石佛寺水庫(kù)地下水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用與成果分析

董福君

(遼寧省石佛寺水庫(kù)管理局 沈陽(yáng) 110129)

1 工程概況

石佛寺水庫(kù)是遼河干流上唯一一座大型控制性水利工程，壩址位于沈陽(yáng)市沈北新區(qū)黃家鄉(xiāng)和法庫(kù)縣依牛堡鄉(xiāng)，距沈陽(yáng)市區(qū)約47km。壩址以上流域面積164786km2。石佛寺水庫(kù)一期工程總庫(kù)容約1.85億m3，保護(hù)農(nóng)田面積28.74萬(wàn) hm2。庫(kù)區(qū)淹沒(méi)范圍為50.41km2，回水長(zhǎng)度21.17km。淹沒(méi)區(qū)涉及沈北新區(qū)黃家鄉(xiāng)，法庫(kù)縣依牛堡鄉(xiāng)和鐵嶺縣新臺(tái)子鎮(zhèn)、阿吉鎮(zhèn)、凡河鎮(zhèn)共3個(gè)縣區(qū)、5個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、24個(gè)自然屯。工程等級(jí)為Ⅱ等，永久性建筑物為2級(jí)，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇洪水設(shè)計(jì)、300年一遇洪水校核。水庫(kù)主副壩全長(zhǎng)42.6km，泄洪閘16孔，總寬248.5m。

2 地形地貌及地層巖性

石佛寺水庫(kù)庫(kù)區(qū)位于下遼河斷陷平原遼河沖洪積扇的中部。在地貌成因類(lèi)型上，該區(qū)域?qū)儆诙逊e地形和剝蝕堆積地形。該區(qū)第四系堆積以黏性土為主，含水層巖組為細(xì)中砂與礫砂，含水層的透水性、富水性在區(qū)內(nèi)展示均有不同。該工程作業(yè)范圍約13km2，水庫(kù)局部地區(qū)及左右兩岸堤壩外處，地形平坦，地貌單一，主要巖性為粉質(zhì)黏土、黏土、細(xì)砂、中砂、粗砂、礫砂等。

3 設(shè)計(jì)目的

石佛寺水庫(kù)樞紐工程的主要功能是滯洪，鑒于其壩線較長(zhǎng)，在保證壩體和壩基滲透穩(wěn)定的前提下，為降低工程造價(jià)，絕大多數(shù)壩基未做防滲處理。因此在滯洪運(yùn)用期將對(duì)壩外農(nóng)田造成一定程度的淹沒(méi)現(xiàn)象，為此在壩外設(shè)立地下水監(jiān)測(cè)點(diǎn);同時(shí)該區(qū)地下水富集程度較高，地表水與地下水聯(lián)系密切。為適當(dāng)蓄水和對(duì)水資源開(kāi)發(fā)利用積累可靠基礎(chǔ)資料，準(zhǔn)確評(píng)價(jià)石佛寺水庫(kù)地表水、地下水補(bǔ)排關(guān)系以及低水位運(yùn)行對(duì)庫(kù)外的浸沒(méi)影響，在石佛寺主壩與魯家大橋間左右岸布設(shè)兩排地下水位動(dòng)態(tài)觀測(cè)斷面，通過(guò)自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備自動(dòng)采集數(shù)據(jù)，記錄日內(nèi)最高、最低地下水位及發(fā)生時(shí)間，反映地下水的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律。

4 地下水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)概況

石佛寺水庫(kù)地下水位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)共設(shè)1個(gè)中心控制站和10個(gè)水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)，其中水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)分別布設(shè)在2個(gè)觀測(cè)斷面，6個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)在庫(kù)區(qū)內(nèi)、4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)在庫(kù)外。石佛寺水庫(kù)一期樞紐工程地下水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)井高程按100年一遇洪水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)水位(汛后水位)50.22m，地下水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)壩區(qū)內(nèi)6眼監(jiān)測(cè)井井口高程為50.00m，堤外觀測(cè)井井口距地面2m。觀測(cè)點(diǎn)井深12m。開(kāi)孔直徑300mm，觀測(cè)井采用鍍鋅鋼管，直徑219mm。系統(tǒng)前端測(cè)量設(shè)備采用浮子式水位計(jì)，以蓄電池供電，太陽(yáng)能板不間斷充電，通過(guò)超短波固定的無(wú)線頻點(diǎn)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的通信。該工程于2006年6月開(kāi)工，2006年12月完工，2007年正式投入使用。監(jiān)測(cè)井布置圖見(jiàn)圖1，監(jiān)測(cè)井結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖2。

圖1 石佛寺水庫(kù)地下水位監(jiān)測(cè)井平面位置

圖2 監(jiān)測(cè)井結(jié)構(gòu)

地下水水位自動(dòng)采集設(shè)備由浮子式液位傳感器，配用旋轉(zhuǎn)編碼器、數(shù)據(jù)采集器、數(shù)傳電臺(tái)、太陽(yáng)能電源及防護(hù)箱等幾部分構(gòu)成，遙測(cè)站為無(wú)人值守站，自動(dòng)實(shí)時(shí)采集、存儲(chǔ)，以超短波(VHF)的頻率測(cè)報(bào)發(fā)送水位至中心站。上傳數(shù)據(jù)直接進(jìn)入水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)中心站。中心站設(shè)于石佛寺水庫(kù)建設(shè)管理局壩上綜合樓。應(yīng)用SQL SERVER數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)數(shù)據(jù)共享，具有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)打印等功能。

5 地下水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析

5.1 地下水與庫(kù)水位相關(guān)分析

系統(tǒng)于2007年1月正式投入運(yùn)行，測(cè)次為每天一次。以一個(gè)斷面中所選兩個(gè)壩內(nèi)測(cè)點(diǎn)JC2、JC4和兩個(gè)壩外測(cè)點(diǎn)JC1、JC5(每個(gè)測(cè)點(diǎn)值為月均值，庫(kù)水位為月均值)的測(cè)值結(jié)果畫(huà)出了石佛寺水庫(kù)地下水與庫(kù)水位對(duì)比過(guò)程線，見(jiàn)圖3、圖4。

圖3 庫(kù)外地下水位與庫(kù)水位對(duì)比過(guò)程線

圖4 庫(kù)內(nèi)地下水位與庫(kù)水位對(duì)比過(guò)程線

從圖3、圖4可以看出，地下水位變化具有周期性的特點(diǎn)，7～9月地下水位為年內(nèi)最高，1～4月地下水位為年內(nèi)最低。石佛寺水庫(kù)是純滯洪水庫(kù)，平時(shí)為16孔閘門(mén)處于敞泄?fàn)顟B(tài)，汛期根據(jù)防汛調(diào)度及下游農(nóng)田需要隨時(shí)調(diào)節(jié)。水庫(kù)于2009年開(kāi)發(fā)濕地建設(shè)工程，2009年5月25日開(kāi)始蓄水，最高水位46.20m，地下水水位隨著水庫(kù)蓄水有升高的趨勢(shì)，兩測(cè)點(diǎn)由于布設(shè)的位置不同、地面高程不同、周?chē)h(huán)境不同而出現(xiàn)明顯差異。JC1測(cè)點(diǎn)位于右堤庫(kù)外，庫(kù)水位較高時(shí)，地表水補(bǔ)給地下水，庫(kù)水位較低時(shí)，地下水與庫(kù)水位是補(bǔ)排關(guān)系。2009年5月蓄水之前，地下水變化較庫(kù)水位略有滯后，蓄水以后，地下水與庫(kù)水位變化基本一致。JC5測(cè)點(diǎn)位于左堤庫(kù)外，高水位時(shí)地表水補(bǔ)給地下水，低水位時(shí)地下水補(bǔ)給地表水，此處地下水相對(duì)JC1和庫(kù)內(nèi)測(cè)點(diǎn)較高，是因?yàn)榈掏鉁y(cè)點(diǎn)受萬(wàn)泉河河水補(bǔ)給的影響。JC2測(cè)點(diǎn)位于庫(kù)內(nèi)，距離遼河河道較近，變化規(guī)律同庫(kù)水位的變化規(guī)律基本一致，2009年5月蓄水前，變化較庫(kù)水位變化略有滯后，蓄水后，變化規(guī)律同庫(kù)水位變化一致。呈現(xiàn)出庫(kù)水位較低時(shí)，地下水補(bǔ)給河道，庫(kù)水位較高時(shí)，庫(kù)水位同地下水位接近或補(bǔ)給地下水。JC4地下水水位明顯高于JC2，說(shuō)明此處承壓層含水壓力較大。

5.2 地下水水位等值線圖分析

區(qū)域內(nèi)地下水的水文地質(zhì)狀況可分為基巖裂隙水及第四系松散巖類(lèi)孔隙潛水或微承壓水兩大類(lèi)。基巖裂隙水分布于遼河左右岸的零星殘山及崗地，松散巖類(lèi)孔隙潛水多分布于河漫灘處，微承壓水多分布于高漫灘及階地處。以2009年1月、7月各測(cè)點(diǎn)地下水水位月均值畫(huà)出等值線圖，見(jiàn)圖5、圖6。從中可以看出，河堤右岸主要分布基巖裂隙水，水量不豐，地下水水位變化大。庫(kù)區(qū)內(nèi)河漫灘處及高漫灘與階地處，高水位時(shí)，河道加寬，地下水水位最大值在JC4位置，由河道向左右岸排泄;枯水期，地下水水位最大值發(fā)生在JC3處，說(shuō)明此處為承壓含水層，壓力較大，地下水由此處向河道及下游排泄。

圖5 石佛寺水庫(kù)2009年7月地下水位等值線圖

圖6 石佛寺水庫(kù)2009年1月地下水位等值線

6 結(jié)論

監(jiān)測(cè)結(jié)果表明:地下水位變化具有周期性的特點(diǎn)，7～9月地下水位為年內(nèi)最高，1～4月地下水位為年內(nèi)最低，水庫(kù)于2009年5月25日開(kāi)始蓄水，最高水位46.2m，地下水水位隨著水庫(kù)蓄水有升高的趨勢(shì)。遼河河水與地下水存在密切水力聯(lián)系:枯水期地下水向遼河及西部下游排泄;汛期或上游水庫(kù)放水時(shí)，遼河水倒灌兩岸地下水。監(jiān)測(cè)分析結(jié)果基本符合水庫(kù)運(yùn)用的實(shí)際情況，說(shuō)明地下水位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行正常。利用地下水位周期性變化的特點(diǎn)，結(jié)合地表水的特性，實(shí)現(xiàn)地下水和地表水的聯(lián)合調(diào)度，保證遼河石佛寺水庫(kù)樞紐一期工程的供水能力。?

1 齊碗華，王日升．灤河下游地表水與地下水補(bǔ)排關(guān)系分析［J］．河北水利水電技術(shù)，1998(2):41-42．

2 謝新民，顏勇．淺析西北地區(qū)地表水與地下水之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系［J］．水利水電科技進(jìn)展，2003(1):8-10．