新蔡县城市应急水源地评价

2020年5月第42卷第3期
地下水
Ground water
May . ,2020
Vol . 42 NO . 3
D O I ：10. 19807/j . cnki . D X S . 2020 -03 -034
新蔡县城市应急水源地评价
涂良权
(河南省地质矿产勘查开发局第二地质勘查院，河南郑州450018)
[摘要]新蔡县城市应急水源地是新蔡县城市地质调查的重要组成部分，对提高新蔡县在特枯年、连续干旱
年以及水污染事件突发时的危机应对能力发挥重要作用。

本文选取应急水源地为研究区，通过分析水源地的水文地 质条件，评价水源地地下水开发保障能力。

研究表明，水源地中深层地下水丰富，水质良好；经计算求得可开采量为
1.78 x 104 m 3/d ;规划开采井9 3艮，东西向分二排布设，梅花状交错分布，丼深为300 m ,单井出水量1 800 m 3/d ,总开 采量为1.62 x 104 m 3/d ;水源地以1.62 x 104 m 3/d 的开采量开采中深层地下水，100 d 后水位下降速度迅速减小，400 d 时水位下降速率0.005 m /a ,趋于稳定，水源地的开采量在设计的开采年限内有保障。

[关键词]城市地质；应急水源地；分析评价[中图分类号]P 641.75
[文献标识码]A
[文章编号]丨004 - 1184(2020)03 -0091 -03
estimate of urban emergency water source in xincai county
TU Liang - quan
(the second geological exploration institute of henan provincial bureau of geology and mineral exploration and develop ­ment , zhengzhou henan 450018 , China )
Abstract ： In urban emergency water source of xincai county i s an important part of the urban geological survey of xincai county , which plays an important role in improving the crisis response ability of xincai county in the case of drought and water pollution incidents . In this paper , the emergency water source i s selected as the research area , and the groundwater develop ­ment capacity of the water source i s evaluated by analyzing the hydrogeological conditions of the water source . The research shows that the deep groundwater i s abundant and the water quality i s good ； By calculation , the recoverable amount i s 1.78 x l 〇4 m 3/d ；Nine Wells are planned for production , with two rows in the east - west direction and interlaced distribution in the form of plum blossoms . The depth of the well i s 300 m , the water output of a single well i s 1 800 m 3/d , and the total produc ­tion i s 1.62 x l 〇4 m 3/d ；In the water source area , 1.62 x l 〇4 m V d i s used t o extract the deep groundwater . After 1 O O d ，the water level decreases rapidly , and at 400 d , the water level decreases a t 0. 005 m /a , which tends t o be stable . The amount of water source area i s guaranteed within the designed mining l i f e .
Key words ： urban geological ；emergency water source ；analysis estimate 水赋存提供了良好的空间。

地下水类型主要为松散岩类孔
隙水，赋存于粉细砂、中砂、粗砂和砾砂中。

埋深〇〜50 m 划 分为浅层地下水，50〜300 m 为中深层地下水。

应急水源地浅层地下水含水层（组）由上更新统冲湖积相 (Q p /1)细砂、粉细砂组成。

颗粒细，富水性中等，是农业用水 的主要水源，受农业污染影响，不能作为生活饮用水水源。

中深层地T 水含水层由中更新统冲洪积层（<?P 2"l +p l )和 下更新统冰水沉积层（Q P | w )细砂、中砂、粗砂及砂砾层组 成，富水性中等，含水砂层顶板埋深在50 ~ 57 m 之间，单层 砂层厚度约0.4-42.5 m 之间，含水层单层厚度由北向南厚 度逐渐相对均匀，层数不变，含水层均为8层；由西向东单层 厚度逐渐变厚，层数减少，含水层西部7层，东部4层。

含水 层总厚度69.5 ~丨15. 5 m ,单井出水量1 060. 86 ~2 400. 00 m 3/d 〇
中深层地下水水化学类型为H C 03 -C a • N a (N a ■ C a )
[收稿日期]2019-11-15
[基金项目]河南省国土资源厅2016年度基础性地质环境调查项目：“河南省新蔡县城市地质调查”（2015 -2077 -5) [作者简介]涂良权（1978-)，男，江西峡江人，高级工程师，主要从事环境地质调查、地质灾害防治、矿山环境恢复治
理及地下水水资源评价等工作。

新蔡县城市地质调查是河南省国土资源厅2016年度开展 的基础性地质调查项目，目的是査明新蔡县城市地质环境条件
和主要环境地质问题，获取城市规划、建设和管理所需要的地 质资料，规避城市地质安全风险，为城市资源、环境、生态合理 开发利用与保护提供地学依据[1]。

城市应急水源地规划是城 市地质调查重要组成部分[2_3],通过区域水文地质条件、地下 水开采现状调查和地下水资源评价工作，进行城市应急地下水 水源地论证，为城市提供可供可开发的应急地下水水源地，以 提高新蔡县在特枯年、连续干旱年及水污染事件突发时的危机 应对能力。

应急水源地规划在新蔡县西北大朱庄、孟塘一带， 本文选取应急水源地为研究区，通过分析水源地的水文地质条 件，评价水源地地下水开发保障能力。

1研究区水文地质条件
研究区属洪河冲湖积平原，第四系覆盖层较厚，为地下
91
第42卷第3期地下水2020年5月
型，局部为H C03-C a型、H C03-C a .Na •M g型水，矿化度 195.4 ~ 402.6 m g/L〇
应急水源地地形平坦，中深层地下水以径流补给为主；地下水径流方向自西北向东南径流，与地形坡度一致；地下 水水位约18 m,排泄方式以开采排泄为主。

2应急水源地规划开采方案
2.1水源地可开采量
研究区中深层地下水和浅层地下水之间有较厚的粉质粘 土层相隔，中深层地下水与上层浅层地下水力联系微弱，主要接受上游地段的地下径流补给中深层地下水。

中深层地 下水资源主要以夺取外围水及静储量为主，求取地下水径流 量概算可开采量[4-6]。

按式1计算地下水径流量，求得可开 采量为 1.78 x I04m3/d。

Q«=B-T-I(1)
式中：Q g为地下水径流量（m3/d) ;B为计算断面宽度 (m) ;T为含水层平均导水系数（m V d) ;I为平均水力坡度。

表1水源地中深层地下水可开采量计算结果
水力坡度长度/m T导水系数/m2/d单日流量/m3/d
0.006 68 350322.95 1.78 x104
2.2布井方案
根据水文地质条件、用水需求量以及参考集中式开采井 井距布置和相邻水源地井距，优选后设计开采方案如下。

开采井呈东西向分二排布设，开采井水平间距8〇〇 ~900 m,垂直间距935 m左右，共9眼，为梅花状交错分布，井深 300 m,取水层位50 ~ 300 m,50 m以上止水；单井出水量 1 800 m3/d,总开采量为 1.62 x104m3/d。

水源地可开采量为1.78 x104m3/d,设计应急水源地下 水开采量1.62 x104m3/d,设计量略小于可开采量。

水源地 在开采过程是水位下降，水力坡度加大，浅层地下水可越流 补给中深层地下水，水源地开采程度保障程度将更大，水源 地的开采量在设计开采年限内是有保障的。

在紧急情况下启用应急水源地，开采井9眼，日总取水量 1.62 x l O4m V d。

目前，新蔡县城区人口约为30万，按城市 生活用水85L/人•d计，城区居民生活需水量约为2.55 x 104m3/d。

应急水源地尚未进行大规模开发利用，中深层地下水径流补给条件好，可作为城市生活用水应急水源地，解决特殊时期63.53%城区人口的生活用水需求，与新蔡县已 有的梁庄水源地互补，保障全县紧急情况下生活用水需求。

3应急水源地可靠性分析
3.1水源地因开采而引起的降深计算
水源地处于洪河冲湖积平原，含水层岩性为细砂、中砂、粗砂及砂砾层。

含水砂层顶板埋深在49 ~ 51 m之间，单层 砂层厚度约0.4 ~ 42.5 m之间，多在10 ~ 15 m左右，赋存孔 隙水，视为无限含水层；隔水顶板为上、中更新统粉质粘土 层，分布稳定，厚度21 ~57 m，浅层与中深层地下水水力联系 微弱。

因此，将其概化为无限均质承压含水层，不考虑两者 的越流补给。

根据概化条件，采用无限含水层承压水泰斯井 流公式（2)，利用计算机分别计算有关观察点因水源地开采 而引起的降深[7]。

S=為摩）(2)
式中：u=£?a= T/u;s为观测井降深（m)Q为抽水井流量（m3) ;T为含水层导水系数（m3/d) ;\为含水层弹性释水系数；W(U)为泰斯井函数；r为观测井与抽水井的距离 (m) ;t为抽水时间（d)
3.2计算参数选取
计算时需要的主要参数有导水系数和弹性释水系数等，采用应急水源地抽水试验所求参数（表2)。

表2计算选取的参数
含水层厚度M/m导水系数T/m2/d弹性释水系数t^ArT1 109.80322.950.000 044 5
3.3水源地因开采而引起的降深
根据式2,利用计算机分别计算有关观察点因水源地开 采而引起的降深（表3)。

由水位预测结果可知，水源地以 1.62 x104m3/d的开采量开采中深层地下水，100d后水位 下降速度迅速减小,400 d时水位下降速率0.005 m/a，趋于 稳定，地下水由非稳定状态转为稳定状态，水位降深与抽水 时间无关。

开采条件下地下水位趋于稳定后，最大水位降深18.09 m，不及静水位到底板的1/5。

表3 应急水源地水位预测一览表
开采天数125102050100150200250300350400
S01总降深 6. 898. 129.7410.9612.1913. 8115.0415.7516.2616.6616.9817.2517.49 S02总降深7.418.6410.2611.4812.7114. 3315.5616.2816.7817. 1817.5017.7718.01 S03总降深7. 198.4210.0411.2712.4914. 1215.3416.0616.5716.9617.2917.5617.79 S04总降深 6.307.539. 1510.3811.6013.2214.4515. 1715.6816.0716.3916.6716.90 S05总降深 6.697.919.5310. 7611.9913. 6114.8315.5516.0616.4516.7817.0517.29 S06总降深7.418.6410. 2611.4912.7114. 3315.5616. 2816.7917.1817.5017.7818.01 S07总降深7.498.7210.3411.5712.7914.4115.6416.3616. 8717.2617.5817.8618.09 S08总降深7.018.239.8511.0812.3113.9315.1515. 8716.3816.7717. 1017. 3717.61 S09总降深 5.997.228. 8410.0711.2912.9114.1414. 8615.3715.7616.0816.3616.59 S07年均降深 1.2260. 5400.2450. 1230.0540.0250.0140.0100.0080.0060.0050.005由计算结果推算，水源地开采所引起的水位降落漏斗范 围较小，中心水位降深较小。

降落漏斗中心最大水位降深92
第42卷第3期地下水2020年5月
18.09 m。

经调查，自然情况下水源地范围内中深层地下水 水位埋深在18.5 ~20.80 m,开采后水位埋深一般34 m左 右，这样的水位埋深影响甚微。

开采时间（《〇
图I应急水源地开采布井方案水位预测降深历时曲线图综上所述，在拟建应急水源地以1.62 x l O4m3/d的开采 量开采的过程中，水位的下降状况是可以接受的，且不会引 起明显的环境地质问题。

4结语
(1)城市应急水源地规划是城市地质调查重要组成部 分，规划的应急地下水水源地可提高新蔡县在特枯年、连续 干旱年及水污染事件突发时的危机应对能力。

;〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇
(上接第28页）
480 m2,超标范围在研究区范围内，距离研究区下游边界丨40 m;在泄漏发生后403 d时，污染物S042_污染晕中心点的浓 度降至250 m g/L(矣250 m g/L)此时污染晕中心点的污染风 险等级为中等风险；在1 〇〇〇d时污染晕中心点的浓度降至 70 m g/L(矣150 m g/L),此时污染晕中心点的污染风险等级 为较低风险；泄漏至10 950天时以2 m g/L等浓度线为外边 界的污染物迁移距离为1 290 m,最高浓度2.5 m g/L(名50 m g/L)，此时整个厂址模拟区的污染风险等级均为低风险，且 其范围为26 799 m2,无超标范围，污染晕距保护目标唐村民 井最近距离为290 m。

可见在整个模拟期内，厂址附近的所 有保护目标均处在低风险内。

图4 S O，—污染物泄漏1000 d后平面浓度分布图
1
图5 S042_污染物泄漏10 950 d后平面浓度分布图
(2)经计算求得应急水源地可开采量为1. 78 x 104 m3/d,规划开采量为1.62 x l O4m V d,设计量小于可开采量，
水源地的开采量在设计的开采年限内有保障。

(3) 水源地以1.62 x104m3/d的开采量开采中深层地下 水，100 d后水位下降速度迅速减小，400 d时水位下降速率
0.005 m/a，趋于稳定，地下水位下降不会诱发环境问题。

参考文献
[1]杨冬铭.城市地质调查工作中的水文调查分析[J] :750 -751.
[2]卜华，孙英波.山东省重点城市应急供水水源地研究[J].水文
地质工程地质.2008(06) :42 -45.
[3]王少龙.地下水应急水源地的选取一以合肥市为例[J].安徽地
质.2014(02) :139 - 142.
[4]汪名鹏，韩光海.城市规划区地下水资源与环境地质问题浅析
[J].地下水.2008.30(5) :37 -40.
[5]闫宗平，赵英，刘剑.川西高原集中式饮用水源地水质现状与水
质安全评价的结论与对策[•!].鲁东大学学报（自然科学版）.
2019.35(2) ：143 -149.
[6]康卫东，王润兰.水源地勘察评价分类体系的构建及其意义
[J].地下水.2006.28(1) :23 -25,32.
[7]董少峰.开封市地下应急供水水源地建设问题及对策[J].环境
与发展.2019. 31(8) :217 -219.
o o o o o o o o o o o o o c o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o c o o o o o o c e o o t x 采取防渗混凝土措施，正常情况下，监测井中s o42_污染
物浓度最大值为2. 19 m g/L，远远小于50 m g/L,厂址研究区
及其附近的所有保护目标均处在低风险范围内。

4结语
(1) 地下水污染风险评价基于过程模拟法，该方法既可 以描述地下水污染物的迁移转化过程，又可以估计污染物的
时空分布情况，通过模拟结果可以看出，厂址模拟区不同时
刻时间所对应s o42_污染的迁移及其污染物浓度分布情况。

(2)在研究与设计采取的地下水防治措施条件下，正常 工况防渗完好模拟情况下研究区废水池中污染物的渗漏不
会对保护目标的地下水产生高污染风险；但在非正常工况防
渗破损情况下研究区污染物的泄漏会在短时间内会对厂址
范围内地下水污染产生高风险。

(3)对于该热电厂地下水污染风险评价，根据其实际测 量的最大污染物浓度，在采取防渗措施的条件下，厂址及其
下游的保护目标的地下水污染风险等级均为低风险。

(4)根据该热电厂的研究评价，得出模糊综合评价法与 过程模拟法可以配合数值法对地下水污染风险进行评价，对
以后工程的实施有借鉴作用。

参考文献
[1]田华.基于过程的地下水污染风险评价-以滦河三角洲为例
[D].西安科技大学.2011.
[2]张鑫.基于过程模拟法的地下水污染风险评价[D].吉林大学.
2014.
[3]叶尔肯•巴合提汉.基于过程模拟理论的地下水污染风险研究
[J].水利科技与经济.2015. 21(6) :81 -82.
[4]寇文杰，陈忠荣，林健.不同垃圾场地类型地下水污染风险评
价[J].人民黄河.2013. 35(1) :42 -44.
[5]洪梅，张博，李卉，等.生活垃圾填埋场对地下水污染的风险
评价一以北京北天堂垃圾填埋场为例[J].环境污染与防治.
2011.33(3)：88 -91.
93。