晋北某县热电厂基建期及试生产期供水可行性研究

2014-06-06祝应宏

山西建筑 2014年16期

祝应宏

(华北有色工程勘察院有限公司水文公司，河北石家庄 050021)

1 概述

山西省晋北某县拟建热电厂，拟引用黄河水作为生产和生活用水水源，引黄工程预计引到厂内正常使用，至少尚需2年时间，建设方拟在厂址附近就近寻找水源地，论证是否可解决基建期生产和生活用水的需要。基建期18个月左右，需水量400 m3/h，按每天使用20 h规划，基建期合计需水量约8 000 m3/d;热电厂投产后黄河水引来之前试生产需水量10 400 m3/d。为解决基建和试生产期生产生活用水，本文对当地地下水，主要是河谷阶地地下水的资源现状进行了分析研究，并提出建议。

2 地质与水文地质

2.1 地质

该县第四系黄土分布面积较广，地层产状较平缓，致使基岩露头的地层少且不完整，根据基岩露头和钻孔揭露的地层资料由老到新为:1)古生界(Pz)。古生界地层主要有寒武系中、上统(∈2+3)，奥陶系下、中统(O1+2)，石炭系中、上统(C)和二叠系(P)，石炭、二叠系埋深115 m～188 m，厚度135 m～336 m，奥陶系马家沟组灰岩埋深250 m～524 m，揭露厚度200 m～300 m。2)中生界(Mz)。侏罗系(J):包括大同组(J1)和云岗组(J2)，大同组的岩性为灰白及浅灰色中粗砂岩、细砂岩、灰黑色粉砂岩、砂质页岩及煤层，大同组总厚度210 m。云岗组岩性为灰白色粗砂岩及紫、紫红、灰绿色砂岩、粉砂岩及砂质页岩。云岗组厚度120 m。侏罗系总厚度为330 m。白垩系(K):该系地层在县内广泛出露，其岩性为灰白色含砾粗砂岩、紫红色灰绿色砂质泥岩及粉细砂岩。底部夹有两层玄武岩。总厚度850 m。3)新生界(Kz)。下第三系(E):火山喷发的玄武岩，灰紫、紫褐色，有气孔构造，致密块状，厚度250 m。新第三系地层岩性为钙质胶结的砾岩层，致密坚硬。31.90 m～61.80 m，厚度4.40 m～26.30 m。下伏二叠系泥岩、砂质泥岩。第四系(Q):a.下更新统(Q1)。棕黄色粉细砂，含少量砾石，夹薄层粘土层。出露厚度6 m～8 m。b.中更新统(Q2)。统称离石黄土，岩性为微红色粉质粘土、粉土，夹砂砾石透镜体，出露厚度10 m。c.上更新统(Q3)。县境内广泛分布，统称马兰黄土，岩性为灰黄色粉土夹砂砾石层，砾石成分大部为玄武岩，砾径一般1 cm～5 cm，个别大者近1 m，有的砾石层呈半胶结状态。上更新统黄土层总厚度15 m～30 m。d.全新统(Q4)。分布河谷及阶地。岩性为土黄色粉土、粉质粘土及砂砾石层，砾石分选性较好，颗粒较均匀，磨圆度较好，呈滚圆状。

2.2 水文地质

河谷阶地孔隙水含水岩组。河谷阶地宽度1 500 m～2 000 m，厚度6.63 m～15.08 m，岩性上部为粉土，下部为粉质粘土夹砾石层透镜体，地下水位埋深0.7 m～9.2 m，河漫滩小于2 m，一级阶地2 m～4 m，二级阶地大于4 m。对位于河漫滩的4个勘探孔作抽水试验:单井出水量227.49 m3/d～530.76 m3/d，单位涌水量q=4.42 m3/(h·m)～5.68 m3/(h·m)，渗透系数K=5.60 m/d～20.96 m/d。地下水主要靠大气降水入渗补给，其次为黄土丘陵区地下水侧向补给，排泄于河;洪水期地表水有短时间补给地下水，20世纪80年代以来由于降水量的减少，水位呈下降趋势。水位年变幅0.1 m～2.0 m。每年5月～6月份水位都低，7月份以后开始上升。1983年～2002年二级阶地水位下降1.2 m，平均年降幅0.06 m。水质较好，pH值7.5～8.2，矿化度一般小于0.5 g/L，总硬度90 mg/L～324 mg/L，HCO3-Ca·Mg型水。第三系玄武岩裂隙水含水岩组。分布在县西北，出露标高1 600 m以上，厚度200 m～300 m，裂隙不甚发育，加之是多次喷发使各层间为致密块状玄武岩及风化层，因此玄武岩整体富水性较差，以前仅有小股泉水，其流量0.4 m3/h～3.6 m3/h，在下伏白垩系接触面上的低凹处有时泉水流量稍大。主要接受大气降水补给，以泉或潜流形式流出地表，补给排泄于第四系地下水。水质好，pH值7.0，总硬度161.46 mg/L，HCO3-Ca·Mg型水。侏罗、白垩系碎屑岩裂隙水含水岩组。1)白垩系碎屑岩裂隙水含水岩组。白垩系地层分布较广，总厚度达800余米，但由于以泥岩为主，所夹砂岩多为泥质胶结，裂隙不发育，地层产状较平缓，垂直补给条件差，整体看富水性差。单位涌水量q=0.000 96 m3/(h·m)，实际为非含水层。水质较差，pH值7.3，总硬度704.16 mg/L，为Cl·SO4-Ca·K+Na型水。2)侏罗系碎屑岩裂隙水含水岩组。侏罗系地层出露于本县东部，总厚度约330 m，中下部有多层灰白色砂岩，有的为中粗砂岩，为本系主要含水层，由于东部煤矿采煤排水，造成大范围水位下降，据前人调查的22个煤矿，除两个矿无水外，其他矿坑排水量为8 m3/d～150 m3/d。地下水多为HCO3-Ca·Mg型水，水质尚好，部分地段水质较差。二叠系碎屑岩裂隙水含水岩组出露于东南部，地层总厚度150 m～368 m，岩性为砂页岩互层，其中砂岩为含水层，一般裂隙不发育，富水性较差。据钻孔抽水试验，单位涌水量q=0.005 m3/(h·m)～0.70 m3/(h·m)，渗透系数K=0.18 m/d～0.33 m/d，属弱富水性。水质较好，为HCO3-Ca·Mg型水。寒武、奥陶系碳酸盐岩岩溶水含水岩组。该县南部位于神头泉域的东北角。神头泉域的面积不到全县面积的1/2。

据钻孔资料，单位涌水量q=0.934 L/(s·m)，主要含水层为奥陶系中统下马家沟组(O2x)、下统冶里组(O1l)，其次为中统上马家沟组及寒武系上统。水质为HCO3-Ca·Mg型水，矿化度0.35 g/L～0.45 g/L，pH值7.33～8.43。2005年，2010年前人在此区域做过找水工作，并施工两口岩溶供水井，奥陶系马家沟组灰岩埋深250 m～524 m，揭露厚度200 m～300 m，单井涌水量50 m3/h，水位降深38 m，单位涌水量1.3 m3/(h·m)。

3 水源地可行性分析

地下水主要靠大气降水入渗补给，其次为黄土丘陵区地下水侧向补给，排泄于河;洪水期地表水有短时间补给地下水，80年代以来由于降水量的减少和开采量增加，水位呈下降趋势。水位年变幅0.1 m～2.0 m。每年5月～6月份水位最低，7月份以后开始上升。1983年～2002年二级阶地水位下降1.2 m，平均年降幅0.06 m。地下水水质较好，pH值7.5～8.2，矿化度一般小于0.5 g/L，总硬度90 mg/L ～324 mg/L，HCO3-Ca·Mg型水。

根据2007年水资源调查评价资料，对河谷阶地区地下水资源量:采用地下水补给量法计算出1980年～2005年年平均地下水资源量为772万m3，其中降水入渗补给量320万m3，南北两岸侧向补给量452万m3(南岸198万m3和北岸254万m3;采用排泄量法计算地下水资源量为662.1万m3，其中河谷阶地蒸发量118万m3，潜流量32.22万 m3，基流量44.88万 m3，开采消耗量467万m3。河谷阶地区地下水年开采量(包括农业、工业、城镇生活等用水)576.34万m3，净耗水量467万m3(见表1)。从十里河阶地区地下水资源量和开采量分析，按全部年开采576.34万m3，剩余资源量仅有85.5万m3。但是，考虑可重复利用部分，还有可利用109.4万m3。如果考虑动用小部分净储量，还可以减少蒸发量(考虑减少50%)，可激发约60万m3，故可开采资源量约255万m3(698.36 m3/d)，较需水量还差1 000 m3/d～3 400 m3/d。因此，对于河阶地区水资源量方面而言，要增开用水量8 000 m3/d～10 400 m3/d的水源地，确实地下水资源量不能满足要求。