河北省滹沱河地下水庫建設(shè)研究-論文

1 / 9 河北省滹沱河地下水庫建設(shè)研究（楚行宇） 摘 要 地下水庫是利用地殼內(nèi)的天然儲水空間儲存、調(diào)蓄水資源的一種特殊水利工程。此文對在滹沱河建設(shè)地下水庫的必要性和可行性進行了分析，并結(jié)合工作實際，對地下水庫建設(shè)管理進行了探索和研究，提出建設(shè) “ 滲得進，蓄得住，采得出，用得好 ” 的地下水庫，提高水資源的利用效率和效益，增強水資源承載城市經(jīng)濟社會發(fā)展的能力。 關(guān)鍵詞 滹沱河 地下水庫 地下水庫是利用地殼內(nèi)的天然儲水空間儲存、調(diào)蓄水資源的一種特殊水利工程。主要包括天然儲水構(gòu)造組成的地下水庫庫區(qū)、截地下徑流的地下壩、地 表攔水和引滲工程、地下水開采工程 4 部分。地下水庫作為一種有效的調(diào)蓄、配置水資源方式，在國外發(fā)展較快，美國、日本、法國等國家和地區(qū)，從上個世紀二三十年代就已經(jīng)開始這方面的工程實踐；我國地下水庫建設(shè)起步相對較晚，從 20 世紀六七十年代開始， 郊、山東龍口、大連旅順等地區(qū)陸續(xù)建設(shè)地下水庫調(diào)蓄工程，取得了寶貴經(jīng)驗。 石家莊市是一個資源型缺水的城市，多年平均水資源總量 缺水 10 億 12 億 中市區(qū)、良村經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)年缺水 年來，全市經(jīng)濟社 會發(fā)展主要依靠超采地下水來維持，過量開采地下水，使地下水位2 / 9 持續(xù)下降，破壞了地下水生態(tài)系統(tǒng)平衡，引起水質(zhì)惡化。地下水位降落漏斗的范圍不斷擴大，取用水成本不斷增加。水資源短缺已成為制約全市經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的重要瓶頸，水的問題引起社會各界的廣泛關(guān)注。南水北調(diào)中線工程是改善我國水資源配置的重大基礎(chǔ)性戰(zhàn)略工程，工程建成后，可有效緩解石家莊市水資源緊缺狀況。 但如何建好配套工程，最大限度地發(fā)揮引江水的效率和效益，促進全市經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展，是在南水北調(diào)通水前必須研究解決的重大課題。 設(shè)地下水庫是科學利用引江水的 需要 按照國務(wù)院批復(fù)的南水北調(diào)工程總體規(guī)劃， 2010 年南水北調(diào)中線工程實施后，近期可向石家莊市供水 中分配市區(qū)水量 據(jù)長委設(shè)計院提供的1955 1997 年丹江口水庫 42a 來水量系列頻率分析，來水過程總體分為 3 個豐水段、 4 個枯水段，最長枯水段為 5a，最長豐水段為 11a。從 42a 水庫旬來水量系列分析，在保證率為 80%以上的枯水年份，有 1 3 個月來水量很小或無水，水源地丹江口水庫存在年際的豐、平、枯水年和年內(nèi)的枯水期，南水北調(diào)引江水的來水量具有年際、年內(nèi)不均勻性，且由于總干渠所經(jīng) 流域 由亞熱帶至暖溫帶，石家莊市冬季會出現(xiàn)不同程度的冰情。由于南水北調(diào)來水的不均勻性不能完全滿足城市供水連續(xù)、穩(wěn)定的要求，必須在引水線路上建設(shè)調(diào)蓄工程對引江水進行調(diào)蓄，保障城市供水安全。調(diào)蓄工程分地表、3 / 9 地下兩種方式，通常用地表調(diào)蓄。地表調(diào)蓄工程占地多、投資大、管理維護費用高、蒸發(fā)損失大、抵御自然災(zāi)害等風險能力較低，而地下調(diào)蓄工程占地少或不占地、投資小、管理費用低、水量損失小，安全程度高。在水文地質(zhì)條件允許的情況下，建設(shè)地下水庫對引江水進行調(diào)蓄利用更為科學合理。 沱河具備建設(shè)地下水庫的良好條件 滹沱河市 區(qū)段具有建設(shè)地下水庫的水文地質(zhì)條件，符合地下水庫“滲得進、蓄得住、采得出”的基本要求。 滲條件良好 滹沱河河道地層巖性顆粒粗，孔隙大，連通性好，沒有連續(xù)的隔水層，滲透系數(shù)一般為 30 60m/d，是我省最大的天然入滲場。該區(qū)處于山區(qū)水庫下游和南水北調(diào)主干渠附近來水可直接放入河道入滲。 質(zhì)構(gòu)造適宜 滹沱河沖洪積扇是一個相對獨立、半封閉的水文地質(zhì)單元，其兩翼及前緣顆粒較細，滲透能力較差，滯水性較強，為弱透水邊界。由于多年連續(xù)超采地下水，市區(qū)已形成約430下水位降落漏斗，漏斗區(qū)含水層 平均疏干厚度約40m，為建設(shè)地下水庫提供了較大的儲水空間，初步測算，地下水庫有效庫容 7 億 10 億 入地下水庫的水在較長時期內(nèi)不會外泄。 4 / 9 采利用方便 該區(qū)域地下水具有埋藏淺、易補易采的特點，調(diào)蓄含水層透水性強，單井出水量達 200 300m3/h。開采系統(tǒng)比較完善，該區(qū)域現(xiàn)用取水井近 3000 眼，利用原有的取水設(shè)施，可將存儲的地下水采出，供生產(chǎn)、生活用水。 下水庫具有良好的經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益 滹沱河地下水庫建成后，將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益。 濟效益 地下水庫建成后， 可先期替代市區(qū)、良村經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū) 4 個地表水廠及配套管網(wǎng)工程，減小庫區(qū)邊緣地表水廠等配套工程建設(shè)規(guī)模，節(jié)省工程建設(shè)投資和管理運行費用。據(jù)估算，減少一次性工程投資 20 億元左右，節(jié)省配套工程運行費 48 億元，共減少投入約 68 億元，有效降低城市生產(chǎn)、生活供用水成本。據(jù)測算，每 價格僅為配套工程測算水價的 2/3，特別是降低了區(qū)域內(nèi) 557 家現(xiàn)有工業(yè)企業(yè)用水成本，每年減少成本支出 2 億元左右，進一步增強了產(chǎn)品和企業(yè)的市場競爭力。 會效益 地下水庫安全系數(shù)大，水庫處于地下，受污染、受攻擊破壞的風險小，抗地震 等自然災(zāi)害能力強，提高城市供水保證度。水質(zhì)好，引江水經(jīng)地下含水層的過濾、凈化，水質(zhì)良5 / 9 好，水溫穩(wěn)定，可以提高城市居民的飲水質(zhì)量，民生進一步改善。地下水庫基本上不占用土地，不涉及拆遷問題，節(jié)約土地資源，減少社會矛盾，促進社會和諧。 態(tài)效益 地下水庫建成后，石家莊市水生態(tài)環(huán)境將得到有效改善。在地下，通過豐補枯采等措施，有效遏制地下水位持續(xù)下降趨勢，涵養(yǎng)地下水，增加土壤含水量，改善土壤墑情，逐步恢復(fù)地下水生態(tài)系統(tǒng)；在地上，滹沱河南水北調(diào)倒虹吸以上河段形成 180 萬 面，與滹沱河綜合整治工程融為一體，修復(fù)河流生態(tài)功能，增加濕度，調(diào)節(jié)氣候，凈化空氣，改善城市生態(tài)環(huán)境和人居環(huán)境。 006 年 8 月，石家莊市水利局提出建設(shè)滹沱河地下水庫的設(shè)想，并與吉林大學、河北省水勘院聯(lián)合開展滹沱河地下水庫研究，結(jié)合實際情況，借鑒外地建設(shè)經(jīng)驗，確定了滹沱河地下水庫建設(shè)方案。 設(shè)思路 地下水庫建設(shè)堅持“全面規(guī)劃，統(tǒng)籌兼顧，因地制宜，高效利用，保障供水，恢復(fù)生態(tài)”的原則，堅持以地表轉(zhuǎn)地下，調(diào)蓄補水源，回采供城市，以豐補欠，多年調(diào)節(jié)，持續(xù)利用的工作思路，抓好建設(shè)、管理、運營 三個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，努力建設(shè)“滲得進、蓄得住、采得出、用得好”的地下水庫。 6 / 9 區(qū)范圍 地下水庫相對邊界為：西起孔寨、西崗頭，東到吳家營、宋營，北至正定縣城，南到方村，西南邊緣在鹿泉市東尹村、南銅冶一線，呈環(huán)狀。多年水文地質(zhì)勘察資料顯示，庫區(qū)面積約 430慮城市地下工程建設(shè)，地下水位控制在 2015m，調(diào)蓄庫容 7 億 10 億 設(shè)內(nèi)容 引滲補源工程 地下水庫水源為引江水、上游水庫水。上游水庫水可直接放入滹沱河河道入滲，引江水通過修建引水渠或直接排入河道入滲。引水線路兩條，一條從南水北調(diào)總 干渠與小青河交口處引水，利用南水北調(diào)建設(shè)的小青河防洪改道工程，將引江水引入滹沱河河心島上游 3，引江水自上而下進入入滲場。另一條通過南水北調(diào)退水渠，將引江水直接放入河道，在下游水面頂托作用下，將水導(dǎo)入上游入滲場，使水流始終保持緩慢流動狀態(tài)，加大地表徑流的入滲、轉(zhuǎn)化。 地表入滲與攔蓄工程 在南水北調(diào)總干渠上游對河道進行開挖、整治，建設(shè)長約 3000m、寬 300m 兩處入滲場。同時，結(jié)合滹沱河綜合整治工程，利用橡膠壩對地表徑流進行攔截，與入滲場工程配合，延長地表水滯留時間，增加入滲量。 管理監(jiān)測 工程 7 / 9 監(jiān)測地下水動態(tài)，提供信息并服務(wù)于管理、決策和控制，促使地下水庫長期、穩(wěn)定、有效地運轉(zhuǎn)。在入滲場設(shè) 10 個觀測井，庫區(qū)范圍建 10 個地下水監(jiān)測井，定期監(jiān)測地下水位，提取水樣，進行水質(zhì)分析，監(jiān)測水質(zhì)變化，及時采取防護措施。 治污工程 為防止地下水被污染，將庫區(qū)內(nèi)的污水通過封閉的排污管道，統(tǒng)一排泄至庫區(qū)外污水處理廠集中處理，減少污廢水對庫區(qū)地下水質(zhì)的不良影響。 南水北調(diào)實施后，利用滹沱河地下水庫，對引江水和當?shù)厮畠?yōu)化配置，統(tǒng)一調(diào)度，提高水資源的綜合效益，建立起“儲、用、管”三位一體的 運行模式，確保工程建得成、用得好、長受益。 配利用 根據(jù)近期石家莊市城市和產(chǎn)業(yè)布局調(diào)整及用水現(xiàn)狀，結(jié)合南水北調(diào)配套工程規(guī)劃，南水北調(diào)來水除滿足現(xiàn)有地表水廠和市區(qū)南部擬建地表水廠用水外，其余水量通過入滲場進入地下，經(jīng)地下水庫調(diào)蓄后，利用現(xiàn)有取水設(shè)施就近采出，通過供水管網(wǎng)輸送到用水單位。 行管理 根據(jù)中華人民共和國水法、取水許可和水資源費征8 / 9 收管理條例，本著統(tǒng)一管理、安全運行、高效利用的原則，市水行政主管部門對地下水庫實施有效管理，建立地下水庫工程設(shè)施和水量、水質(zhì)、水位監(jiān)測系統(tǒng)，按照國家有關(guān)技 術(shù)規(guī)范對地下水庫地表、地下工程進行日常維護，保證工程設(shè)施安全運行。按照“同區(qū)同價”的原則，在基本不增加財政負擔的前提下，建立和制訂科學的水價形成機制和合理的水資源費征收標準，使不同用水戶合理使用引江水、當?shù)氐叵滤偷乇硭?。區(qū)域內(nèi)取水戶按量計征的水資源費主要用于購買引江水。 源保護與風險控制 地下水庫建成后，為了確保其良好運行，必須進一步加強對水源的保護，并對可能出現(xiàn)的風險進行有效控制。一是部門聯(lián)動。環(huán)保、水利等有關(guān)部門要根據(jù)法律、法規(guī)要求，結(jié)合部門職責進一步做好對山區(qū)水庫及南水北調(diào)水源的保護工作，加大 執(zhí)法力度，禁止庫區(qū)及入滲場范圍內(nèi)發(fā)生水污染事件。