河北省滹沱河地下水库建设研究（楚行宇）

时间：2021-01-14 08:12:05　来源：柠檬阅读网本文已影响人

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，北京西郊、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（含高新区）、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、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（渗得进）

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（蓄得住）

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。

1.2.3开采利用方便（采得出）

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（含高新区）、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（年运行费1.6亿元，工程正常运行期30年），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。

2.地下水库建设方案

2006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。

2.1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。

2.2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20～15m，调蓄库容7亿～10亿m3。

2.3建设内容

2.3.1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（杜北村），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。

2.3.2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。

2.3.3管理监测工程

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。

2.3.4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（灵寿县、滹沱河污水处理厂）集中处理，减少污废水对库区地下水质的不良影响。

3.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。

3.1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（约占总量2/3）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。

3.2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。

3.3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，禁止库区及入渗场范围内发生水污染事件。二是强化监测。在地下水库运行过程中，设立专管机构，强化监控手段，加大对入渗水源及库区地下水水量、水质、水位的监测力度，做到人员到位、制度到位、责任到位，并制定相关应急预案，有效应对突发事件。三是建设配套工程。由于滹沱河是石家庄市主要行洪河道，洪水初期来水水质不易保证，地下水库及入渗场需考虑这一因素，在入渗场周围建设以疏、导为主的简易工程措施，将初期洪水导出入渗场，保证工程安全运行。

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