甘肃省玉门镇供水水源地允许开采量的评价

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1、甘肃省玉门镇供水水源地允许开采量的评价甘肃农业 2006 年第 11 期(总 244 期)甘肃省玉门镇供水水源地允许开采星髓评价曹炳媛(甘肃省地质调查院甘肃兰州 730000)摘要:依据甘肃省玉门镇供水水源地水文地质条件和边界条件,在开采期内开采量不变条件下.用承压水非稳定流井群干扰法对水源地各个开采井水位下降值进行了预报,并依据计算结果对其允许开采量进行了评价.关键词:承压水非稳定流;水源地边界条件;允许开采量;玉门镇在西部大开发的机遇中,玉门市政府为适应城市发展和人民物质文化生活提高的需要,拟将玉门镇原分散的不规范的城f 打供水改为【=j 歼采为 3 万 m/d 集中供水.( 供水水源地设

2、计升采期为 20 年,并以此开采最评价供水水源地允许开采最.甘肃省玉门镇供水水源地位于疏勒河流域中游,玉门一踏实盆地东侧,玉门镇西南 5km6km, 戈壁前缘地带.兰新铁路和 3l2 同道从水源地北部通过 ,水源地西侧与玉门一昌马公路卡 H 邻,乡村公路直通水源地 ,交通极为方便.供水水源地地的海拔住 l500m 左右,地势平坦,坡度为8,由南向北倾斜.根据玉镇气象资料,区内属,扣温带干早气候,潮湿系数为 0.021,多年平均降水量 63.2 讥 m,多年平均蒸发量 2989.8mm,无霜期短,多年平均气温 6.9,日照时间长 ,昼夜温差大,多西北风,平均风速 4.2m/s疏勒河是该 I 唯一

3、常年流水的河流 .根据疏勒河昌马水文观测站资料,河水出祁连山口多年平均径流量为 l0.31 亿m./a. 椐调查 ,2O 世纪 5O 年代河水散流于昌马戈壁之大量渗漏补给地下水.2O 世纪 7O 年代以后,因昌马总干渠建成输水.地表水利率提高后,地下水补给量减少,形成区域性地下水水位降和泉水流量削减.依据地 r 水动态观测资料,昌马戈擘前缘的供水水源一带,1966 年2000 年之间域内地下水水位以 0.149m/a 的速度下降,34 年来地下水何下降5.066m.吕马戈擘南部柴坝带 ,1966 年1998 年之日 J 地卜水位以 0.26m/a 的速度下降,32 年内地下水位下降 8.32m

4、.门镇老城区两门外泉水溢出量每年平均削减 6078m3/a.供水水源地地 f:地下水水质较好 .根据水质分析资料,矿化度小于0.5g/1,水质类型为 HC03-S04 一 Mg+-Ca 型水.地下水物理性质,水化学成份,有害物质,细菌指标,放射性指标及农药,化肥污染指标都符合 GB574985 国家饮用水规定标准.一,供水水源地水文地质条件地下水补给,径流,排泄条件(蕾玉门镇供水水源地地区南高北低.南部为急剧上升的照壁山和鹰嘴山,北部为低缓的剥蚀低山,西侧为广袤的戈壁,东为辽阔的绿洲平原.从玉门踏实盆地整体看,南部昌马戈麟及山前斤陵地带为地下水补给区和地下水径流带,北部绿洲平原为地下水的排泄.

5、地下水主要靠疏勒河出祁连山后河道渗漏,洪水潘漏及灌 Lx_渠系渗漏,田问渗漏补给.疏勒河河道输水量人小,渠系衬砌的标准和汛期散流于昌马戈壁之上的洪水将直接影响门镇供水水源地地下水动态变化.玉镇地地下水的径流和排泄受基底形态和断裂构造制约.玉门镇五亮庙隆起北侧逆断层和昌总渠西侧的隐伏断层,将该区分为两个刚的水文地质单元.断层北部和西部地下水为单一潜水区,断层以南和以尔地地下水则为多层结构的承压水区.单一潜水区直接受地表水体垂直渗漏补给.承压水地,其含水屡谯南部祁近山前受挤压发生褶皱出露地表,受地表水体直接渗漏补给.当含水层自南而北在较短距离内扫裸露到深蝉地下,隐伏于第四系中 ,上更新统含水之卜时

6、,形成不对称的向斜构造.下吏新统含水层接受地下水补给后形成承压水.地下水往径流 LJ 受五凫由带耩底抬升和逆断层阻水影响,城及五亮庙隆起南侧,.L 部表层潜水以泉群溢出排泄地表.下部承压水形成自流:.(=)地质构造条件水源地地 ,在大地构造位置上属于塔里木地块的敦煌地轴在地质历史上经历了漫长的地质构造作用.第一-纪末和第【rq 纪初,喜码拉雅运动加强,祁连山随青藏高胤隆升,河西走廊沉降.水流侵蚀,剥蚀和搬运,堆积作,【=f=j 下,门一踏实盆地沉积了厚的下史新统门组砂砾卵,形成完整的统的水文地质盆地.早史新: 木和中更新:, 新构造运动活动加剧.在印度板块向北挤压作用 F,河西走廊基底断块复苏

7、,老的断裂和褶皱构造复活,新的断裂和褶皱构造形内空中潜在水资源的利用牢,这项技术己在我国许多地方实施肝被证明足一条行之有效的途径.(二)以全面建设节约型社会为契机加强区内水资源管理力度,提高水资源利用效率.充分运用行政手段和市场手段,对区内水资源统筹,合理布局,地制宜,科学管理.形成以水定结构,以水定规模,以市场定水价的良性水资源管理格局.合理确定j 水结构,调整农业种植结构 ,压缩减少高耗水农作物种植比例,时严格摔制地卜水 Jf:采晕,以求区内水资源开发利Hj 的可持续发展.(三)全面实施节水和改造设施针对区内现有水利设施老化严重,输水损失过大的现状,对各灌区全面实施节水改造,重点进行田节水

8、改造,建设用水制度和实施高科技节水并举,降低水资源消耗,提高水资源利用效率.(四)加大水源涵养林保护在内陆河流域源头的祁连山区,加强生态环境保护,加人祁连 LLf 水源涵养林保护,实施封山育林,禁牧封育,退耕还林,退牧还草,生态恢复等措施,增强水源涵养能力,以_仃效增加祁连山出山径流量.(编辑:田庆林)71Gar1l.n.v9成,奠定了盆地古地貌格架.这次构造运动使玉门踏实盆地分离为数个独立的水文地质单元.其中水源地地区就是该时期从玉门踏实盆地分离出去成为独立的水文地质单元,并隆升遭受长时间剥蚀缺失中更新统沉积.中更新统末,玉门镇地区不均匀缓慢沉降,除局部地区外,大片地区接受了上更新统沉积.晚

9、更新世末和全新世时期,受构造运动不均匀升降影响,疏勒河河道在昌马戈壁之上左右摆动,形成我国典型的干三角洲沉积,在玉门镇水源地一带也形成了 III 级阶地堆积.地下水赋存条件玉门镇地区地下水水文地质条件和地下水赋存规律受区域地质条件影响,受地质构造控制.以昌马总干渠和五亮庙隆起北侧逆断层为界,地下水形成了松散岩类孔 3000lO000m3/d,矿化度小于 0.5g/1,水质类型为HCO-sO-Mg+-Ca 型水.水质符合国家饮用水规定标准.松散岩类孔隙层间承压水,主要含水层为下更新统玉 rJ 组松散一半胶结砂砾卵石,成岩较差,呈多层结构.根据勘察资料,含水层厚度大于 80m,单层厚 15m30m

10、.隔水层为亚粘土,单层厚一般5mlOm,最厚 20m 左右.含水层富水性变化较大,单井涌水量自南而北由大于 5000m/d 逐渐减为小于 lO00ma/d.富水性变化受含水层粒度,岩性,厚度及下更新统沉积时物质搬运和沉积特征控制承压水水头受含水层埋藏条件断层影响较大.如玉门镇老城区一带承压水自流.水头高于地面一般 2m3m,最高可达 6m 以卜.水源地地区水头则埋藏于地面之下 15m 19m.断层一带地下水水位受断层影响发生畸变.在断层两侧可形成25m 以上跌水(图 2)根据水质资料分析成果 ,承压水水质较GansuNongye72好,矿化度小于 0.5g/1,水质类型为 HCO3一 sOd_

11、Mg_c.地下水的物理性质,化学成份,有害成份,符台国家饮用水圭腚枥隹.圉 2.玉门填水泺地水文地质剖面5I.;t一:;l 肺坪.幸群籽迥 l_T$住鱼撂.9二,水源地允许开采量评价水源地开采井水文地质参数设计根据玉门镇供水水源地水文地质条件,为最大限度地截获地下水径流量,水源地长轴方向宜垂直地下水流向布置.为充分发挥含水层供水能力,开采井应呈梅花状布置.为减少管网长度和便于管理,开采井需呈南北两排布置.根据供水水源地勘察成果,设计开采井 7眼,其中 6 眼为正常生产井,1 眼为备用井,井距为 700m,单井开采量为 5000m3/d,总开采罱为 3 万 m3/d;设计井深 120m,井径40

12、0m;开采含水层平均厚 59m,平均渗透系数为 169.5m/d;设计开采期为 20a.(二)水源地边界条件概化根据野外水文地质勘察成果 ,供水水源地西部 1.7km 处为一隐伏断层 ,其走向呈 NESW25.方向延伸.地下水运移至断层带附近,受断层阻水屏障影响,形成地下水跌水.据调查,跌水落差可达 25m30m.水文地质计算时将其概化为隔水边界.供水水源地南部,东部和北部均为承压水含水层分布区,且延伸较远,其间未发现有断裂构造存在.水源地水文地质计算时将其概化为无限边界.(三)供水水源地地下水水位预报供水水源地地区上部为潜水,含水层富水性较好,但厚度较小,未作为水源地开采含水层;下部为承压水

13、,含水层厚度大 ,富水性好,给水能力强,水质佳,是水源地供水含水层.根据玉门镇供水水源地水文地质条件,水源地边界条件和开采井水文地质参数设计,供水水源地地下水位预报时选用泰斯非稳定流井群干扰公式:s4nnKMoW()q()+()】中:s 水位降低值(m):Q 一地下水总开采量(m/d);Qj 一单井开采量(ma/d);K 一含水层渗透系数(m/d):M 一含水层厚度(m);q.一涌水量相对系数,由 Qc 及 Qi 确定:r.一开采井半径(m);a 一水压传导系数(mz/d);甘肃农业 2006 年第 11 期(总 244 期)t 一丌采井抽水延续时间(d);ri 一开采井至扰之间距离 (m);

14、Pi 一丌采井距映射井之间距离(m):w()w(Y)w()一积分指数函数.:述承压水非稳定流井群干扰公式是由泰斯公式推导建市的.泰斯公式是在一定假设条件下建立的.为满足泰斯公式推导时的假设条件,对水源地水文地质边界条什和水文地质条件进行概化和技术处理如 F:I.为避免开采井抽水时三维流对抽水井附近水头损失的影响,设计开采井井距为 700m,远远大于丌采井抽水引起的:维流影响半径(r1.6m).2.为满足泰斯公式推导时含水层为均质,等厚,水甲埋藏等假设条件,计算时所有水文地质参数引用”平均值”的概念.3.泰斯公式推导时假设含水层在平面上是无限延伸的.水文地质计算时可将上述假设条件理解为抽水井抽水

15、时水位下降影响不到的边界视为无限边界.4.泰斯公式推导时是建立在含水层上下绝对不透水的假设基础卜.抽水井所抽之水是由含水层弹性释放水补给抽水井而建立的.玉门镇供水水源地隔水层非绝对不透水,这样降低了水位预报精度.对于供水水源地来说,地下水有越流存在可延缓或滞后.地下水长期开采引起的地下水水位下降,所以,玉门镇供水水源地地下水水位预报时未考虑越流问题.5.根据水源地地区水动态长期观测资料,地下水平均以0.149m/a 速度下降 .水源地设讨 开采期 20a 内,区域地.F 水位累计下降值可达 2.98m.为避免 ”吊泵”现象发生,地下水位预报时,也应考虑与区域地下水位下降值的累加.根据玉门镇供水

16、水源地水文地质条件,边界条件和水文地质参数,卅镜面映射法对水源地 la,5a,lOa,20aa 末地下水水位进行预报(表 1).从计算结果可知,当水源地开采量为 3 万/d, 单井开采量为 5000m/d.条件下,20aa 末地下水水位下降最大的为 l 号孔 ,5 号孔和 6 导 fL,分别下降 077m,6.075m,6025m.20a 术地下水水位下降最小的为 7 号孔,仅02520a 末开采井水位下降最大的与区域性水=c7=下降值 298mL4gld,于.垃计水位下降值 15m 的要求.所以 ,玉门镇供水水源地长期开采地 J 卜水是有保证的.表 1.开采井水位 l 争低值井开采量设计井含水层渗透系水位降低值(m)水位厚度数号(m3/d)(m)(m)(m/d)1a5a10a20a1500016.059169.54.5865.2325.6866.0772500016.059169.54.4915.1165.5615.9553