第四节 供水水源的选择

为了选择较好的水源,可跨村、镇、行政区,从区域水资源的角度进行选择。有多个水源可供选择时,应通过技术经济比较确定,并优先选择技术条件好、工程投资低、运行成本低和管理方便的水源。水源水质和水量的可靠性是水源选择的关键。选择水源时应考虑与取水工程有关的其他各种条件,如当地的水文、水文地质、工程地质、地形、卫生、施工等方面的条件。正确地选择供水水源,必须根据供水对象对水质、水量的要求,对所在地区的水资源状况进行认真的勘察、研究。

一、供水水源的特点

供水水源可分为地表水源和地下水源两大类。地表水源包括江河、湖泊、水库和海水等。地下水源包括上层滞水、潜水、承压水、裂隙水、岩溶水和泉水等。

1.地表水源

地表水源在供水中占据十分重要的地位,其供水特点主要有:

(1)地表水源流量较大,总溶解固体含量较低,硬度一般较小,常能满足大量用水的需要,因此,城市、工业企业常利用地表水作为供水水源,尤其是我国华东、中南、西南地区,河网发达,以地表水作为供水水源的城市、村镇、工业企业更为普遍。

(2)时空分布不均,受季节影响大。

(3)保护能力差,很容易受污染。

(4)泥沙和悬浮物含量较高,常需净化处理后才能使用。

(5)取水条件及取水构筑物一般比较复杂。

2.地下水源

在我国北方城市供水中,地下水源占据重要地位,其供水特点表现为:

(1)时空分布变化较小,受季节影响相对较弱,动态变化小。

(2)地下水由于经过土石层的天然过滤,水质透明无色,一般不需要过滤。

(3)地下水源,尤其是深层地下水源不易受到地表污染物的污染,适合作为生活饮用水的水源。与地表水相比,循环交替慢,更新时间长,一旦污染,很难靠自然条件实现水质恢复,即使在人工治理条件下,水质恢复所需要的时间相当长。

(4)地下水温度一般较低,受外界气候的影响很小,年变幅很小,特别适宜作为工业的冷却水源。

(5)地下水的取水条件及取水构筑物比较简单,施工成本低,便于施工和运行管理。

(6)取水构筑物可靠近用水户,输水管道较短,运行管理和使用均较方便。

(7)地下水一般含盐量较高,水的硬度高,在水质方面有时不能满足某些部门的用水要求。

(8)地下水的水量一般不如地表水丰富充沛,有些情况下不能满足某些部门的需水量要求。

(9)地下水储存于地表以下,使水资源评价难度大,勘察工作量大,对于规模较大的地下水取水工程需要较长的时间进行水文地质勘察。

二、水源选择的一般原则

由于村镇在地理位置、气候特征等方面相差悬殊,并且水源类型多、水源水质差异大,在进行水源选择时应结合村镇水源特点考虑以下几个方面。

1.水质良好,水量充沛,便于卫生防护及管理

对于水源水质良好而言,应根据《地面水环境质量标准》(GB 3838—2002)判别水源水质优劣及是否符合要求。作为生活饮用水水源,其水质要符合《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)中有关水源水质的Ⅲ类水域质量标准,乡镇企业生产用水的水源水质还应根据各种生产工艺要求而定,并符合标准规定的Ⅳ类水域水质标准。

采用地下水作为饮水水源,应有确切的水文、地质资料。若无确切的水文、地质资料,可根据本区域其他已建地下水工程来估算来水量,取水量必须小于允许开采量,严禁盲目开采。天然河流(无坝取水)的取水量应不大于该河流枯水期的可取水量。当无坝取水时,河流枯水期可取水量的大小应根据河流的水深、宽度、流速、流向和河床地形因素并结合取水构筑物形式来确定,一般情况下可取水源占枯水流量的15%~25%,当取水量占枯水量的百分比较大时,则应对取水量作充分论证。水库的取水量应与农田灌溉相结合考虑,并通过水量平衡分析,确定在设计枯水量保证率的条件下能否满足供水与灌溉的要求,若不能同时满足则需分清主次,采取相应措施解决供水与灌溉之间的矛盾。

2.符合卫生要求的地下水应优先作为饮用水水源

一般情况下,采用地下水源具有下列优点:取水条件及取水构筑物简单,便于施工和运行管理;通常地下水水质较好,无须澄清处理,当水质不符合要求时,水处理工艺比地表水简单,故处理构筑物投资和运行费用较为节省;便于靠近用户建立水源,从而降低给水系统,特别是输水管和管网的投资,节省输水运行费用,同时也提高了给水系统的安全可靠性;便于分期修建;便于建立卫生防护区。并且江河水、水库水受到工业废水、农药、化肥及人为污染严重,给水处理增加了难度。

对于工业企业生产用水水源而言,若取水量不大,或不影响当地饮用需要,也可采用地下水源。否则应采用地表水。采用地表水源时,须先考虑自天然河道中取水的可能性,而后考虑需调节径流的河流。地下水径流有限,一般不适合用水量很大的情况,有时即使地下水储量丰富,还应作具体技术经济分析。若过量开采地下水,还会造成地面沉降、岩溶塌陷、地裂缝等地质灾害,引起人员伤亡,农作物枯死,造成巨大的经济损失。

3.有条件的地方应尽量以地势高的水库或山泉水作为水源

地势高的水库水可以靠重力输送,自流供水,工艺简单可行,减少输水成本,节约工程投资,并有良好的工程效益。山泉水水质良好,一般无须净化处理,且不易受污染,水处理设施简单,运行成本低,是理想的给水水源。

4.选择水源要对原水水质进行分析化验

江河水、水库水易受地面因素影响,一般浊度及细菌含量较高,可通过常规净化消毒处理去除。地下水受形成、埋藏、补给影响,通常含有较多矿物质,情况较为复杂。当确认该水源水质会引起某些地方疾病时,选择水源应慎重,如高氟水地区应尽量采取打深井、引用泉水或水库水等措施,当遇到铁、锰含量较高的地下水和高浊度等特殊水源时要对其他水源进行经济技术方案比较,选择一种较为经济合理的水源。

三、水源选择的顺序

村镇水源情况差异大,有些地方还存在着多种水源,在选择水源时可依照以下顺序考虑:

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地 面 沉 降

过量开采地下水使地下水位大幅度下降,同时导致地下水压力减少,使地下水与沉积物压力均衡失调,松散堆积物被压缩,从而产生地面沉降,这种现象往往发生在河流下游的冲积平原或巨厚松散堆积物发育的大型盆地,此外地面沉降也出现在大规模的石油、天然气开采区。

日本1961—1970年的10年中,东京江东三角洲约47km2 面积内,为了减轻地面沉降造成的危害,筑堤防潮,整修港湾河道及下水道,修缮民房等,共花费了20亿日元。美国的亚利桑那州皮纳耳和麦里科帕城之间的井灌区,于1948—1967年间,地下水位降低了70~100m,地面沉降量达1.2m,最大达到2.5m。地面的不均匀沉降和伴生的地裂,使该地区的整个灌溉系统、公路、铁路、输水管道都遭到破坏。

我国最早发现地面沉降是上海,这里有厚约300m的海陆交互相第四纪沉积物。主要采水层为上部70m左右厚的砂层,由地面到主要采水层之间为淤泥质亚黏土与粉砂互层。1922—1938年地面平均下沉26mm,到1965年沉降中心地面沉降最大值达2.37m。另外大同、天津、苏州、西安、太原、宁波、常州、河北沧州及台北等城市都存在地面下沉或地面开裂等问题。

(1)直接饮用或经消毒等简单处理即可饮用的水源,如泉水、深层地下水(承压水)、浅层地下水(潜水)、山溪水、未污染的洁净水库水和未污染的洁净湖泊水。

(2)经常规净化处理后即可饮用的水源,如江、河水,受轻微污染的水库水及湖泊水等。

(3)便于开采,但需经特殊处理后方可饮用的地下水源,如含铁、锰量超过《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)的地下水源,高氟水。

(4)缺水地区可修建收集雨水的装置或构筑物(如水窖等),作为分散式给水水源。

山丘区居住分散的农户,兴建单户或联户的分散式供水工程有浅层地下水的地区,采用浅井供水工程;有山溪(泉)水的地区,建设引溪(泉)水设施;水资源缺乏或开发利用困难的地区,建设雨水集蓄饮水工程。

四、地下水水源选择

进行水源地选择,首先考虑的是能否满足需水量的要求,其次是它的地质环境与利用条件。

(1)水源地的水文地质条件。取水地段含水层的富水性与补给条件,是地下水水源地的首选条件。因此,应尽可能选择在含水层层数多、厚度大、渗透性强、分布广的地段上取水。如选择冲洪积扇中、上游的砂砾石带和轴部,河流的冲积阶地和高漫滩,冲积平原的古河床,厚度较大的层状与似层状裂隙和岩溶含水层,规模较大的断裂及其他脉状基岩小知识

岩 溶 地 面 塌 陷

岩溶地面塌陷现象,在我国喀斯特分布地区,特别是在山前及山间盆地地带广为分布。隐伏的喀斯特在第四系地层的覆盖下,本来处于稳定状态,由于抽取大量地下水,水位下降,失去水的浮托作用,原有土层承受不了上覆压力,导致地面塌陷。

我国自20世纪80年代以来,由于城市供水、农业灌溉、矿山排水的需要,大量汲取地下水,引起地下水位下降、地面塌陷。如河北省秦皇岛市柳江水源地,由于超量开采岩溶水,造成地面塌陷面积达34万m2,出现塌坑286个,直径0.5~5m,深度2~5m,最大直径12m,深7.8m;山东省泰安市由于无节制地开采岩溶水,引起地下水位下降,形成降落漏斗;据不完全统计,位于津浦铁路泰安段、訾家灌庄水源地、旧县水源地已发生地面塌陷100余处;2003年5月31日凌晨,泰安市省庄镇东羊楼村旁麦地间发生严重地面塌陷,近两亩麦地突然间垂直塌陷30m,大坑直径接近40m,形成山东省最大的岩溶塌陷。

在石灰岩隐伏区,地层属于双元结构,上部为松散土层,下层为基岩。由于过度开采地下水,必然引起水位下降,开采量越大,下降幅度越大,形成的降落漏斗范围越大。当地下水位降到基岩面附近时,上部土体的自重应力增加。在动水压力作用下,不断地将土颗粒带到岩溶洞隙中,在基岩面附近首先形成土洞。随着土洞的不断扩大,当上覆土体自重超过土的抗剪强度时,导致土体突然塌落,形成岩溶塌陷。

含水带。

在此基础上,应进一步考虑其补给条件。取水地段应有较好的汇水条件,应是可以最大限度地拦截区域地下径流的地段,或接近补给水源和地下水的排泄区;应是能充分夺取各种补给量的地段。例如:在松散岩层分布区,水源地尽量靠近与地下水有密切联系的河流岸边;在基岩地区,应选择在集水条件最好的背斜倾没端、浅埋向斜的核部、区域性阻水界面迎水一侧;在岩溶地区,最好选择在区域地下径流的主要径流带的下游,或靠近排泄区附近。

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找 水 经 验

我国地下水在开发中,积累了许多找水经验,这些经验和体会具有明显的地域性、片面性,有的看是相互矛盾的,放在同一条件下并不成立的。各地在找水应用时,应根据诸种自然现象提供的线索,进行综合全面分析,要因地制宜,辩证地看待这些经验,不能死板地套用,否则会出现失误,导致找水定井失败。

1.根据地表岩土的湿度来判别是否有地下水

(1)“烂泥田,有水源”。在山区的低洼地带,由于地下水的汇聚,在这些地带常形成烂泥田,常年泥泞不干,有时见水泡上翻,说明其下有地下水。地下水一般为孔隙水,是周围的裂隙水汇聚而成,根据烂泥田的分布范围和烂泥田含水情况来判别地下水的丰富程度。烂泥田分布范围越大,水分越多,说明地下水越丰富;否则相反。

(2)“旱龙道,水源好”。在平原区,地层一般为第四系土层,如果泥泞不堪,地表水不易下渗,说明此处地下为渗透性小的黏土、亚黏土,地下水一般不丰富;相反,如果下雨后,地表立刻变干,雨水很快渗入地下,说明地下为透水性很强的地层,如砂土、卵石层等,地下水一般较丰富。在小型平原和山间谷地,群众把规模较小的古河道称为 “旱龙道”,意为条带状干燥的通道,形似龙一样,只要找到古河道,就能找到含水性较强的地下水。

石灰岩山区,由于岩石具有较强的透水性,雨后地表干燥,说明降雨很快变成地下径流,地下水一般较丰富。当然由于岩溶水是一个复杂的地下水系统,岩溶发育带不一定就在附近。变质岩山区,由于岩石完整,透水性差,雨后地表溪流不断,大雨过后常形成许多泉水,不久就断流,说明降雨大部分变成地表径流,不能有效补给地下水,地下水一般贫乏,是地下水贫水区,如山东省胶东的花岗岩地区、变质岩地区。

2.冬季根据地表是否结冰来判别是否有地下水

(1)“有结冰,水源好”。在山区,常有许多下降泉,说明该处地下水丰富,是潜水排泄处,可以作为小型饮用水源。到了冬季,水溢流,沿着山坡流淌结冰,常形成悬挂的冰幕。可根据悬挂冰幕的厚度、范围大小判别地下水的丰富程度,如厚结冰厚度大结冰范围广,大致可以判别泉的流量较大,地下水较丰富,可以考虑采用引泉工程开采地下水。

(2)“不结冰,有水源”。在平原区到了冬季,一般地区都结冰或积雪,但其中一个小范围内不结冰或结冰时有裂缝,缝壁有白霜,有时候早晨看见有雾气上升,其下面可能有水源。这种地下水一般为埋藏较浅的孔隙潜水。可根据化冰的范围大小判别地下水的丰富程度,如果化冰大,地下水分布范围大。温度越低,周围结冰厚度越大,化冰越明显,说明地下水活动越强烈,含水一般较丰富。在这些地方采用大口井开采,一般能获得较丰富的地下水。

(2)水源地的地质环境。在选择水源地时,要从区域水资源综合平衡的观点出发,尽量避免出现新旧水源地之间、工业和农业用水之间、供水与矿山排水之间的矛盾。也就是说,新建水源地应远离原有的取水或排水点,减少互相干扰。

为保证地下水的水质,水源地应远离污染源,选择在远离城市或工矿排污区的上游;应远离已污染(或天然水质不良)的地表水体或含水层的地段;避开易于使水井淤塞、涌砂或水质长期浑浊的流砂层或岩溶充填带;在滨海地区,应考虑海水入侵对水质的不良影响;为减少垂向污水渗入的可能性,最好选择在含水层上部有稳定隔水层分布的地段。此外,水源地应选在不易引起地面沉降、塌陷、地裂等有害工程地质作用的地段上。

(3)水源地的经济性、安全性和扩建前景。在满足水量、水质要求的前提下,为节省建设投资,水源地应靠近供水区,少占耕地;为降低取水成本,应选择在地下水浅埋或自流地段;河谷水源地要考虑水井的淹没问题;人工开挖的大口径取水工程,则要考虑井壁的稳固性。当有多个水源地方案可供选择时,未来扩大开采的前景条件,也常常是必须考虑的因素之一。

(4)对于基岩山区裂隙水小型水源地的选择,也基本上是适合的。但在基岩山区,由于地下水分布极不普遍和不均匀,水井的布置将主要取决于强含水裂隙带的分布位置。此外,布井地段的地下水位埋深、上游有无较大的补给面积、地下水的汇水条件及夺取开采补给量的条件也是确定基岩山区水井位置时必须考虑的条件。

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找 水 经 验

1.根据泉水的出露来判别是否有地下水

根据泉水的出露是判别地下水的最有效手段之一,观察泉水的流量、出露高度、泉水温度,对了解地下水类型、地下水埋藏条件、地质构造具有重要意义。

(1)“下降泉,水源小”。在山丘区,由于含水层受到切割,形成许多的下降泉。下降泉说明地下水为潜水的排泄处,地下水一般不丰富,只能作为小型饮用水源。

(2)“上升泉,水源丰”。如果是上升泉,说明地下水为承压水的排泄处,地下水一般较丰富,常可以开采为大型水源地。如济南的七十二泉,山西娘子关泉,为著名的上升泉。

(3)“有温泉,水源远”。如果泉水温度大致相当或略低于当地年平均气温,称为冷泉。这种泉大多由潜水补给,一般情况下冷泉是就地补给,就地排泄,地下水运动距离短,地下水不丰富;如果泉水温度高,高于当地年平均气温,称为温泉。这种泉大多由承压水补给,一般情况下温泉是异地补给,当地排泄,地下水运动距离长,地下水一般较丰富。

2.根据地形地貌来判别是否有地下水

地形、地貌是寻找地下水的最直接的依据,不同的地形、地貌特征,会影响地下水的补给、运动、排泄。根据地形特征,有以下几种找水经验。

(1)“青山压砂山,往往有清泉”。在地貌上如果上部为石灰岩地层 (青石山),下部为变质岩地层 (砂石山)构成青山压砂山,在二者的接触带上,石灰岩中的二段含水灰岩中的地下水,遇到变质岩的阻挡,形成泉水出露。

(2)“掌心地,找水最有利”。掌心地、簸箕段是指三面环山的小洼地,周围地下水集中流向洼地。在地形等高线上构成半闭合的洼地,周围地下水集中流向洼地,对于打井或挖泉最有利。

(3)“山间低地,汇水最有利”。在石灰岩地区,山间低地的地下水位浅,周围山地汇水集中,使石灰岩中裂隙溶洞充满水,在地表不见构造的情况下,根据这种地形也可以打出水来,如山东省新泰市禹村东站区域水位埋深14m,井深15m,出水量很大。在其他岩石地区,山间低地汇水条件好,地下水相对丰富,也是井的最佳位置。

(4)“两山夹一沟,河涯有水流”“两山夹一嘴,常常有流水”。两山之间有一沟谷河谷切割出不同岩层,也切割于地下水面,在坡脚处往往有层间裂隙水流出;两山之间出现一孤山,孤山的山嘴阻挡了上游河谷的水流,如潜水位高时可有泉出露。

(5)“山扭头,有水流”。当山脉拐弯处,由于山脉走向变了,但含水层中部分水流方向不变,地下水便在适宜的地方涌出成为泉水。

(6)“山冈坡,泉很多”。山间盆地的边缘,常有许多的低矮山冈、山冈坡,地下水常沿山脚流出。如果是大型的山间盆地或谷地,地下水储量很丰富,两侧常有水流出如山西临汾盆地,就是广泛利用潜水井进行灌溉。

五、地表水水源选择

地表水取水构筑物位置的选择是否恰当,直接影响取水的水质和水量、取水的安全可靠性、投资、施工及运行管理等。因此,正确合理选择取水口的位置是地表水取水构筑物设计中的一个十分重要的环节,为此应当深入现场,做好调查研究,全面考虑。在选择地表水取水构筑物位置时,应考虑以下基本要求。

1.具有稳定的地河床和河岸、靠近主流、有足够的水深

在弯曲河段上,取水构筑物宜设在河流的凹岸。凹岸由于横向环流的作用,岸陡,水深,泥沙不易淤积,且主流近岸,水质亦较好,是比较理想的取水地点。设在凹岸的取水口一般都是比较成功的。但是凹岸容易受冲刷,需要—定的护岸工程。由于横向环流进入弯道后逐渐加强,在凹岸顶点环流最强,冲刷最剧烈,过凹岸顶点后环流又逐渐减弱。故取水口最好避开水流顶冲点,而设置在顶冲点的稍下游处。但该处冲刷仍较剧烈,护岸工程费用较大。为了减少护岸工程,也可以将取水口设在凹岸冲顶点稍上游处。

河流的凸岸,岸坡平缓,容易淤积,深槽主流离岸较远,一般不宜设置取水口。但是,如果在凸岸的起点,又是顺直河段的终点,主流尚未偏离时,或者在凸岸的起点或终点,主流虽已偏离,但离岸不远有不淤积的深槽时,仍可设置取水口。

在顺直河段上,取水构筑物应设置在河床稳定,深槽主流近岸的地点,通常就是河流较窄、流速较大、水位较深的地点。在取水口处的水深一般要求不小于2.5~3.0m。

应尽量避免在河滩上垂直水流方向开明渠引水,或局部加深河床,设横向低流槽引水。因为洪水期引水渠易被泥沙淤积,特别在河水泥沙较多时,清泥困难,影响取水。

在有沙洲、边滩河段上取水时,应注意了解边滩、沙洲的形成原因、移动趋势和速度。取水口不宜设在移动边滩、沙洲的下游附近,以免日后被泥沙堵塞。

在有支流入口的河段上,由于干支流涨水的幅度和先后不同,容易形成壅水,产生大量泥沙沉积。如干流水位上涨,支流水位不涨时,则对支流造成壅水,致使支流上游泥沙大量沉积。相反,支流水位上涨,干流水位不涨时,又将沉积下的泥沙冲刷下泻,使支流含沙量剧增。在支流入口处,由于流速降低,泥沙大量沉积,形成泥沙堆积锥。因此,取水口应离支流口处上下游有足够的距离。

2.设在水质较好的地点

生活和生产污水排入河流将直接影响取水水质。因此,为了避免污染,取得较好的水质,供生活用水的取水构筑物应设在城市和工业企业的上游,设在污水排放口的上游约100~150m以上。如岸边有污水排放,水质不好时,则宜伸入江心水质较好处取水。

取水构筑物应避开河中回流区和死水区,以减少水中泥沙和漂浮物进入和堵塞取水口。

在沿海地区受潮汐影响的河流上设置取水构筑物时,应考虑咸潮对取水水质的影响,避免吸入咸水。河流入海处,如果河水含沙量不大,其比重较海水小时,则会因比重不同产生异重流,微黄的河水以扇状扩散于海水表面,持续一定距离,海水则沿河底向上游延伸。

其他如农田污水灌溉,农作物及果园施加农药、垃圾堆肥厂、填埋场、有害废料堆场等都可能污染水源,在选择水源时应予以注意。

电厂冷却水要尽可能取温度低的河水。通常水深较大的河流,夏季表层水温较高,底层温度较低。水流缓慢的大河(不受潮汐影响时),河心水温较低,岸边水温较高(相差0.1~0.4℃)。因此,为了取得低温水,宜从底层(含沙少时)和河心取水。

当利用河流、湖泊和水库作为天然冷却池时,如底层水和表层水水温相差较大,水较深(4m以上),流速较小,易形成温差异重流。这时,低温水的比重较大,一般沿底层流动;高温水比重小,一般沿表层流动。因此,可以利用异重流的特点,将取水口设在热水排出口附近,从上层排出水温较高的热水,而从底层取得温度较低的冷却水。

3.具有良好地质、地形及施工条件

取水构筑物应设在地质构造稳定、承载力高的地基上,不宜设在淤泥、流沙、滑坡、风化严重和岩溶发育地段。在地震地区不宜将取水构筑物设置在不稳定的陡坡或山脚下。取水构筑物也不宜设在有宽广河漫滩的地方,以免进水管过长。

选择取水构筑物位置时,要尽量考虑到施工方便。除要求交通运输方便,有足够的施工场地外,还要尽量减少土石方量和水下工程量,以节省投资,缩短工期。

取水泵站可建于岸内或临岸水边,需根据地形、地质、泵站结构型式、施工方案等因素决定。如河岸较陡,地质条件允许,将取水泵站从岸内移至临岸水边,常可减少大量土石方,缩短工期,节约投资,并有利于泵站筒壁的防水处理。但是泵站也不宜突出河岸太多,以免受到水流冲击和使交通引桥过长。

水下施工困难,而且费用甚高。因此,在选择取水口位置时,应充分利用地形条件,尽量减少水下施工量。山区河流有时可以利用河中出露的礁石作为进水口或取水头部的支墩,在礁石与河岸之间修筑短围堰,敷设自流管,以减少水下施工量。

4.靠近主要用水地区

取水构筑物位置选择应与工业布局和城市规划相适应,并从整个给水系统(输水管线、净水厂、二级泵站等)的合理布置全面考虑。在保证取水安全的前提下,取水构筑物应尽可能靠近主要用水地区,以缩短输水管线的长度,减少输水管的投资和输水的电费。这一点对大型取水构筑物更具有重要意义。此外,还要使输水管敷设方便,尽量减少穿过天然河流、谷地等或人工铁路、公路障碍物。

5.应注意河流上的人工构筑物或天然障碍物对取水口位置选择的影响

河流上常见的人工构筑物有桥梁、码头、丁坝、拦河闸和坝等,它将引起河流水流条件的改变,从而使河床产生冲刷新纪录或淤积,故在选择取水口位置时必须加以注意。

(1)桥梁通常设置在河流最窄处和比较顺直稳定的河段上,取水口位置应避开桥前水流滞缓段、桥后冲刷新纪录和落淤段。根据一般经验,取水口可设在桥前0.5km或桥后1.0km以外的地方。

(2)丁坝是常见的河道整治构筑物,由于将主流挑离本岸,逼向对岸,在丁坝附近则形成淤积区。因此,取水口如与丁坝同岸时,则应设在丁坝上游,与坝前浅滩起点相隔一定距离(岸边式取水口不小于150~200m,河床式取水口可以小些)。取水口亦可设在丁坝的对岸(需要有护岸设施),但不宜设在丁坝同岸的下游,因主流已经偏离,容易产生淤积。还要注意,残留的施工围堰,突出河岸的施工弃土,其对河流的作用类似丁坝,也常引起河床的冲刷和淤积。

(3)突出河岸的码头,如同丁坝一样,会阻滞水流,引起淤积,而且码头附近卫生条件亦较差。因此,取水口最好离开码头一定距离。如必需设在码头附近时,最好伸入江心取水,以取得较好水质,减少淤积。同时,在码头附近设置取水口时,还应考虑船舶进出码头的航线安全,以免与取水口相碰。取水口距码头的距离应征求航运部门的意见。

(4)拦河坝上游由于水流速减缓,泥沙容易淤积,设置取水口时应注意河床淤高的影响。闸坝下游,水量、水位和水质都受到闸坝调节的影响。闸坝泄洪或排沙时,下游可能产生冲刷和泥沙增多,取水口宜设在其影响范围之外。

(5)突出河岸的陡崖、石嘴对河流的影响类似丁坝,在其上下游附近往往出现泥沙沉积区,在此区内不宜设置取水口。

(6)在北方地区的河流上设置取水时,应避免冰凌的影响。取水口应设在水内少冰和不受流冰冲击的地点,也不宜设在易于产生水内冰的急流、冰穴、冰洞及支流入口的下游。尽量避免将取水口设在流冰易于堆积的浅滩、沙洲、回流区和桥孔的上游附近。在水内多冰的河段,取水口不宜设在冰水混杂地段,而宜设在冰水分层地段,以便从冰层下取水。

(7)应与河流的综合利用相适应。在选择取水构筑物位置时,应结合河流的综合利用,考虑航运、灌溉、排洪、水力发电等的要求。在通航和流放木筏的河流上设置取水口时,应不影响航船和木筏的通行,必要时应根据航运部门的要求设置航标。应注意了解河流上下游近远期内拟建的各种水工构筑物(水坝、水库、水电站、丁坝等)和整治规划对取水构筑物可能产生的影响。

(8)应尽可能利用地形条件,取水口位置选在能够自流输水处。对灌区的引水渠渠首、农村修建自来水厂取水,从经济上、从电力及能源常常间断的特点考虑,尽可能把取水口设在灌区或供水区上游地势较高、地形优越的地点,以靠水头高差自流引水,减少扬升设备。

找 水 经 验

小知识

1.根据地物来判别是否有地下水

(1)“黄泥头下藏水源”。在山丘区,第四系堆积物一般为坡积、残积的土层,而下伏基岩的风化壳形成年代新,风化裂隙发育,一般富水。覆盖层越厚,覆盖层渗透性越大,地下水往往越丰富。山丘区的覆盖层一般为粉土夹砂粒、黏土夹砂,老百姓俗称黄泥头,土层下与基岩接触带附近,一般含有水量不大的地下水,可作为小型水源开采。

(2)“有石龙,水源到”。岩脉俗称 “石龙”或 “石筋”,由于岩脉属于脆性岩石,而围岩属于柔性岩石,石龙本身裂隙比较发育,充填物也较少,有利于地下水的富集,是变质岩、岩浆岩地区较好的含水构造。变质岩地区较好的含水岩脉有花岗岩脉、长石岩脉、石英岩脉、闪长玢岩。

(3)“河水突然断流,地下水不请自到”。根据河流流量的变化,大致可以反映地下水与河水的互补关系。如河水显著增加段,表明两岸有较丰富的地下水补给河水,可以有针对性地对显著增加段的上游附近查找地下水;如流量显著减少甚至干涸变成干河床,说明河水补给地下水,在河流的下游段寻找地下水。

2.根据气象现象来判别是否有地下水

(1)“雾气升,有水源”。石灰岩洞穴,如果常年有白雾迷漫,说明该处含有丰富的地下水。如浙江著名的瑶琳仙境溶洞,就是当地百姓发现山上常年雾气缭绕,发现特大溶洞,最后开发成著名的溶洞旅游胜地。

在某个地方天冷久旱时期,在无风的早晨,迎阳光从稍远处望去,常见水蒸气上升,说明该处可能有地下水;平坦的草原,傍晚有薄雾笼罩,下面可能有地下水存在。根据水蒸气上升寻找的地下水都是埋深不大的潜水,对于埋藏较大的承压水、深层水,利用这种现象找水就无能为力。

(2)风水先生找水。在偏远的农村,常见有找水先生,在地上挖一个坑,将一个非常大的泥碗倒扣在坑里,到了清晨翻开泥碗,根据泥碗里凝结水珠多少来判别是否有地下水,如果水珠多,说明地下水形成的水蒸气旺盛,地下水丰富;有时候他们在坑里点燃一堆稻草观察稻草炊烟上升形状,如果烟雾垂直上升,说明水蒸气多,地下水丰富,尽管这些方法带有一定的迷信色彩,但也有一定的道理。

3.根据植被来判别是否有地下水

(1)带状分布的茂盛植被,说明该处可能为断层破碎带,含有丰富的构造裂隙水。断层破碎带为脉状分布,沿断层带发育有断层角砾岩、断层破碎带,地下水较丰富。野外许多断层就是根据带状分布的植物发现的。

(2)地表生成喜湿植物,如芨芨草、沙柳、水芹菜、竹子等,说明地下水一般埋藏浅,水量多,这些地下水一般为孔隙潜水。其中芦苇生长地区,地下水位一般埋深0~3m,芨芨草群地区,地下水位埋深3~6m,而骆驼草指示较深的地下水位,一般埋深15m左右。

在野外的地质找水中,根据芦苇生长情况,在揭示地下水赋存方面效果较好。在北方山丘区的坡脚、低洼地带,凡是地下水排泄、出露的地带,都长有茂密的芦苇,说明该地段为地下水的出口,一般含有丰富的地下水。可根据芦苇生长的范围、茂盛程度,来判别地下水富水程度。范围越大,说明地下水排泄范围广;生长越茂盛,说明地下水水量越丰富。

六、雨水水源

对于地面水和地下水都极端缺乏,或对这些常规水资源的开采十分困难的山区,解决水的问题只能依靠雨水资源。此类地区地形、地质条件不利于修建跨流域和长距离引水工程,而且即使将水引到了山上,由于骨干水利工程能提供的水源往往是一个点,如水库、枢纽;或者是一条线,如渠道,广大山区则是一个面,因此要向分散居住在山沟里的农户供水是十分困难的。而要把水引下山为被沟壑分割成分散、破碎的地块进行灌溉,更是难题。同时高昂的供水成本让农户难以承担,使工程的可持续运行和效益发挥成为问题。对居住分散、居民多数为贫困人群的山区,应当采用分散、利用就地资源、应用适用技术、便于社区和群众参与全过程的解决方法。与集中的骨干水利工程比较,雨水集蓄利用工程恰恰具有这些特点。雨水是就地资源,无须输水系统,可以就地开发利用;作为微型工程,雨水集蓄工程主要依靠农民的投入修建,产权多属于农户,农民可以自主决定它的修建和管理运用,因而十分有利于农民和社区的参与。要实现缺水山区的可持续发展,雨水集蓄利用是一种不可替代的选择。

对于地表水、地下水缺乏或开采利用困难,且多年平均降水量大于250mm的半干旱地区和经常发生季节性缺水的湿润、半湿润山丘地区,以及海岛和沿海地区,可利用雨水集蓄解决人畜饮用、补充灌溉等用水问题。