乳山河地下水庫設(shè)計(jì)探討

楊 利，趙 晉，侯玉霞

（1.山東省水利勘測設(shè)計(jì)院，山東 濟(jì)南 250012；2.陽谷縣水務(wù)局，山東 陽谷 252311）

乳山河為乳山市境內(nèi)第一大河，發(fā)源于馬石山南麓的垛魚頂，全長65km，總流域面積1015.8km2，于乳山口注入黃海。流域內(nèi)主要支流有崖子河、大崮頭河、白石河、流水頭河、諸往河、崔家河、司馬莊河、鋸河等河流。乳山河流域?qū)俚湫偷呐瘻貛ШＱ笮约撅L(fēng)氣候，四季分明，冬無嚴(yán)寒，夏無酷暑，具有氣候溫和、溫差較小、雨水豐沛、光照充足、無霜期長的特點(diǎn)。秋、冬季以北風(fēng)、西北風(fēng)為主，春、夏季以南風(fēng)、東南風(fēng)或西南風(fēng)為主，歷年平均風(fēng)速為3.2m/s。該流域河流屬半島獨(dú)流入海水系，為季風(fēng)區(qū)雨源形河流。河床比降大，源短流急，暴漲暴落，徑流量受季節(jié)影響差異較大，枯水季節(jié)多斷流。

流域內(nèi)有大型水庫1座，中型水庫2座。龍角山水庫系大型水庫，位于育黎鎮(zhèn)龍角山村北，總庫容1.08億m3，興利庫容0.59億m3，為乳山市最大淡水水源。臺依水庫系中型水庫，位于夏村鎮(zhèn)臺依村北，總庫容0.23億m3，興利庫容0.13億m3。院里水庫系中型水庫，位于乳山寨鎮(zhèn)耳溝村北，總庫容0.11億m3，興利庫容0.07億m3。

1 建庫條件分析

1.1 補(bǔ)給水源條件

滿足一定數(shù)量和質(zhì)量要求的水源是建設(shè)地下水庫的先決條件。攔蓄當(dāng)?shù)氐乇韽搅魇侨樯胶拥叵滤畮斓闹饕a(bǔ)給水源。乳山河流域內(nèi)降水量年際變化較大，最大年降水量為1358.9mm（1964年），最小年降水量為338.4mm（1999年），豐枯比為4.02。降水量的年內(nèi)分配也極不均勻，主要集中在6—9月。汛期降水量占全年降水量的75.2%，而汛期降水量又主要集中在7—8月，其降水量占全年降水量的53.6%。流域內(nèi)多年平均年徑流量為25336萬m3，多年平均徑流深為249.4mm，大部分徑流流入大海，因此乳山河下游攔蓄利用地表水的潛力很大。

1.2 水文地質(zhì)條件

建庫的水文地質(zhì)條件，首先體現(xiàn)在要有一定的蓄水空間和良好的調(diào)蓄水條件。要求擬選地下水庫庫址區(qū)有一定含水層厚度，包氣帶和含水層巖性顆粒較粗，無大面積分布的弱透水層，有良好的入滲條件，儲水或給水性強(qiáng)，導(dǎo)水性好，含水層埋藏深度不大。特別是在地下水與河水有密切補(bǔ)排關(guān)系的沖積扇、濱海河谷、山間盆地、埋藏古河道等地區(qū)地下水庫的開發(fā)利用價(jià)值就更高。建庫的另一個(gè)重要因素就是取水條件。要求含水層的滲透性較強(qiáng)，單井涌水量較大。

乳山河中下游，形成地下水富水區(qū)。域內(nèi)含水層厚度多在5～20m之間，主要由中粗沙和沙礫石構(gòu)成，滲透系數(shù) 30～300m/d，給水度 0.15～0.26，單井涌水量一般大于1000m3/d。地下水的流向?yàn)楹庸认掠渭暗匦蝺A斜方向。地下水支援多數(shù)開發(fā)用于農(nóng)業(yè)灌溉和農(nóng)村人畜飲用，開采量不大且不連續(xù)，故水位只隨年降水量多寡而升降，相對較為穩(wěn)定，埋深一般在7m以內(nèi)，年變幅在0.2～3.1m之間。所以，乳山河下游地區(qū)水文地質(zhì)條件完全滿足建庫條件。

1.3 環(huán)境地質(zhì)條件

對擬選庫址區(qū)，要求地質(zhì)環(huán)境狀況良好，地下水開發(fā)有利于改善地質(zhì)環(huán)境和減少地質(zhì)災(zāi)害。同時(shí)要求庫區(qū)人口密度較小，無較大污染源，地下水和地表水現(xiàn)狀水質(zhì)符合相關(guān)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，或雖然現(xiàn)狀水質(zhì)較差但通過地下水庫調(diào)蓄運(yùn)行后水質(zhì)狀況有逐步改善的可能。

乳山河濱海河谷下游濱海平原，由于地下水長期超采，形成了地下水位降落漏斗，在河口區(qū)誘發(fā)了海水入侵，地下水質(zhì)量下降，降低了供水能力，但修建地下水庫可有效防止海水入侵，改善該地區(qū)存在的海咸水入侵、地下水位降落漏斗、土壤鹽漬化、地下水污染等環(huán)境地質(zhì)問題。因此，從改善地質(zhì)環(huán)境出發(fā)，修建地下水庫是非常適宜的。

2 工程總體布局

乳山河流域降水集中，河流短而且流急，水資源平均攔蓄利用率低，雨季大部分水流入海洋，攔蓄潛力很大。在乳山河下游規(guī)劃的地下水庫，枯水季節(jié)利用機(jī)井、洼地回灌地下水，抬高淡水漏斗區(qū)水位，減緩咸水入侵。庫區(qū)位于乳山河下游河谷平原于家莊-馬槽里村之間區(qū)域，庫區(qū)面積19.6km2。

乳山河地下水庫主要利用第四系含水沙層作為水庫調(diào)蓄庫容。根據(jù)現(xiàn)場勘察，庫區(qū)第四系厚度一般為6～15m，下伏基巖為花崗巖、花崗片麻巖。第四系一般呈雙層結(jié)構(gòu)，僅在河漫灘沙礫石層直接出露，為單層結(jié)構(gòu)。上部地層一般為黏質(zhì)沙土、沙質(zhì)黏土、淤泥，厚度0～9m；下部地層主要為含礫粗沙、中粗沙、細(xì)沙，厚度一般為3～9m。庫區(qū)地下水埋深1～3m，為潛水、淺層微承壓水，地下水庫總庫容2122萬m3。

根據(jù)乳山河流域的實(shí)際情況，其地下水庫的工程布局如下：

2.1 攔蓄補(bǔ)源工程

在下游修建橡膠壩梯級蓄水工程，不僅能阻止海水通過河道入侵，還能最大限度地利用區(qū)域汛期洪水，擴(kuò)大河道攔蓄水量，增加入滲補(bǔ)給量。

梯級橡膠壩群的布置，按河道的趨勢流態(tài)，在保持河道整治線平滑順暢和河床地質(zhì)條件滿足要求的條件下，橡膠壩壩址、庫區(qū)水面與跨河建筑物和兩岸市政建筑有機(jī)結(jié)合。根據(jù)河道比降分析橡膠壩蓄水水深，計(jì)算庫區(qū)回水長度，確定橡膠壩間距，使河道存連續(xù)帶狀水面。橡膠壩工程主要由上游鋪蓋、調(diào)節(jié)閘、橡膠壩段、充、排水泵站、下游消力池、上下游連接段、管理房等組成。

2.2 回灌補(bǔ)源工程

乳山河地下水庫回灌補(bǔ)源工程以乳山河為主回灌河道，崔家河、司馬莊河為副回灌河道，修建以回灌機(jī)滲井、人工滲井滲渠為主的回灌系統(tǒng)，增加地表水補(bǔ)給地下水的能力，回灌布置注重店面結(jié)合和整個(gè)庫區(qū)內(nèi)均衡布置，利用回灌井形成三維回灌系統(tǒng)。

2.3 地下壩工程

乳山河地下水庫庫區(qū)廣泛分布著一層淺海相沙層和一層沙壩—瀉湖相粉沙淤泥層，透水性較強(qiáng)，分層厚度較厚，是海水面狀入侵的界面。同時(shí)，庫區(qū)內(nèi)還分布有古河道和基巖斷裂帶，透水性強(qiáng)，是海水面狀入侵的主要通道。為了截?cái)鄮靺^(qū)內(nèi)地下水流出庫區(qū)的滲漏通道和海水入侵的通道，需要建設(shè)地下截滲工程，構(gòu)筑防滲帷幕，上蓄淡下阻咸?？筛鶕?jù)庫區(qū)的地層分布情況和水文地質(zhì)特點(diǎn)，按盡量選擇靠近大海、合理避開村莊、覆蓋層最淺的原則布置地下壩軸線。

2.4 地下水開采及監(jiān)測系統(tǒng)工程

地下水開采工程為庫區(qū)內(nèi)農(nóng)用灌溉井，以及為自來水廠提供水源的水源地抽水井群。地下水庫監(jiān)測系統(tǒng)包括建筑物監(jiān)測和庫區(qū)監(jiān)測。

3 地下水庫建設(shè)面臨的主要問題

1）前期工作難度大。由于地下水庫隱蔽性相對較強(qiáng)，因此地下水庫的勘察難度較地表水庫要增加較多，尤其邊界的勘察、含水層厚度的勘察、野外試驗(yàn)等，勘察的工作量較大，費(fèi)用較高，周期較長；有些要素和參數(shù)測定比較困難，所以地下水庫的資源量的計(jì)算誤差較大。地下水庫的補(bǔ)給與開采目前沒有規(guī)范可依，設(shè)計(jì)要求較高。

2）控污、防污要求高。地下水體與地表水體不同，具有流動性慢、置換慢的特點(diǎn)，所以必須以不污染地下水和含水層、不影響含水層補(bǔ)給為前題，嚴(yán)格控制水質(zhì)，防止污染。

3）運(yùn)行管理相對復(fù)雜。通過開采和觀測的手段對地下水位進(jìn)行控制是地下水庫管理的關(guān)鍵，技術(shù)要求的難度比較大，庫區(qū)地下水位過高，會導(dǎo)致地面鹽漬化與沼澤化等環(huán)境地質(zhì)問題和生態(tài)環(huán)境問題，地下水位過低，又會引起流干、掉泵、包氣帶墑情降低等問題。地下水庫則需要建立較為完善的開采工程系統(tǒng)，運(yùn)轉(zhuǎn)和維護(hù)的費(fèi)用較高。

但是，地下水庫的開發(fā)前景是十分廣闊的，在水資源日益短缺的今天，可以用較低的費(fèi)用提供又一類可供人類利用的水資源調(diào)蓄空間，為地表水、地下水聯(lián)合調(diào)度提供基礎(chǔ)和新的選擇。