阳原县城饮用水水源地综合评价研究_杨廷超.pdf

：阳阳原原县县城城饮饮用用水水水水源源地地综综合合评评价价研研究究杨廷超，袁江玮，李国维（河北省煤田地质局水文地质队，河北 邯郸）摘要水资源安全是城市文明和生态文明的基本保障，饮用水质量与人民群众生活健康和生产工作息息相关。开展饮用水安全保障行动既是管理部门在用水建设工作中的职责所在，同时也是践行生态文明建设的具体行动。为度量水源地安全保障达标建设工作的实施程度，从整体建设管理的角度全面掌握水源地现状，及时纠正水源地管控和治理方面暴露的问题，饮用水水源地现状综合评价研究已经全面展开，建立和完善水源地综合评价体系与评价方法也具有更为重要的实际意义。本文以河北省阳原县为例，分别针对一水厂水源地和三水厂水源地进行勘察和相关水质指标的测定，进行县城饮用水水源地综合评价，并提出相关建议。关键词饮用水；水资源保护；水源地综合评价中图分类号文献标识码文章编号 （）收稿日期 作者简介杨廷超（），男，河北沧州人，工程师，主要从事环境地质方面工作。引言饮用水是人类生存的基本需求，饮用水水源地是保障我国经济社会可持续发展和人民群众身体健康的重要基础设施。饮用水安全保障工作不仅是维护广大人民群众切身利益、落实科学发展观的具体实践，也是实现全面建设小康社会目标、构建社会主义和谐社会的重要内容。饮用水水源地为居民日常饮用及其它与水资源相关的活动提供了干净、充足、稳定的水源。为避免饮用水水源地可能受到的生活、工业等其它相关活动的污染，保证水源地环境质量安全，国家有关部门在规定范围内划分了一定大小的水域和陆域，并以所划区域作为饮用水水源地保护区（）。中共中央国务院关于加快水利改革发展的决定（中发（）号）明确提出“有关部门需要强化水源地保护”的建议，确定以“到 年居民饮用水质量取得有效保证”为水源地发展目标。为检验这一目标的实行结果，各地开展了以“水源数量有保证、水源质量达合格、监控体系要完整管理运行需高效”为基本要求的水源地安全达标建设工作。本研究以河北省阳原县为例，对县城饮用水水源地进行区域划分和综合评价研究，为阳原县保护水源地提供决策支持。图 研究区域位置示意图水源地位置阳原县位于河北省西北部，地处首都北京、煤都大同和皮都张家口之间，地处华北平原与蒙古高原过渡带，阴山余脉与恒山余脉复合处。境内南北环山，桑干河自西向东横贯全境，呈两山夹一川的狭长盆地。研究区域位于阳原县县城北部，西关村及北关村范围内，分别以两片拟建水源地为中心，共约 的区域（见图）。水源地综合评价 一水厂水源地 含水层与隔水层一水厂水源地靠近山区，地势高且具一定坡度，第四系地层剥蚀严重，层厚不足 ，底界埋深高于本区第四系平均水位埋深，故第四系砂层孔隙含水层无水。水文地质勘察孔钻探过程显示，本区第三系玄武岩成岩裂隙含水层及第三系砂砾岩孔隙含水层均有水，简易测量水量约 。由于水源地保护区划定工作判定第三系玄武岩成岩裂隙含水层为潜水含水层，在钻探施工过程中，对该含水层进行了封闭止水作业，仅将第三系砂砾岩孔隙含水层作为取水目的层。本区水文地质勘察孔揭露，第三系砂砾岩孔隙含水层埋 ，揭露厚度 ，岩性为半胶结砂砾岩，孔隙率大。据水文地质勘察孔成井抽水试验显示，该含水层涌水量为 ，降深为 ，计算结果见表。根据水文地质调查资料分析，结合水文地质钻探验证，本区第三系砂砾岩孔隙含水层为承压含水层。采用公式：()（）（）据长期观测孔取芯及土工试验成果、水文地质勘察孔揭露测井成果显示，本区存在 层稳定隔水层，分别为第四系泥河湾湖相沉积粘土、粉质粘土隔水层及第三系砂质页岩隔水层。第四系泥河湾湖相沉积粘土、粉质粘土隔水层，该区存在厚层粘土层及粉质粘土层，累计厚度达 ，夹少量薄层砂砾石层。为稳定隔水层。第三系砂质页岩层，存在于 年 月第 卷 第 期 地下水o ，o.第三系玄武岩成岩裂隙含水层与第三系砂砾岩孔隙含水层之间，水文地质勘察孔揭露层厚 ，施工中揭穿第三系砂砾岩孔隙含水层之前水量甚小，揭穿第三系砂砾岩孔隙含水层后，地下水大量涌出，水位快速上涨。判定该层砂质页岩为稳定隔水层。据以上成果判定，第三系砂砾岩孔隙含水层以上，存在两层稳定隔水层，第三系砂砾岩孔隙含水层具有承压性，能很好的保证该取水目的层的水质。表 一水厂水源地含水层勘察数据孔号含水层名称含水层厚度 水位降低次数水位降深 动水位 涌水量 单位涌水量 渗透系数 影响半径 静止水位埋深 第三系砂砾岩孔隙含水层 开采量根据水文地质勘察孔施工过程中水量情况，一水厂水源地第三系砂砾岩孔隙含水层单井涌水量仍按 设计，但需补充物探工作量，校正井位及井深。地下水质量评价在水文地质勘察孔抽水试验中，采集第三系砂砾岩孔隙含水层水样进行了水质检测，并依据生活饮用水卫生标准（）对检测结果进行单项指标评价。检测结果显示，本区第三系砂砾岩孔隙含水层水质优良，各项指标均符合 生活饮用水卫生标准（）的要求。其中总硬度、氯化物、氟化物及菌落总数均大幅低于标准要求，重金属及毒理学指标多数未检出。该层含水层可作为水源地取水目的层。水源地的确定综合评价一水厂水源地，显示该区具有以下优势：（）含水层厚度大，本次勘察工作揭露第三系砂砾岩孔隙含水层厚度 ，地下水开采具有较大调节量。（）水文地质勘察孔水量较小应与钻探工艺、孔隙裂隙发育程度有关。据水文地质资料及三水厂水源地钻探验证，第三系砂砾岩孔隙含水层富水性应具备 的开采潜力。（）水质优良，经过对第三系砂砾岩孔隙含水层进行水质检验，其水质完全符合生活饮用水卫生标准（），可大幅改善地区饮水质量。（）经过对该区的水文地质勘察工作，基本查明该区的含水层及地层信息，为水源井钻探工作建立坚实基础。三水厂水源地 含水层与隔水层三水厂水源地位于一水厂水源地以西约 ，相比一水厂水源地，三水厂水源地地层较为完整，钻探揭露各含水层均有水。第四系砂层孔隙含水层，岩性以第四系河流相沉积砂层为主，埋深 ，层厚 ，被泥河湾湖相沉积粘土层分割为多个薄层。据民井调查，水量很小，单井水量均小于 ，水位埋深约 。第三系浅部砂卵砾石孔隙含水层，埋深 ，层厚 ，松散，粘土填充，空间分布呈透镜体状，水量小。长期观测孔对该含水层抽水试验成果见表。采用公式：（）()（）（）第三系玄武岩成岩裂隙含水层，岩性为黑色玄武岩，裂隙发育，埋深 ，层厚 。水文地质勘察孔，对该含水层单独进行一次抽水试验，成果见表。采用公式：()（）（）表 三水厂含水层抽水试验结果孔号含水层名称含水层厚度 水位降低次数水位降深 动水位 涌水量 单位涌水量 渗透系数 影响半径 静止水位埋深 第三系浅部砂卵砾石孔隙含水层 表 三水厂含水层单独抽水试验结果孔号含水层名称含水层厚度 水位降低次数水位降深 动水位 涌水量 单位涌水量 渗透系数 影响半径 静止水位埋深 第三系玄武岩成岩裂隙含水层 表 水文地质勘察孔成井抽水试验结果孔号含水层名称含水层厚度 水位降低次数水位降深 动水位 涌水量 单位涌水量 渗透系数 影响半径 静止水位埋深 第三系玄武岩、砂砾岩裂隙孔隙含水层 第三系砂砾岩孔隙含水层，岩性为红色砂砾岩夹粘土砂砾岩，半胶结，埋深 ，钻探揭露层厚 ，孔隙第 卷第 期地下水 年 月率大，富水性强。水文地质勘察孔成井抽水试验成果见表。采用公式：()（）（）据调查了解，第四系砂层孔隙含水层水量小，水质差，为改善当地取水现状，通过水文地质勘察孔施工，对该含水层进行封闭止水，通过止水效果检验，止水效果合格。综合分析取得成果，判定本区强富水含水层及取水主要目的层为第三系砂砾岩孔隙含水层。本区可采第三系含水层总厚度达 。与一水厂水源地相同，三水厂水源地隔水层同样为第四系粘土层、粉质粘土隔水层，及第三系砂质页岩隔水层。据长期观测孔取芯及土工试验成果、水文地质勘察孔揭露测井成果显示，该区分布多层粘土层及粉质粘土层，累计厚度达 ，为稳定隔水层。水文地质勘察孔施工中揭露，本区第三系玄武岩成岩裂隙含水层与第三系砂砾岩孔隙含水层之间，为层厚 的砂质页岩，为两个含水层之间的稳定隔水层。本区三层含水层之前均存在稳定隔水层，保证了水源地取水水质，有利于取水目的层的水质保护。开采量根据水文地质勘察孔抽水试验成果，第三系玄武岩成岩裂隙含水层单层抽水水量为 ，水位降深 ；第三系玄武岩成岩裂隙含水层与第三系砂砾岩孔隙含水层混合抽水，水量为 ，水位降深 。据此推算，第三系砂砾岩孔隙含水层水井水量可达 以上。地下水质量评价本区对第三系浅部砂卵砾石孔隙含水层进行了取样及水质检测，依据生活饮用水卫生标准（）对检测结果进行了单项指标评价。检测结果显示，该含水层地下水水质优良，各项指标均符合生活饮用水卫生标准（）。另外，在水文地质勘察孔成井抽水实验中，采集了第三系玄武岩、砂砾岩含水层混合水样，进行水质检测，并依据生活饮用水卫生标准（）进行单项指标评价。检测结果显示，该混合水样水质各项指标均符合生活饮用水卫生标准（），整体上与第三系浅部砂卵砾石孔隙含水层水质接近，其中菌落总数、亚硝酸盐含量明显降低。由于本区第三系玄武岩成岩裂隙含水层属微承压含水层，在开采状态下承压水转为层间无压水，故在下一步水源地建设时，设计将第三系玄武岩成岩裂隙含水层封闭止水，将第三系砂砾岩孔隙含水层定为水源地取水目的层。水源地的确定综合评价三水厂水源地，显示该区具有以下优势：（）含水层厚度大，水文地质勘察孔揭露，第三系砂砾岩孔隙含水层总厚度 ，富水性强。（）水量充沛，补给条件好，导水性强，满足单井供水量 的设计要求。（）水质优良，经过对第三系砂砾岩孔隙含水层进行水质检验，其水质明显优于浅层地下水，尤其含氟量的合格，可大幅改善地区饮水质量。（）经过对该区的水文地质勘察工作，基本查明该区的含水层及地层信息，为水源井钻探工作建立坚实基础。结论及建议 结论（）水源地取水目的层水力坡度的计算上，由于勘察工作布置钻探工作量有限，获取第三系含水层水位数据不足，故选取水文地质勘察孔稳定水位 为起始点，水位标高 ，桑干河水位下 为第三系含水层水位落差比较点，水位标高 。两点水平距 ，水位落差 ，经计算，水力坡度为 ，由于受人工开采影响，此水力坡度并非地下水自然坡度。（）水文地质勘察成果显示，依靠成熟的钻探技术手段，制定科学的取水计划，对两个水源地地下水进行开发利用，合并单日供水能力满足设计要求。根据抽水试验成果，水源地可满足一水厂 、三水厂 的设计供水能力。据以往水质资料显示，阳原盆地第四系浅层地下水存在氟化物超标现象，局部地区总大肠菌群及重金属含量超标。本次勘察成果显示第三系砂砾岩孔隙含水层地下水，各项指标均符合生活饮用水卫生标准（），并且取水目的层之上存在稳定隔水层，利于取水目的层的水质保护，可作为永久性水源地规划使用。建议本研究初步对河北省阳原县县城饮用水水源地进行了综合评价研究，在今后的相关工作中，拟提出如下建议：（）开展范围更广、精度更高的区域水文地质勘察工作，完善区域地质、水文地质资料，为今后的水文地质工作及地下水合理开发利用提供依据。（）建议在全县普及地质、水文地质科学知识，尤其对泥河湾湖相沉积地层及含水层形成基本认识，并今后的水井钻探施工中，采用对第四系含水层封闭止水的技术手段，并在全县推广，以改善水质较差的取水现状。（）建立饮用水水源地环境保护机制，加强监督管理，清查污染源，保障供水安全。参考文献陈荣 东江湖流域水质变化趋势分析与水质评价 长沙：中南林业科技大学 郑丙辉，付青，刘琰 中国城市饮用水源地环境问题与对策环境保护 （）：中华人民共和国生态环境部 饮用水水源保护区划分技术规范 北京：中国环境出版社 中华人民共和国水利部 中发（）号 中共中央国务院关于加快水利改革发展的决定 北京：中国水利水电出版社 杨红卫，王晓燕，李萍，等 基于集对分析理论的南京饮用水水源地水质评价 水电能源科学 （）：宋美华 山东省代表水库水生态综合评价研究 济南：山东大学 张秀菊，郝梦茹，罗柏明 河流型水源地安全评价及供水风险研究 人民黄河 （）：崔真真，谭红武，杜强 流域生态需水研究综述 首都师范大学学报（自然科学版）（）：陈瑾 集中式地下饮用水水源地评估研究 长春：吉林大学刘博 城镇地下水水源地安全评价方法及应用 长春：吉林大学 第 卷第 期地下水 年 月