河北省滹沱河地下水库建设研究-论文

1 / 9 河北省滹沱河地下水库建设研究（楚行宇） 摘 要 地下水库是利用地壳内的天然储水空间储存、调蓄水资源的一种特殊水利工程。此文对在滹沱河建设地下水库的必要性和可行性进行了分析，并结合工作实际，对地下水库建设管理进行了探索和研究，提出建设 “ 渗得进，蓄得住，采得出，用得好 ” 的地下水库，提高水资源的利用效率和效益，增强水资源承载城市经济社会发展的能力。 关键词 滹沱河 地下水库 地下水库是利用地壳内的天然储水空间储存、调蓄水资源的一种特殊水利工程。主要包括天然储水构造组成的地下水库库区、截地下径流的地下坝、地 表拦水和引渗工程、地下水开采工程 4 部分。地下水库作为一种有效的调蓄、配置水资源方式，在国外发展较快，美国、日本、法国等国家和地区，从上个世纪二三十年代就已经开始这方面的工程实践；我国地下水库建设起步相对较晚，从 20 世纪六七十年代开始， XX 西郊、山东龙口、大连旅顺等地区陆续建设地下水库调蓄工程，取得了宝贵经验。 1.滹沱河地下水库建设的必要性和可行性 石家庄市是一个资源型缺水的城市，多年平均水资源总量 21.16 亿 m3，年缺水 10 亿 12 亿 m3，其中市区、良村经济技术开发区年缺水 2.8 亿 m3。多年来，全市经济社 会发展主要依靠超采地下水来维持，过量开采地下水，使地下水位2 / 9 持续下降，破坏了地下水生态系统平衡，引起水质恶化。地下水位降落漏斗的范围不断扩大，取用水成本不断增加。水资源短缺已成为制约全市经济社会可持续发展的重要瓶颈，水的问题引起社会各界的广泛关注。南水北调中线工程是改善我国水资源配置的重大基础性战略工程，工程建成后，可有效缓解石家庄市水资源紧缺状况。 但如何建好配套工程，最大限度地发挥引江水的效率和效益，促进全市经济社会可持续发展，是在南水北调通水前必须研究解决的重大课题。 1.1 建设地下水库是科学利用引江水的 需要 按照国务院批复的南水北调工程总体规划， 2010 年南水北调中线工程实施后，近期可向石家庄市供水 7.82 亿m3，其中分配市区水量 4.5 亿 m3。根据长委设计院提供的1955 1997 年丹江口水库 42a 来水量系列频率分析，来水过程总体分为 3 个丰水段、 4 个枯水段，最长枯水段为 5a，最长丰水段为 11a。从 42a 水库旬来水量系列分析，在保证率为 80%以上的枯水年份，有 1 3 个月来水量很小或无水，水源地丹江口水库存在年际的丰、平、枯水年和年内的枯水期，南水北调引江水的来水量具有年际、年内不均匀性，且由于总干渠所经 流域 由亚热带至暖温带，石家庄市冬季会出现不同程度的冰情。由于南水北调来水的不均匀性不能完全满足城市供水连续、稳定的要求，必须在引水线路上建设调蓄工程对引江水进行调蓄，保障城市供水安全。调蓄工程分地表、3 / 9 地下两种方式，通常用地表调蓄。地表调蓄工程占地多、投资大、管理维护费用高、蒸发损失大、抵御自然灾害等风险能力较低，而地下调蓄工程占地少或不占地、投资小、管理费用低、水量损失小，安全程度高。在水文地质条件允许的情况下，建设地下水库对引江水进行调蓄利用更为科学合理。 1.2 滹沱河具备建设地下水库的良好条件 滹沱河市 区段具有建设地下水库的水文地质条件，符合地下水库“渗得进、蓄得住、采得出”的基本要求。 1.2.1 入渗条件良好 滹沱河河道地层岩性颗粒粗，孔隙大，连通性好，没有连续的隔水层，渗透系数一般为 30 60m/d，是我省最大的天然入渗场。该区处于山区水库下游和南水北调主干渠附近来水可直接放入河道入渗。 1.2.2 地质构造适宜 滹沱河冲洪积扇是一个相对独立、半封闭的水文地质单元，其两翼及前缘颗粒较细，渗透能力较差，滞水性较强，为弱透水边界。由于多年连续超采地下水，市区已形成约430km2 地下水位降落漏斗，漏斗区含水层 平均疏干厚度约40m，为建设地下水库提供了较大的储水空间，初步测算，地下水库有效库容 7 亿 10 亿 m3，进入地下水库的水在较长时期内不会外泄。 4 / 9 1.2.3 开采利用方便 该区域地下水具有埋藏浅、易补易采的特点，调蓄含水层透水性强，单井出水量达 200 300m3/h。开采系统比较完善，该区域现用取水井近 3000 眼，利用原有的取水设施，可将存储的地下水采出，供生产、生活用水。 1.3 地下水库具有良好的经济、社会和生态效益 滹沱河地下水库建成后，将产生巨大的经济、社会和生态效益。 1.3.1 经济效益 地下水库建成后， 可先期替代市区、良村经济技术开发区 4 个地表水厂及配套管网工程，减小库区边缘地表水厂等配套工程建设规模，节省工程建设投资和管理运行费用。据估算，减少一次性工程投资 20 亿元左右，节省配套工程运行费 48 亿元，共减少投入约 68 亿元，有效降低城市生产、生活供用水成本。据测算，每 m3 水价格仅为配套工程测算水价的 2/3，特别是降低了区域内 557 家现有工业企业用水成本，每年减少成本支出 2 亿元左右，进一步增强了产品和企业的市场竞争力。 1.3.2 社会效益 地下水库安全系数大，水库处于地下，受污染、受攻击破坏的风险小，抗地震 等自然灾害能力强，提高城市供水保证度。水质好，引江水经地下含水层的过滤、净化，水质良5 / 9 好，水温稳定，可以提高城市居民的饮水质量，民生进一步改善。地下水库基本上不占用土地，不涉及拆迁问题，节约土地资源，减少社会矛盾，促进社会和谐。 1.3.3 生态效益 地下水库建成后，石家庄市水生态环境将得到有效改善。在地下，通过丰补枯采等措施，有效遏制地下水位持续下降趋势，涵养地下水，增加土壤含水量，改善土壤墒情，逐步恢复地下水生态系统；在地上，滹沱河南水北调倒虹吸以上河段形成 180 万 m2 水面，与滹沱河综合整治工程融为一体，修 复河流生态功能，增加湿度，调节气候，净化空气，改善城市生态环境和人居环境。 .地下水库建设方案 006 年 8 月，石家庄市水利局提出建设滹沱河地下水库的设想，并与吉林大学、河北省水勘院联合开展滹沱河地下水库研究，结合实际情况，借鉴外地建设经验，确定了滹沱河地下水库建设方案。 .1 建设思路 地下水库建设坚持“全面规划，统筹兼顾，因地制宜，高效利用，保障供水，恢复生态”的原则，坚持以地表转地下，调蓄补水源，回采供城市，以丰补欠，多年调节，持续利用的工作思路，抓好建设、管理、运营三个关键环节，努力建设“渗得进、蓄得住 、采得出、用得好”的地下水库。 6 / 9 .2 库区范围 地下水库相对边界为：西起孔寨、西岗头，东到吴家营、宋营，北至正定县城，南到方村，西南边缘在鹿泉市东尹村、南铜冶一线，呈环状。多年水文地质勘察资料显示，库区面积约 430km2，考虑城市地下工程建设，地下水位控制在 2015m，调蓄库容 7 亿 10 亿 m3。 .3 建设内容 .3.1 引渗补源工程 地下水库水源为引江水、上游水库水。上游水库水可直接放入滹沱河河道入渗，引江水通过修建引水渠或直接排入河道入渗。引水线路两条，一条从南水北调总干渠与小青河交口处引水，利用南水北调建 设的小青河防洪改道工程，将引江水引入滹沱河河心岛上游 3km 处，引江水自上而下进入入渗场。另一条通过南水北调退水渠，将引江水直接放入河道，在下游水面顶托作用下，将水导入上游入渗场，使水流始终保持缓慢流动状态，加大地表径流的入渗、转化。 .3.2 地表入渗与拦蓄工程 在南水北调总干渠上游对河道进行开挖、整治，建设长约 3000m、宽 300m 两处入渗场。同时，结合滹沱河综合整治工程，利用橡胶坝对地表径流进行拦截，与入渗场工程配合，延长地表水滞留时间，增加入渗量。 .3.3 管理监测工程 7 / 9 监测地下水动态，提供信息并服务于 管理、决策和控制，促使地下水库长期、稳定、有效地运转。在入渗场设 10 个观测井，库区范围建 10 个地下水监测井，定期监测地下水位，提取水样，进行水质分析，监测水质变化，及时采取防护措施。 .3.4 治污工程 为防止地下水被污染，将库区内的污水通过封闭的排污管道，统一排泄至库区外污水处理厂集中处理，减少污废水对库区地下水质的不良影响。 .地下水库运行管理 南水北调实施后，利用滹沱河地下水库，对引江水和当地水优化配置，统一调度，提高水资源的综合效益，建立起“储、用、管”三位一体的运行模式，确保工程建得成、用得好、长受 益。 .1 调配利用 根据近期石家庄市城市和产业布局调整及用水现状，结合南水北调配套工程规划，南水北调来水除满足现有地表水厂和市区南部拟建地表水厂用水外，其余水量通过入渗场进入地下，经地下水库调蓄后，利用现有取水设施就近采出，通过供水管网输送到用水单位。 .2 运行管理 根据中华人民共和国水法、取水许可和水资源费征8 / 9 收管理条例，本着统一管理、安全运行、高效利用的原则，市水行政主管部门对地下水库实施有效管理，建立地下水库工程设施和水量、水质、水位监测系统，按照国家有关技术规范对地下水库地表、地下工程进行日常 维护，保证工程设施安全运行。按照“同区同价”的原则，在基本不增加财政负担的前提下，建立和制订科学的水价形成机制和合理的水资源费征收标准，使不同用水户合理使用引江水、当地地下水和地表水。区域内取水户按量计征的水资源费主要用于购买引江水。 .3 水源保护与风险控制 地下水库建成后，为了确保其良好运行，必须进一步加强对水源的保护，并对可能出现的风险进行有效控制。一是部门联动。环保、水利等有关部门要根据法律、法规要求，结合部门职责进一步做好对山区水库及南水北调水源的保护工作，加大执法力度，禁止库区及入渗场