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(shè)范圍覆蓋鄯善縣連木沁鎮(zhèn)整個(gè)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(jìn)行，需對(duì)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(shè)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(biāo)準(zhǔn)》（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(shè)計(jì)編制綱要》，經(jīng)統(tǒng)計(jì)計(jì)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(shí)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(shí)取1.6。項(xiàng)目區(qū)24 小時(shí)連續(xù)供水，全年合計(jì)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(jī)電井水和水源地截淺水，現(xiàn)就此進(jìn)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(dá)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(xì)菌、微生物等，經(jīng)水質(zhì)化驗(yàn)，不能滿足《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5749-2006）的規(guī)定要求，需用凈水設(shè)備做水質(zhì)凈化處理，增加后期管理和運(yùn)行費(fèi)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(yùn)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(duì)放水洞的壽命有嚴(yán)重影響，增加檢修和運(yùn)行費(fèi)用。

（3）柯柯亞水庫上游有一個(gè)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(shè)計(jì)規(guī)模進(jìn)行蓄水?？驴聛喫畮鞊?dān)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(duì)）、七克臺(tái)鎮(zhèn)（1、2、3 大隊(duì)）的灌溉任務(wù)，每年灌溉高峰時(shí)，在水庫低水位時(shí)，庫水不能從灌溉放水洞放出，為滿足下游灌溉任務(wù)，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(yùn)行方式占到全年運(yùn)行時(shí)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(xiàng)目日供水量達(dá)3978 m3/d，經(jīng)調(diào)查，在擬建水廠上游有三條坎兒井，實(shí)測總流量為125.3 L/s，且各項(xiàng)指標(biāo)均符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（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(yuǎn)看，該水源水量沒保障。

2.2.3 機(jī)電井水

根據(jù)2015 年農(nóng)村飲水安全問題調(diào)查報(bào)告，連木沁等地地下水水質(zhì)多為苦咸水，水質(zhì)不達(dá)標(biāo)，若采用項(xiàng)目區(qū)地下水，需對(duì)現(xiàn)狀年水質(zhì)超標(biāo)的小水廠購買水處理設(shè)備，解決水質(zhì)超標(biāo)問題，增加后期運(yùn)行費(fèi)用；但從項(xiàng)目區(qū)地下水動(dòng)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(bào)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(yán)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(dá)浪坎鄉(xiāng)周邊地區(qū)地下水位年降幅甚至達(dá)到了2.3 m，每年在用水高峰期項(xiàng)目區(qū)內(nèi)機(jī)電井均存在不同程度的掉泵現(xiàn)象，造成機(jī)電井的提水能力不斷下降。由此看來項(xiàng)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(yuǎn)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?dāng)M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(shè)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(bào)告》計(jì)算，擬建水源地區(qū)枯水月份12 月～3 月份地下水日最小補(bǔ)給量為13156 m3/d，4 月～11 月份日最少補(bǔ)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(duì)該水源地水源采樣化驗(yàn)，除總大腸菌群不符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5749-2006）要求外，其余各項(xiàng)指標(biāo)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(shè)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(bào)告》可知：項(xiàng)目區(qū)位于東天山支脈—博格達(dá)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(xué)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(duì)測區(qū)內(nèi)探坑中的地下水進(jìn)行三組抽水試驗(yàn)，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(duì)地下水有一定的補(bǔ)給作用。

4 水源地地下水資源評(píng)價(jià)

4.1 抽水試驗(yàn)

在水源地勘察區(qū)河床選擇了兩組滲水試驗(yàn)，3 個(gè)探坑進(jìn)行抽水試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)坑深分別為2.50 m、3.0 m、2.8 m。含水層巖性為第四紀(jì)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(qiáng)。

4.2 地下水潛流量計(jì)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(jì)算公式選用達(dá)西公式：

式中：Q 為計(jì)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(yàn)求取，卵礫石層含水層滲透系數(shù)抽水試驗(yàn)平均值為80 m/d；I 為地下水水力坡度，從等水位線圖上計(jì)算獲取，為0.015；ω 為計(jì)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(jì)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(jì)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(bǔ)給量計(jì)算

4.4.1 枯水年份河道滲漏補(bǔ)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(yàn)，河道滲漏量為11.0 m3/(m2·d)。則類比大河沿河水源地試驗(yàn)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(bǔ)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(bǔ)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(bǔ)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(jì)算

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

表2 95%時(shí)地下水補(bǔ)給可供水量計(jì)算成果 單位：104m3

通過計(jì)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(bǔ)給量為11890 m3/d，則地下水日最小補(bǔ)給量為13157 m3/d。水源地區(qū)4 月～11 月份河道滲漏補(bǔ)給量河道地下水潛流量為1266 m3/d，河道最小滲漏補(bǔ)給量為66060 m3/d，則地下水日最小補(bǔ)給量為67326 m3/d。

4.6 水源水質(zhì)評(píng)價(jià)

工程取水點(diǎn)上游32 km 范圍內(nèi)無工礦企業(yè)和人類活動(dòng)影響，屬天然狀態(tài)水體。根據(jù)鄯善縣疾病預(yù)防控制中心的《衛(wèi)生檢測結(jié)果報(bào)告書》，柯柯亞河道地下潛水大腸桿菌超標(biāo)，其余各項(xiàng)指標(biāo)均符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5749－2006）的規(guī)定要求。地下潛水總硬度為140.1 mg/L，暫時(shí)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(shí)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(biāo)準(zhǔn)》（GB 5749－2006）和《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（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(xiàng)目日用水量為3978×104m3/d。經(jīng)水源比選，本項(xiàng)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(shí)測小時(shí)出流量568 m3/h，而本工程平均每小時(shí)取水166 m3/h，即出水量遠(yuǎn)大于取水量，取水可靠。