官?gòu)d水庫(kù)淤積浸沒影響范圍分析

馮超英

（河北省水利水電第二勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，石家莊050021）

1 水庫(kù)淤積浸沒現(xiàn)狀

官?gòu)d水庫(kù)位于永定河上游，地處河北省懷來縣及北京市延慶縣境內(nèi)。水庫(kù)自1955年建成蓄水后，有效地控制了永定河洪水，大大減輕了洪水對(duì)北京、天津及下游地區(qū)人民生產(chǎn)和生活的威脅。但由于水庫(kù)蓄水對(duì)庫(kù)區(qū)周邊地下水位產(chǎn)生頂托作用，1955年庫(kù)區(qū)周邊土地發(fā)生嚴(yán)重浸沒，隨著庫(kù)區(qū)淤積、淤積末端的不斷上延，上游河床逐年抬高，使原來的地下河變成現(xiàn)在的地上懸河，造成桑干河、洋河、媯水河、永定河兩岸產(chǎn)生了大面積浸沒區(qū)。

媯水河兩岸浸沒的主要特征為：水庫(kù)高水位運(yùn)行時(shí)，地下水位大幅抬高，房屋等基礎(chǔ)設(shè)施由于浸沒而遭受破壞，迫使周邊部分村莊向高地遷移。隨著時(shí)間推移，庫(kù)區(qū)周邊土地由于個(gè)別年份水庫(kù)高水位時(shí)將鹽堿托起，水位下降時(shí)鹽堿留在土壤表層，土地鹽堿化程度逐年發(fā)展，嚴(yán)重影響農(nóng)作物正常生長(zhǎng)，造成作物禾苗枯死，土地荒廢，糧食產(chǎn)量一直不能得到提高。

受官?gòu)d水庫(kù)蓄水頂托作用，造成庫(kù)區(qū)大量泥沙淤積，庫(kù)區(qū)尾部永定河、洋河、桑干河河床不斷淤高，原有的地下河變成“地上懸河”，現(xiàn)狀永定河豐沙鐵路8號(hào)橋已淤高13.4m，洋河夾河村處河底已淤高5m，桑干河吉家營(yíng)村處已淤高4m，雙樹村處河底已淤高3.7m，河床比堤外地面高出1.5～2m。河床淤高導(dǎo)致沿河兩岸地表水排水出口抬高，排水不暢形成內(nèi)澇；原有排泄入河的周邊潛水及部分承壓水水位相應(yīng)壅高，地下水排泄出路受阻，地下水位抬高，水力梯度由陡變緩，大面積地下水出露地表，致使大面積良田沼澤化，甚至棄耕，作物和果樹爛根，造成減產(chǎn)或絕收；浸沒區(qū)村莊房屋因地下水位抬高，地基承載力下降，基礎(chǔ)下沉，加上該區(qū)冬季寒冷，地基凍融破壞嚴(yán)重，造成地基變形，房屋墻壁斷裂甚至坍塌，部分村莊有大量積水，部分村莊被迫自行搬遷、重建；浸沒區(qū)內(nèi)道路翻漿，行車?yán)щy，制約本區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和對(duì)外交流，其他公用設(shè)施也遭受不同程度破壞；由于河床抬高，降低了河道行洪能力，造成堤防連年決口，沖毀排灌渠道、泵站及渠系建筑物，僅1995年洋河左堤朱官屯段決口4處，決口總長(zhǎng)350m，嚴(yán)重影響到兩岸人民群眾的生命安全。

2 涿懷盆地地下水位動(dòng)態(tài)分析

為分析涿懷盆地地下水位動(dòng)態(tài)變化，確定浸沒區(qū)的范圍，在浸沒區(qū)布設(shè)了96眼調(diào)查測(cè)井，其中涿懷盆地67眼，媯水河庫(kù)區(qū)兩岸29眼。觀測(cè)了潛水水位埋深，進(jìn)行地下水位動(dòng)態(tài)分析。

2.1 地下水位年際變化

本次地下水位年際變化，系列年選擇為1985～2005年。

（1）洋河以南地區(qū)：1985～1988年，水位埋深基本穩(wěn)定不變；1988～1996年，地下水位累積上升0.2m，年平均上升0.035m；1996～2005年，由于城區(qū)地下水大量開采，其地下水動(dòng)態(tài)分為東、西兩部分，大致以大西莊為界。東部地下水位埋深變化不大，西部地下水位累積下降為2.66m，年平均下降0.79m。

（2）洋河以北地區(qū)：1985～1988年，水位埋深亦基本穩(wěn)定不變；1988～1993年，地下水位累積上升0.26m，年平均上升0.05m；1993～2000年，按第四紀(jì)地質(zhì)及地貌圖，將地下水動(dòng)態(tài)分區(qū)劃分為灘地與一級(jí)階地以下及以上兩部分。灘地及一級(jí)階地以上部分，1993～1997年地下水位累積上升0.09m，年平均上升0.02m；1997～2005年水位埋深基本穩(wěn)定不變；灘地與一級(jí)階地以下部分，1993～1997年地下水位累積上升0.54m，年平均上升0.14m；1997～2000年地下水位累積上升0.37m，年平均上升0.12m。

2.2 地下水位年內(nèi)變化

通過對(duì)1997～1999年3年年降水量的分析，1998年相對(duì)為豐水年。

涿鹿縣大西莊以東，高水位期出現(xiàn)在3月中旬，低水位期出現(xiàn)在5月上中旬，年變幅為0.76m；大西莊以西，高水位期出現(xiàn)在2月中旬至3月上旬，低水位期出現(xiàn)在5月底至7月下旬，年變幅為1.18～1.33m，說明西部主要受城市開采影響，故變幅較大，且低水位期后延。

懷來縣灘地及一級(jí)階地以上部分，高水位期出現(xiàn)在4月底，低水位期出現(xiàn)在11月，年變幅0.14m；灘地及一級(jí)階地以下部分，高水位期出現(xiàn)在2月底至3月中旬，低水位期出現(xiàn)在9月下旬至9月底，年變幅在0.31～0.54m。

3 地下水位臨界埋深分析

地下水位臨界埋深是指產(chǎn)生浸沒的地下水位臨界值，如果地下水位的實(shí)際埋深小于或等于這個(gè)臨界值則產(chǎn)生浸沒，反之則不產(chǎn)生浸沒。

3.1 建筑物地下水位臨界埋深

對(duì)于建筑物來說，地下水位臨界埋深為建筑物的基礎(chǔ)砌置深度加基礎(chǔ)以下土的毛細(xì)上升高度，該值一般通過實(shí)際調(diào)查資料分析選定。通過對(duì)調(diào)查區(qū)民用建筑物破壞程度的多次調(diào)查及2001年4月份對(duì)地下水位埋深的實(shí)測(cè)，并結(jié)合以前資料，根據(jù)調(diào)查區(qū)內(nèi)潛水位埋深，民用建筑物在不同地下水位埋深地基下沉、建筑物破壞程度，將建筑物浸沒臨界深度確定為3m。

3.2 農(nóng)作物地下水位臨界埋深

對(duì)農(nóng)作物來說，地下水位臨界埋深為農(nóng)作物的根系深度加根系以下土的毛細(xì)上升高度。地下水位臨界埋深與地層分布、土壤質(zhì)地、地下水礦化度、水質(zhì)類型及氣候條件有關(guān)，在同一地區(qū)氣候相同條件下，地下水臨界深度僅與地層、土壤質(zhì)地及水質(zhì)類型有關(guān)。農(nóng)作物地下水位臨界埋深需要根據(jù)相關(guān)水文地質(zhì)試驗(yàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)資料、典型區(qū)治理經(jīng)驗(yàn)和定位觀測(cè)、現(xiàn)狀實(shí)地調(diào)查等綜合分析確定。

3.2.1 河北平原試驗(yàn)研究成果

河北平原地區(qū)關(guān)于鹽堿地改良及地下水臨界深度研究，已有30多年的歷史，其成果見表1。

表1 河北平原地下水臨界深度表

官?gòu)d水庫(kù)浸沒區(qū)土壤屬輕壤土，地下水礦化度為0.45～1.3g/L，表中相應(yīng)臨界深度為1.8～2.1m。

3.2.2 由試驗(yàn)場(chǎng)潛水蒸發(fā)資料分析臨界深度

西楊莊試驗(yàn)場(chǎng)位于懷來縣城西南10km，地貌單元屬二級(jí)階地，在村南的試驗(yàn)場(chǎng)地層，0～1m為亞粘土，1～1.5m為粘土，1.5m以下為粉砂；村東的試驗(yàn)場(chǎng)地層，0～1m為亞粘土，以下依次為粉、細(xì)、中砂，村南試驗(yàn)場(chǎng)地層更具有代表性。

利用潛水蒸發(fā)試驗(yàn)資料，編制地下水埋深與潛水蒸發(fā)關(guān)系曲線，來確定臨界埋深，此種方法實(shí)際上是一種反運(yùn)算，當(dāng)?shù)叵滤裆顪\時(shí)，潛水蒸發(fā)強(qiáng)烈，毛管水強(qiáng)烈上升；反之，潛水蒸發(fā)較弱，毛管水上升亦較弱。一般將地下水位與蒸發(fā)量關(guān)系曲線的拐點(diǎn)作為臨界深度，其拐點(diǎn)大致在1.8～2m之間。

3.2.3 由地下水位變化資料確定臨界深度

大黃莊村位于懷來縣西南11km，該村橫跨河漫灘、一級(jí)階地、二級(jí)階地3個(gè)地貌單元。1985年以前，灘地地下水埋深在1.2m左右，鹽堿地133.33hm2。一級(jí)階地地下水埋深在1.5～2.2m，鹽堿地甚少；2001年調(diào)查漫灘地下水埋深在1m，一級(jí)階地地下水埋深1.5m，漫灘及一級(jí)階地均變成鹽堿地，全村鹽堿地已達(dá)400hm2，說明當(dāng)?shù)叵滤恍∮诘扔?.5m時(shí)，不能制止鹽堿地的發(fā)展。

3.2.4 由定點(diǎn)調(diào)查資料確定臨界深度

保莊、雙樹及東小莊三村均位于桑干河一級(jí)階地，東小莊村北屬二級(jí)階地，在1988年三村一線地下水埋深1.2～1.6m，采用灌排與井排相結(jié)合的形式，尚能對(duì)地下水位進(jìn)行控制，可種植大田作物；2001年4月調(diào)查該區(qū)地下水位已上升至1m左右，只能種植稻田，排水壓堿改良鹽堿地。

在東小莊以北的二級(jí)階地，排水干溝溝深1.5m，田間溝深1.2～1.3m，僅靠排水溝渠或排水井均不能控制鹽堿地發(fā)展，必須與井排相結(jié)合，井排降低地下水位一般為0.5～0.6m，據(jù)此計(jì)算，地下水臨界深度應(yīng)在1.7～2.1m之間。

綜上所述，官?gòu)d水庫(kù)浸沒區(qū)地下水臨界深度應(yīng)在1.7～2.1m范圍內(nèi)，考慮到編制地下水等水位線圖時(shí)僅能以民井進(jìn)行復(fù)測(cè)，測(cè)點(diǎn)多少直接影響制圖精度，等值線僅能以1m為間距，鑒于此，將農(nóng)作物浸沒的地下水臨界深度定為2m還是比較恰當(dāng)?shù)摹?/p>

4 浸沒影響范圍的確定

預(yù)測(cè)浸沒范圍所依據(jù)的水庫(kù)水位，一般采用正常蓄水位或1a之內(nèi)持續(xù)時(shí)間在2個(gè)月以上的運(yùn)行水位。根據(jù)前述地下水變化分析，繪制官?gòu)d水庫(kù)庫(kù)區(qū)現(xiàn)狀地下水埋深及等水位線圖，量算地下水不同埋深面積，確定了浸沒面積。

根據(jù)該區(qū)的地形地貌、第四紀(jì)地質(zhì)條件及浸沒產(chǎn)生的機(jī)理等，將官?gòu)d水庫(kù)浸沒區(qū)分成涿懷盆地和媯水河兩部分。涿懷盆地按高水位期地下水位埋深等值線圖確定浸沒治理范圍為156.83km2，其中涿鹿縣為80.34km2，懷來縣為76.50km2；媯水河通過對(duì)1985～2000年的庫(kù)水位和地下水位分析，地下水位埋深已降至臨界水位以下，浸沒區(qū)未新產(chǎn)生或發(fā)展，而現(xiàn)在存在的浸沒區(qū)屬于老浸沒區(qū)治理問題，因此，媯水河浸沒治理范圍按對(duì)應(yīng)官?gòu)d水庫(kù)庫(kù)水位479m確定，其浸沒治理范圍為37.3km2。

［1］陜西省水利科學(xué)研究所，清華大學(xué)水利工程系泥沙研究室.水庫(kù)泥沙［M］.北京：水利電力出版社，1979.

［2］姜乃森.水庫(kù)淤積上延問題的分析［J］.水利學(xué)報(bào)，1997（8）.

［3］水利部海河水利委員會(huì).永定河系防洪規(guī)劃［R］.2008.

［4］河北省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.官?gòu)d水庫(kù)庫(kù)區(qū)浸沒治理工程設(shè)計(jì)［R］.1986.

［5］河北省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.廟宮水庫(kù)淤積浸沒治理研究［R］.1997.