田振軍

（太原市建筑設(shè)計(jì)研究院 山西太原 030001）

0 前言

沁水縣隸屬晉城市，多年來一直以龍港鎮(zhèn)西石堂萬慶元截潛流水源地作為沁水縣城居民生活飲用水水源之一，設(shè)計(jì)流量為55m3/h，該水源地為一、二級保護(hù)區(qū)。后隨著沁水縣城西擴(kuò)延伸，陽翼高速公路的修建，需穿越萬慶元截潛流水源地的一、二級保護(hù)區(qū)，致使該水源地保護(hù)受到影響，對該水源地造成潛在污染，縣城居民的用水安全受到威脅。為避免因供水水源受到污染造成重大供水安全事故，需尋找新的水源地。

1 水源地確定

經(jīng)山西省地質(zhì)工程勘察院進(jìn)行的水文地質(zhì)勘探工作，選擇在沁水縣龍港鎮(zhèn)梁莊村南王關(guān)東南杏河支流吳家溝河谷內(nèi)擬建截潛流水源地工程，作為萬慶元截潛流水源的替代水源。該水源地位于現(xiàn)狀萬慶元截潛流工程西南方向約1km處。截潛流工程適用于山間河谷基（底）巖性相對不透水、河道坡度較平緩、河谷松散巖類砂礫石沉積層厚、富水性較好、滲透系數(shù)大的河段。該地段具有適宜的條件。

（1）吳家溝河谷基底地層相對不透水，通過對截潛流供水工程地質(zhì)條件及水文地質(zhì)條件野外實(shí)測研究分析，河谷長約8km，匯水面積約46.5km2，屬于杏河支流，通稱為吳家溝河谷。吳家溝河谷基底地層為二迭系上石盒子組黃綠色泥巖夾砂巖互層狀分布，泥巖、泥質(zhì)砂巖為隔水層，河谷基底上部沉積、堆積3～10m第四系全新統(tǒng)沖洪積砂礫石、粗砂砂礫石松散巖類地層，河谷寬5～60m，邊山兩側(cè)山區(qū)，出露地層為二迭系上石盒子組及石千峰組碎屑巖，地層傾角5°～15°。受沁水向斜影響，區(qū)內(nèi)構(gòu)造斷裂不太發(fā)育，只見南王關(guān)上游邊山東側(cè)一條近南北向正斷層，斷距0.5m。流域內(nèi)為太行山林區(qū)，松柏成林，植被發(fā)育，山區(qū)多為基巖裸露，黃土覆蓋呈另星，水土流失少，山區(qū)分布南坪碎屑巖裂隙下降泉，吉家下降泉，東溝下降泉及分水嶺石腰溝下降泉，這些裂隙下降泉的側(cè)向補(bǔ)給為吳家溝地表清水徑流奠定了基礎(chǔ)，降雨入滲補(bǔ)給量，地質(zhì)環(huán)境條件優(yōu)良，形成吳家溝地表徑流清澈透明及常年不斷流的特點(diǎn)，實(shí)側(cè)地表徑流量77m3/h。

（2）吳家溝河道平緩，坡度小，寬度適中，是修建截潛流供水工程的基礎(chǔ)條件，吳家溝村—南坪村河谷地面坡度5°～10°，南坪村—南王關(guān)河段地面坡度3°～8°，一般截潛流工程壩址建設(shè)在小于10°較適宜，可增加上游匯水面積及儲存水資源量。

（3）吳家溝河谷松散巖類地層沉積厚度大，根據(jù)《沁水縣城水源南王關(guān)截潛流供水工程水文地質(zhì)勘查報(bào)告》在南王關(guān)電法勘探Ⅰ、Ⅱ剖面松散層砂礫石、粗砂夾礫石地層厚度3～8.5m，基巖風(fēng)化殼厚度2～3m，含水介質(zhì)粗砂礫石質(zhì)地較純，含泥土少，透水性富水性好，為地表水潛流儲存提供還原過濾空間，單井涌水量55m3/h。一般在河道內(nèi)，沉積淤積（1～3m）砂礫石層擬建截潛流工程，供水意義不佳，厚度4～10m供水意義最佳。

（4）根據(jù)本項(xiàng)目吳家溝中斷東溝民井抽水試驗(yàn)，松散巖類粗砂礫石孔隙潛水計(jì)算的滲透系數(shù)K=10.8m/d。南王關(guān)截潛流工程擬設(shè)為一眼大口井時，設(shè)s=2m時，滲透系數(shù)k=24.61m/d。s=5m時，滲透系數(shù)k=45.29m/d，所以擬建截潛流工程滲透系數(shù)范圍值應(yīng)在10-50m/d之間最佳。

2 水資源評價

根據(jù)山西省地質(zhì)工程勘察院編制的《沁水縣城水源南王關(guān)截潛流供水工程水文地質(zhì)勘查報(bào)告》，該水源地水資源評價結(jié)果如下：

（1）地表水資源評價：2004-2015年11年期間采用三角堰六次實(shí)測吳家溝河谷地表水平均徑流量為77.78m3/h。斷面法測流量88m3/h。

（2）地下水資源評價（天然補(bǔ)給資源）：①降水入滲補(bǔ)給量6135m3/d。②地下徑流模數(shù)法求得地下水徑流量7192m3/d。③邊山側(cè)向補(bǔ)給量928m3/d。④開采量：吳家溝人畜吃水開采量約100m3/d。

（3）可開采資源保障程度：山丘區(qū)地下水天然補(bǔ)給資源為4889m3/d。吳家溝南王關(guān)段截潛流供水工程取水量1320m3/d，占天然補(bǔ)給資源量的27%，是有保障的。

3 水質(zhì)評價

（1）地表水質(zhì)量評價：按照（GB383—2002）標(biāo)準(zhǔn)，由“國土資源太原礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心”化驗(yàn)分析單項(xiàng)水化學(xué)元素指標(biāo)25項(xiàng)，評價結(jié)果“良好（Ⅰ）類”。

（2）地下水質(zhì)量評價：按照（GB14848—93）標(biāo)準(zhǔn)，檢測中心分析單項(xiàng)水化學(xué)元素25項(xiàng)，評價結(jié)果“良好（Ⅰ）類”。

4 允許開采量

南王關(guān)河谷截潛流供水工程設(shè)計(jì)按I物探電法勘探剖面擬建，截潛流工程橫跨于河道全斷面，根據(jù)電法勘探資料及野外水文地質(zhì)踏勘資料，采用大口井潛水完整井流公式來分析截潛流供水工程的涌水量，再結(jié)合水文地質(zhì)勘查報(bào)告抽水試驗(yàn)資料分析預(yù)測截潛流取水量。

潛水完整井流公式：

K=0.733Q（logR-logr）（/2H-S）S

式中：R-影響半徑（m）；Q-涌水量（m3/d）；r-鉆孔半徑（m）；H-水柱高度（m）；S-降深（m）；K-滲透系數(shù)（m/d）。

已知：H=9m，r=5m，R=60m，K=24.61m/d，S=2m，代入公式求得 Q=995m3/d，沁水縣城水源南王關(guān)截潛流供水工程壩址降深與涌水量關(guān)系見表1。

表1 南王關(guān)截潛流供水工程壩址降深與涌水量關(guān)系

經(jīng)過計(jì)算，南王關(guān)段河道擬建截潛流供水工程涌水量55m3/h（1320m3/d）是有保證的，計(jì)算的水文地質(zhì)參數(shù)滲透系數(shù)符合《供水水文地質(zhì)勘察規(guī)范》（GB50027—2001）要求。

5 結(jié)論

通過水文地質(zhì)條件、水資源評價、水質(zhì)評價和允許開采量等多個角度，證明位于現(xiàn)狀萬慶元截潛流工程西南方向約1km處的新水源地可作為替代水源。