天水市中心城區(qū)地下水資源評價(jià)與開發(fā)利用方案研究

楊紹虎， 王春暉

(甘肅省地礦局第二地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 蘭州 730020)

1 水文地質(zhì)概況

根據(jù)最新的地質(zhì)研究成果，天水市按地層區(qū)劃屬秦嶺—松潘地層區(qū)，包括北秦嶺—祁連亞區(qū)和中秦嶺亞區(qū)的一部分。出露的地層主要有前震旦紀(jì)變質(zhì)雜巖、震旦—早古生代裂陷火山—沉積巖系、晚古生代沉積巖系、中新生代陸相斷陷盆地沉積和侵入巖。調(diào)查區(qū)大地構(gòu)造位置地處青藏高原東北緣中央造山系中段，屬陸緣構(gòu)造區(qū)祁連—北秦嶺造山帶接合部位。按照地下水賦存的地形地貌特征和分布區(qū)域，調(diào)查區(qū)內(nèi)地下水可分為山區(qū)地下水、溝谷地下水和河谷地下水三大類；按照地下水含水介質(zhì)巖性的不同，分為松散巖類孔隙裂隙水、碎屑巖類孔隙裂隙水、碳酸鹽巖類巖溶裂隙水和基巖裂隙水四大類；按照地下水的埋藏條件和水動(dòng)力特征，又分為潛水和承壓水兩大類。地下水資源是保障天水市經(jīng)濟(jì)社會(huì)長遠(yuǎn)發(fā)展的重要戰(zhàn)略資源，是工業(yè)企業(yè)和城市生活的重要水源，中心城區(qū)均由地下水水源地供水。

2 環(huán)境地質(zhì)問題

2.1 區(qū)域地下水位持續(xù)下降

中心城區(qū)由開采地下水引起的水位持續(xù)下降問題，主要分布于西十里水源地、秦城區(qū)堅(jiān)家河—高家灣—趙崖—分路口—慕灘—潘集寨一帶及北道社棠鐵路以北。其中西十里水源地西三十里甸子沿藉河南岸至西十里鋪一帶水位年下降速率為1.13～2.92 m，約40%的開采井不同程度地存在“吊泵”現(xiàn)象，單井涌水量達(dá)不到設(shè)計(jì)出水能力，已經(jīng)形成了降落漏斗，而且漏斗范圍仍在緩慢擴(kuò)大。漏斗中心最大水位降深達(dá)23.68 m，動(dòng)水位已降至第四系底板以下幾米到十幾米。漏斗分布范圍西起董家磨，東至西團(tuán)莊且跨越藉河，南北分別接近山邊，漏斗面積達(dá)10.7 km2。秦城區(qū)堅(jiān)家河—高家灣—趙家崖—分路口—慕灘—潘集寨一線，水位年下降速率為1.27～3.65 m，在慕灘水源地一帶形成季節(jié)性的降落漏斗，面積達(dá)14.0 km2，造成部分開采井報(bào)廢、馬跑泉消失、官泉水位下降等環(huán)境地質(zhì)問題。社棠鐵路以北水位年下降速率達(dá)1.23～1.41 m，造成渭河南、北部微咸水入侵，水質(zhì)惡化。

2.2 供水水源地主要存在的問題

(1)天水市供水水資源短缺，水源地調(diào)節(jié)能力差。由于超量開采地下水引起的水位持續(xù)下降嚴(yán)重，部分水源地開采井涌水量已達(dá)不到設(shè)計(jì)出水能力，形成降落漏斗，且仍在緩慢擴(kuò)大。

(2)地下水開發(fā)利用程度不平衡。部分水源地水資源豐富地段開發(fā)利用率低，水資源貧乏地段開發(fā)利用率高，造成貧水區(qū)更貧的不正?，F(xiàn)象。

(3)水污染逐年加劇?，F(xiàn)有供水水源地均為傍河型水源地，由于自然條件變化，受干旱影響河水流量驟減，城市工業(yè)和生活污水未經(jīng)處置直接排入水體，造成河水污染嚴(yán)重，尤其是葫蘆河地表水污染最為嚴(yán)重，在枯水季節(jié)河流水質(zhì)甚至為劣五類，直接影響到供水井水質(zhì)。

3 地下水資源量評價(jià)

地下水資源量評價(jià)包括補(bǔ)給量、儲存量、允許開采量的評價(jià)。根據(jù)天水市中心城區(qū)水源地含水介質(zhì)巖性、水文地質(zhì)特征和地下水水動(dòng)力條件，采用均衡法進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)均衡區(qū)內(nèi)河谷潛水水文地質(zhì)條件，建立如下均衡式：

(Q徑入+Q雨滲+Q河滲+ Q渠滲+Q灌滲)-

(Q徑出+Q溢+Q開+Q蒸)=ΔQ

(1)

式中：Q徑入為河(溝)谷地下徑流流入量，萬立方米/年；Q渠滲為渠道滲漏補(bǔ)給量，萬立方米/年；Q河滲為河水滲漏補(bǔ)給量，萬立方米/年；Q雨滲為大氣降水入滲量，萬立方米/年；Q灌入為灌溉入滲量，萬立方米/年；Q徑出為地下徑流流出量，萬立方米/年；Q溢為地下水向河流的排泄量，萬立方米/年；Q開為開采量，萬立方米/年；Q蒸為蒸發(fā)量，萬立方米/年；ΔQ為均衡變化量，萬立方米/年。

秦州區(qū)西十里水源地扣除重復(fù)量，地下水總補(bǔ)給量為866.4萬立方米/年，總排泄量為1 169.0萬立方米/年，排泄量大于補(bǔ)給量，地下水總體處于負(fù)均衡狀態(tài)，均衡差為-302.6萬立方米/年。由于西十里水源地與慕灘水源地城市供水管網(wǎng)并網(wǎng)，雖然開采量減少至533.7萬立方米/年，但仍然形成-302.6萬立方米/年的均衡差，實(shí)際開采量明顯超過地下水允許開采量，水位平均降幅大于1.05m，降落漏斗依然存在。

麥積區(qū)東部慕灘水源地扣除重復(fù)量，地下水總補(bǔ)給量為2 244.8萬立方米/年，總排泄量為2 267.7萬立方米/年，排泄量大于補(bǔ)給量，地下水總體處于負(fù)均衡狀態(tài)，均衡差為-22.9萬立方米/年。慕灘水源地2016年開采量為1 506.7萬立方米，在枯水期形成了面積達(dá)14.14km2的季節(jié)性降落漏斗，中心點(diǎn)最大水位降深大于含水層厚度的一半，但在豐水期補(bǔ)給量增大，該降落漏斗消失。

調(diào)查區(qū)內(nèi)地表水徑流量年際變化大，部分河流枯水年甚至斷流干涸，支流和兩側(cè)溝谷多為季節(jié)性有水溝谷，地表水對地下水的補(bǔ)給表現(xiàn)為變水位非穩(wěn)定補(bǔ)給，傍河取水計(jì)算公式不適宜于調(diào)查區(qū)內(nèi)內(nèi)河(溝)谷地下水允許開采量計(jì)算。因此，各重點(diǎn)地段水源地允許開采量的計(jì)算和確定，應(yīng)滿足下列要求：(1)取水方案在技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上合理；(2)在整個(gè)開采期內(nèi)動(dòng)水位不超過設(shè)計(jì)值，出水量不會(huì)減少；(3)水質(zhì)、水溫的變化不超過允許范圍；(4)不發(fā)生危害性的環(huán)境地質(zhì)現(xiàn)象和影響已建水源地的正常生產(chǎn)。

本次調(diào)查能夠確定調(diào)查區(qū)地下水在開采條件下的各項(xiàng)均衡要素，宜采用水均衡法計(jì)算和確定允許開采量。經(jīng)計(jì)算，秦州區(qū)西部水源地地下水允許開采量為508.14萬立方米/年；麥積區(qū)慕灘水源地地下水允許開采量為1 110.88萬立方米/年。

4 地下水質(zhì)量評價(jià)

根據(jù)中心城區(qū)水源地范圍內(nèi)地下水水質(zhì)分析，依據(jù)《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T14848—93)中推薦的評價(jià)方法，選用綜合評價(jià)法評價(jià)。評價(jià)過程首先利用水質(zhì)分析資料與評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)確定各單項(xiàng)組分的評分值Fi，然后利用公式求取綜合評分值。根據(jù)綜合評價(jià)結(jié)果，將中心城區(qū)地下水劃分為以下四類：

Ⅱ類：符合集中式供水水源地水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)區(qū)，主要分布在藉河河谷四十里鋪—西十里鋪、渭河河谷南岸啤酒廠—潘集寨、社棠鎮(zhèn)大部地段，地下水適宜于各種用途，綜合評價(jià)分值2.16≤F<2.5，地下水水質(zhì)良好。

Ⅲ類：符合分散式供水水源地水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)區(qū)，主要分布于西十里—呂二溝口、東十里鋪—分路口及社棠鎮(zhèn)局部地段，三陽川渭河南岸及天水郡一帶，地下水符合生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)，綜合評價(jià)分值2.5≤F<4.25，地下水水質(zhì)較好。

Ⅳ類：符合一般工業(yè)用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)區(qū)，主要分布于呂二溝—東十里鋪、慕灘—大溝局部地段以及中灘—張家村一帶，適用于工農(nóng)業(yè)用水，綜合評價(jià)分值4.25≤F<7.2，地下水水質(zhì)較差。經(jīng)適當(dāng)處理后可作為人飲水源。

Ⅴ類：符合一般農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)區(qū)，主要分布于麥積城區(qū)—下曲灣、石馬坪—七里墩及三陽川葫蘆河北，地下水水質(zhì)僅適宜于農(nóng)田灌溉用水，綜合評價(jià)分值F≥7.2，地下水水質(zhì)極差。

5 地下水資源開發(fā)利用方案

根據(jù)前面分析計(jì)算，天水市中心城區(qū)西部水源地和慕灘水源地地下水的開采潛力指數(shù)P分別為0.48和0.38，P值均小于0.8，屬地下水開采潛力不足區(qū)，地下水資源已經(jīng)超采。地下水超采區(qū)內(nèi)存在的主要環(huán)境地質(zhì)問題是區(qū)域地下水位下降和水質(zhì)惡化的問題。

中心城區(qū)西部水源地目前建有開采井51眼，供水量約為1.2×104m3/d，慕灘水源地建有開采井24眼，供水量約為4.8×104m3/d，近年來也出現(xiàn)地下水水位下降現(xiàn)象，水源地附近部分民用井已經(jīng)干涸，水源地開采井的供水能力也逐漸下降。目前西十里水源地部分機(jī)井水位下降較為劇烈，已停止運(yùn)行。慕灘水源地24眼機(jī)井全部滿負(fù)荷運(yùn)行，基本滿足城區(qū)居民的用水需求。但由于長期滿負(fù)荷運(yùn)行，兩處水源地均出現(xiàn)水位下降的趨勢，加上城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，水源地處于城市規(guī)劃區(qū)，環(huán)境保護(hù)難度加大，急需調(diào)整水源結(jié)構(gòu)，拓展水源類型，建議勘查開發(fā)秦州區(qū)和麥積區(qū)南部山區(qū)水源地，以平衡當(dāng)前地下水資源超采現(xiàn)狀。