn)略的推進，榆林市的經(jīng)濟發(fā)展速度已居陜西省首位。隨著榆林國家級能源化工基地建設(shè)的步伐加快，榆林城區(qū)規(guī)模的不斷擴大，城區(qū)人口的急劇增加，以及許多國家級大項目的落戶，使得榆林市區(qū)缺水問題日趨嚴重，缺水已成為制約地區(qū)發(fā)展的瓶頸。紅石峽供水站二期水源工程的實施，可以向榆林城區(qū)供水3.0×104m3/d，緩減榆林市區(qū)供水緊缺現(xiàn)象。

【關(guān)鍵詞】水源；取水井；供水；持續(xù)性

榆林市地處陜北能源化工基地的中心地帶，是能源基地建設(shè)和相關(guān)工礦區(qū)建設(shè)最佳地，隨著地區(qū)的開發(fā)和城市建設(shè)規(guī)模的迅猛發(fā)展，城區(qū)用水量日益增大，現(xiàn)階段的供水能力已經(jīng)不能滿足日益增長的需求。

一、工程概況

本項目水源工程布置在榆溪河西岸，南起紅石峽水庫南端，北至謝家洼榆溪河道路，全長2880m。占地面積65畝。本工程包括水源工程、加壓泵站工程、輸變電工程、道路工程。（1）水源工程包括機井工程和集水管道工程。機井沿榆溪河古河槽單排布設(shè)，井距150m，可布置16眼井，另外在加壓泵站周圍榆溪河北岸布置4眼井（井距150m），各井配潛水泵抽水，并建井房設(shè)施，其中安裝配電柜和控制閥門；加壓泵站和上水管道工程，泵站建于紅石峽水庫尾西岸，集水管道匯合處，站址用地面積5000m2，包括蓄水池、機房及設(shè)備安裝、辦公生活房屋及配套工程；輸變電工程，從紅石峽水庫南的10KV線路T接，由3臺容量為160KVA、100KVA、500KVA變壓器分別為水源供水設(shè)備輸電；道路工程，沿井布設(shè)方向修建一條瀝青混凝土路，入口為紅石峽水庫南岸榆林至小紀汗方向公路處，出口為謝家洼村級道路。

二、水源選擇

紅石峽供水站水源地處榆林榆陽區(qū)牛家梁鎮(zhèn)于毛烏素沙漠南緣與陜北黃土高原接壤地帶，主要由沙漠、河谷以及沙蓋黃土梁崗地形成。總體地勢東西兩側(cè)高，中間低，地理坐標，東徑108。56`至110。24`，北緯37。49`至38。30`。東西兩側(cè)海拔高程1110-1140m，河谷內(nèi)寬緩平坦，海拔高程1090-1110m，紅石峽水庫為本區(qū)最低點海拔高程1089.5m。區(qū)域內(nèi)地表大部分被第四系松散堆集物覆蓋，其中榆溪河西岸全部為風沙地貌，沙丘連綿起伏，以沙蒿、沙柳、踏郎為主的沙生植物覆蓋地表，沙丘基本被固定，榆溪河東岸為黃土梁崗或蓋沙地貌，為榆林市城區(qū)重點風沙治理區(qū)，榆溪河兩岸河谷地帶是當?shù)刂饕r(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)。水源地大面積為上更新流和全新流砂區(qū)，地下水的循環(huán)交替條件好，地下水水化學類型簡單，根據(jù)水質(zhì)分析資料，均為HCO3、-Ca++型和HCO3、Ca++、Na+型水，礦化度0.23-0.42g/L，總硬度介于100.11-355.32mg/L之間，NO3- 含量都小于5mg/L，根據(jù)《生活飲用水標準》GB-5749對榆疾控水檢（2006）第127號水質(zhì)檢測報告進行評價，其各項指標均符合國家標準，故本工程設(shè)計采用該水源為水源點。

三、取水方式

由于紅石峽二期水源工程地處榆陽區(qū)牛家梁水源地內(nèi)含水層厚度嚴格受古地形控制，在古溝槽中心，含水層厚度大向兩側(cè)變薄。榆溪河東部含水層厚度為10-50m，榆溪河西部含水層厚度為20-80m，最厚處超過了80m。古河槽寬2-3km，縱向上呈條帶狀展開，厚度變化不大，在50-80m之間。含水層富水特征如下：水量較豐富區(qū)是沿水庫和榆溪河呈條帶狀分布，當抽水降深15.75-11.27m時涌水量為1070.65-1054.48m3/d，統(tǒng)一降深涌水量為1819.67-2400.95 m3/d；水量中等地區(qū)在榆溪河東西兩側(cè)均有分布，以西主要是分布于沙漠區(qū)，以東分布于漫灘的中后緣地帶，由于含水層厚度薄，故單井涌水量小于100 m3/d。綜上所述，紅石峽二期水源工程的取水點應(yīng)當設(shè)在沿水庫和榆溪河呈帶狀分布區(qū)域內(nèi)。取水采用深井取水方式，沿榆溪河古槽從南向北連續(xù)布單排開采井，井間距150m，井深80-120m，井直徑30cm，單井平均開采量1550 m3/d，布20眼井，總開采量31000 m3/d。單井中安裝潛水水泵抽取地下水通過管道集中到加壓水池內(nèi)，再由加壓泵站內(nèi)的離心泵輸送至配水廠。

四、工程可開采水資源可持續(xù)性

紅石峽供水站水源地可開采水資源時，大氣降入滲入量取保證率95%（特枯年）值，榆溪河做為一類定水頭邊界處理。（該過界水位為枯水期流測水位），水量基本均衡，降深也在允許范圍內(nèi)。由于降水滲入補給量及側(cè)向地下經(jīng)流補給量約為2.9×104 m3/d，開采資源中的一大部分需襲奪地表水，故榆溪河流量及水位直接影響地下水資源可開采資源。

據(jù)地質(zhì)礦產(chǎn)部地質(zhì)工程勘察院在水源地謝家洼處榆溪河流量觀測表明，多年平均流量為5.046 m3/s，最枯值出現(xiàn)在1993年6月，其值為1.58 m3/ s，即13.66×104 m3/d，最大值1993年1月為77.31×104 m3/d。在每年的5-8月為農(nóng)業(yè)灌溉用水高峰期，用于農(nóng)灌以及上流水庫蓄水量導致榆溪河流量減少，在枯水季節(jié)期間流量反而變大，可以滿足枯水期開采地下水對地表水滲補給需求。

農(nóng)灌高峰期為豐水季節(jié)，榆溪河流量波動較大，在流量較小時可動用部分儲存量，據(jù)前計算結(jié)果，計算該區(qū)地下水儲存量為3.93×108 m3，合水層平均厚度為55 m，單位降深所消耗的儲存量約為6.61×106 m3。在開采狀態(tài)下，開采井影響范圍約占計算區(qū)面積的70%，即28.8km2，單位降深所消耗的儲存量約為4.13×106m3，即開采影響區(qū)水位平均下降1m，開采量可達到8.5×104 m3/d。所消耗的儲存量可在榆溪河流量增大時得到補償。另外該季節(jié)水田灌溉會有部分滲入，其面積近1000畝，在灌溉期內(nèi)，水源地開采區(qū)內(nèi)地下水每天可獲得3000 m3/d的補給量。本次開采區(qū)域較小，規(guī)模按3×104 m3/d設(shè)計，不含產(chǎn)生大面積的超采，小范圍超采造成的地下水位降低完全可由地表水得到補充。本次紅石峽供水站二期水源工程向城區(qū)供水量完全是有保證的。

五、地下水天然補給量與儲存量計算

本次認證地下水資源評價依據(jù)地礦部地質(zhì)工程勘查院1995年12月編制的《勘探報告》。本次勘查區(qū)域位于榆林市以北的榆溪河河谷中，其范圍北至廟咀，南至紅石峽水庫南岸兩側(cè)，區(qū)域面積97.5km2。

勘探區(qū)內(nèi)地下水主要來源于大氣降水入滲補給及西部沙漠灘地區(qū)地下水側(cè)向徑流補給另外沿榆溪河兩岸分布有水田約3500畝，每年的4—10月份為水稻生長期，灌溉水入滲補給為該水源地的季節(jié)性補給。

（一）、天然補給量

1、大氣降水入滲補給量按下式計算：

Qr=a·X·F/365

式中：Qr—降水入滲補給量（m3/d）；

a—降水入滲系數(shù)；

X—年有效降水量（m）

F—補給面積（m2）

據(jù)榆林氣象站1961年-1994年34年降水資料，多年平均降水量402.1mm，典型年降水量頻率分析結(jié)果見表4-1，計算降水入滲補給量時，降水量取理論率值，有效降水量取該值的90%，降水入滲系數(shù)a取0.40，補給面積為97.3km2，大氣降水入滲補給量計算。

（二）、側(cè)向地下徑流補給量

水源地東部邊界為相對隔水邊界，除少數(shù)支溝外基本沒有境外地下水徑流補給，在西側(cè)存在地下水向水源地的側(cè)向徑流補給，且為水源地地下水比較穩(wěn)定的補給源之一。

水源地西部邊界地下水徑流補給長度為13.6km，且含水平均厚度45m，水力坡度由地下水水位等值線圖上量得其平均值為10.98‰，滲透系數(shù)取數(shù)值模擬結(jié)果沙漠灘地區(qū)K值2.7m/d，故地下水側(cè)向徑流補給量為：

Q補給=KTHL

=2.70×0.01089×45×13.6×103

=1.799×104（m3/d ）

（三）、地下水儲存量

第四系松散層潛水儲存量計算公式為

Qc=u·F·Hp

式中：Qc—儲存量

u—給水度

F—含水層分布面積（m2）

Hp—含水層平均厚度（m）。

上式中給水度u值鄧三組干擾抽水試驗給水度平均值0.15，含水層分布面積F全區(qū)為面積為97.3km2。以榆溪河為界，西區(qū)面積為41.1 km2，東區(qū)面積為56.2 km2， 含水層厚度取其勘探區(qū)內(nèi)三務(wù)垂直于榆溪河的水文地質(zhì)剖面圖上含水層的平均厚度，西區(qū)為55m，東區(qū)為35m，計算結(jié)果勘探區(qū)地下水儲存量西區(qū)為3.39×108m3東區(qū)為2.95×108m3，全區(qū)地下水儲存量為6.34×108m3。

6、結(jié)語

本工程自2006年7月竣工以來，已安全運行9年有余，解決了榆林市城區(qū)40萬人生活用水需求量的80%，極大的緩解了城市供水緊缺情況。通過幾年的運行管理，對各取水井定期進行動水位、靜水位的測量工作，滿足了正常的供水需求。

榆陽區(qū)紅石峽供水站二期水源工程，在近年來的實踐運行中，根據(jù)相關(guān)規(guī)定，加強對水源地保護工作，對保護區(qū)內(nèi)進行了劃界之標。設(shè)立了“三區(qū)”保護標志牌，12塊警示牌，300根保護界樁，6000米一級水域圍攔網(wǎng)，通過這些措施的落實，更好的使該工程為榆林市的建設(shè)發(fā)展做出持續(xù)的貢獻。