漢石橋濕地引水工程的可行性及對地下水的影響研究

張紅梅，江 劍，楊 帆，王小冬

（北京市地質工程勘察院，北京 100048）

漢石橋濕地引水工程的可行性及對地下水的影響研究

張紅梅，江 劍，楊 帆，王小冬

（北京市地質工程勘察院，北京 100048）

以漢石橋濕地引水工程為例，結合北京市人民政府關于實行最嚴格水資源管理制度的意見，從水資源承載能力出發(fā)，收集和調(diào)查項目區(qū)的水資源狀況和供水現(xiàn)狀，分析項目需水合理性，供水方案的可行性和可靠性，本地區(qū)水資源條件對項目用水的保障程度等，以及項目用水對區(qū)域水資源和其他用戶的影響情況。

取用水合理性；取水可靠性；取水影響；地下水影響

1 工程概況

（1）項目概況

漢石橋濕地位于北京市順義區(qū)境內(nèi)，本工程是向漢石橋濕地、恢復濕地及箭桿河、蔡家河、江南渠等河道引水，漢石橋濕地、恢復濕地及箭桿河、蔡家河、江南渠等河道位置關系見圖1所示。

圖1 建設項目位置圖

（2）建設工程規(guī)模

漢石橋濕地引水工程內(nèi)容包括［1］：

1） 新建揚水泵站2座；

2）新建1#泵站連接的有壓引水管道長為8284.5m，管道井共計24座，頂管共4處，長235m；

3） 新建節(jié)制閘1座3孔3*3m；

4）新建江南渠節(jié)制閘以上防滲7.93萬m2，二道河及蔡家河河道平整長1475m。

建成后漢石橋濕地工程總占地面積由現(xiàn)狀約197.5萬m2擴建至674.6萬m2，濕地及與濕地相連通的水系水面面積由171.86萬m2擴大至約549.903萬m2。

（3）工程需水量分析

漢石橋濕地引水工程總用地面積由現(xiàn)狀約197.5萬m2擴建至674.6萬m2，部分恢復漢石橋原始濕地特征，并對與濕地連通的水系進行水面蓄滯，水面面積由171.86萬m2擴大至約461.46萬m2，主要需水除現(xiàn)狀濕地和修復濕地外，還包括箭桿河、江南渠、蔡家河3條河以及位于箭桿河東邊順平路北邊的水域750畝（合計50.025萬m2）。

本工程需水量由補水工程相關河道、濕地水面的生態(tài)環(huán)境需水量以及工程范圍內(nèi)的綠化用水組成（表1、表2）。

本項目在建設期和運行期需水量各不相同，分述如下。

表1 需水工程規(guī)模表

表2 各水域面積和蓄水量表

1）工程運行期需水量分析

本工程需水量由補水工程相關河道、濕地水面的生態(tài)環(huán)境需水量以及工程范圍內(nèi)的綠化用水組成，見表3各項目用水水量分析。

表3 各項目用水水量分析表

經(jīng)分析，本項目河道、濕地水面的生態(tài)環(huán)境需水量為受水水面蒸發(fā)量+河道濕地向地下的滲漏量-降水對受水水面的補給量+換水量，即：

枯水年（95%保證率）：646.14+934.1-198.02+124.4＝1506.62萬m3/a。

本工程年總需水量為1506.62+97～1603.62萬m3/a（枯水年95%保證率），即最高需水量為1603.62萬m3/a，折合高日需水量4.4萬m3/d。

2）工程建設期需水量分析

漢石橋濕地引水工程建設期預計150天，濕地及河道靜水體積為622萬m3(表2)，即蓄水總量需622萬m3；漢石橋工程范圍水域生態(tài)環(huán)境最高需水總量為4.13萬m3/d，則150日用水總量為619.5萬m3。綠化灌溉用水，根據(jù)氣候變化，需水則灌，灌水時間與初始充水錯開。即建設期150天內(nèi)，總需水量622+619.5～1241.5萬m3。

2 引水水源的可靠性與可行性

（1）水源方案分析

本項目引水水源擬由3部分組成，包括流域天然來水量、現(xiàn)狀楊鎮(zhèn)再生水廠的處理水量，水量剩余缺口擬從潮白河河道引水［1］。前兩種水源除全部直接排入濕地外無其他去處，水源穩(wěn)定，下面將具體分析擬取潮白河河道的水源的可靠性和可行性。

（2）水源可靠性與可行性分析

本項目取水除去天然河道及楊鎮(zhèn)再生水廠直接排入漢石橋濕地的水量外，擬取潮白河河道再生水。漢石橋流域天然河道水量在枯水年為300萬m3/a，即最低來水量；楊鎮(zhèn)再生水廠目前無其他用水戶，污水來源穩(wěn)定，本項目可利用量195萬m3/a；本項目年需水量最高為1603.62萬m3/ a，除去上述兩水源可提供495萬m3/a水量后，還有需水缺口1108.62萬m3/a，擬取潮白河河道再生水。

潮白河河道再生水污水來源穩(wěn)定，從溫榆河魯疃閘上游約1.46km處引水，設計年調(diào)水量約7000萬m3/a［2，3］，除去其本身及目前存在的其他用水戶用水外，年剩余可利用量約3825.4萬m3左右。本項目取水僅占剩余可利用量的32%，按設計要求，潮白河河道環(huán)境用水可以滿足本項目需水要求。

但目前潮白河實際調(diào)水量沒有達到設計要求，據(jù)調(diào)查，潮白河河道目前實際調(diào)水量一期和二期總共約12.6萬m3/d，預計年來水量4603.26萬m3/a（來自北京市水利科學研究所統(tǒng)計數(shù)據(jù)）。除去本身及其他用水戶用水，遇枯水年潮白河河道剩余可利用水量為1428.66萬m3/a，本項目枯水年需水缺口為1108.62萬m3/a，潮白河河道環(huán)境用水完全可以滿足本項目需水要求。由于本項目用水是環(huán)境用水景觀用水，非工業(yè)農(nóng)業(yè)用水，保證率要求不高，供水水源不足時，可以適當暫時降低水面高度。

本項目運行期年用水量1603.62萬m3，日需水量4.4萬m3/d，建設期（150天）年用水量1241.5萬m3。項目建設期蓄水會選擇在雨洪季節(jié)，加上天然來水量，能滿足本項目日需水量的要求。另本項目用水為景觀用水，非工業(yè)農(nóng)業(yè)用水，保證率要求不高，運行過程中即使一兩天或一個月日用水量滿足不了要求，也不會導致嚴重后果。

排入河道的水質達到了地表水Ⅳ類標準，用于本項目景觀及綠化用水是可行的。

綜上分析，可引用水從水質和水量上均能滿足本項目需水要求，取水是可靠和可行的。

3 引水后的影響分析

（1）對區(qū)域水資源的影響分析

本項目的主要取水水源主要有河道天然來水、楊鎮(zhèn)再生水廠出水和潮白河河道的環(huán)境用水，潮白河河道水大部分來自順義新城生態(tài)調(diào)水中心的再生水（順義新城生態(tài)調(diào)水中心調(diào)水項目已通過水資源論證，再生水來源穩(wěn)定）。漢石橋濕地與潮白河同處潮白河流域，為流域內(nèi)調(diào)水，所以不會對區(qū)域水資源造成影響。漢石橋濕地引水工程在保證不影響潮白河河道環(huán)境用水的情況下實施調(diào)水，因此不會對潮白河恢復環(huán)境用水產(chǎn)生影響。

（2）對其他用水戶的影響分析

潮白河河道的環(huán)境用水主要用水戶除潮白河自身生態(tài)環(huán)境用水（2404.6萬m3/a）外，主要是后沙峪鎮(zhèn)年用水量550萬m3/a，及潮白河森林公園綠化用水年取水量約220萬m3，潮白河河道已用水總利用量約3174.6萬m3左右。根據(jù)潮白河2011-2012年實際調(diào)水量分析，一期和二期總來水量約12.6萬m3/d，年來水量4603.26萬m3/a（來自北京市水利科學研究所統(tǒng)計數(shù)據(jù)）。除去本身及其他用水戶用水，遇枯水年潮白河河道剩余可利用水量為1428.66萬m3/a。本項目擬從潮白河取水最高為1108.62萬m3/a，未超過潮白河剩余可利用量。因此本項目引水不影響其他取水戶取水。

（3）引水后入滲對當?shù)氐叵滤挠绊懛治?/p>

引用“順義新城溫榆河水資源利用工程”（引溫濟潮工程）一期完成運行后，對地下水的影響分析結果：

通過對潮白河的來水水源水質與潮白河地區(qū)地下30m內(nèi)的水質在運行前和運行后作對比，得出以下結論［4］：

溫榆河河水的重要組成部分是生活污水，經(jīng)過MBR工藝處理后，引入潮白河河道。按照地下水質量標準，檢測了MBR出水和淺層地下水的46項指標：鉛、鎘、鉬、鈷、鎳、鈹、鐵、錳、銅、鋅、鋁、鋇、汞、砷、硒等微量重金屬和非金屬，以及氟化物、氯化物、硝酸鹽氮、硫酸鹽、pH值、氨氮、六價鉻、氰化物、揮發(fā)酚、總硬度、亞硝酸鹽氮、三氯甲烷、四氯化碳、溶解性總固體、六六六、滴滴涕、高錳酸鉀指數(shù)、陰離子合成洗滌劑、肉眼可見物、嗅和味、渾濁度、色度、菌落總數(shù)、總大腸桿菌群、鉀、鈉、鈣、鎂、電導率、碳酸根離子、重碳酸根離子等。檢測結果表明，MBR出水水質主要為常規(guī)無機組分，MBR出水水質與地下水水質具有顯著差異（表4）。二者水質差異主要表現(xiàn)為：MBR出水中的鈉離子、鉀離子、氯離子、氨氮等指標濃度顯著高于30m含水層地下水，而其總硬度濃度則顯著低于地下水。因此，以這些指標作為指示因子，根據(jù)地下水中這些指標的濃度歷時變化可判斷河道受水對地下水環(huán)境的影響程度。

最終研究結果表明：

表4 地下水背景值與MBR出水的水質差異

（1）河道受水后，30m含水層地下水水位明顯上升，對50m和80m含水層水位影響不大。

（2）河水入滲后，地下水中有毒有害的重金屬和有機組分或未檢出，或檢出濃度很低，遠小于飲用水水質標準。

（3）河水入滲對地下水中的鹽分（鈉離子、氯離子）影響較大。

（4）河道底部土層對三氮具有較強的去除能力。

總體而言，河道受水后對地下水環(huán)境的影響主要表現(xiàn)為鹽分的增加，影響程度有限。

引用以上研究結果，說明本項目引水后，對地下水的影響除鹽分增加外，其他影響不大。引水后可能導致30m的含水層地下水水位上升，但本項目區(qū)第四系厚度在200m以上，附近區(qū)域水井井深都是百米以上，本項目的入滲對本區(qū)水井影響不大。本項目引水量對比潮白河引水量來說小得多，則對地下水的影響方面也會小得多。

4 小結

（1）漢石橋濕地自然保護區(qū)位于北京市順義區(qū)，是北京唯一現(xiàn)存的大型蘆葦沼澤濕地，也是北京近郊平原范圍內(nèi)絕無僅有的半天然荒野型濕地。由于持續(xù)干旱導致漢石橋濕地嚴重退化。水資源匱乏是威脅漢石橋濕地的主要因素，同時導致區(qū)域性不平衡發(fā)展和小氣候的嚴重失調(diào)。為恢復和保護漢石橋濕地的生態(tài)功能和生態(tài)景觀，向漢石橋濕地引水是目前亟待解決的問題。

（2）濕地及河道為維持水面平衡，生態(tài)環(huán)境年需水量為1506.62萬m3/a（折合為4.13萬m3/d）（按枯水年95%保證率計算）。工程范圍內(nèi)綠化年需水量為97萬m3，工程年總需水量為1603.62萬m3/a（枯水年95%保證率），高日需水量4.4萬m3/d。

（3）本項目引水水源由3部分組成，包括流域天然來水量、現(xiàn)狀楊鎮(zhèn)再生水廠的處理水量，水量剩余缺口擬從潮白河河道引水。前兩種水源除全部直接排入濕地外無其他去處，水源穩(wěn)定。取潮白河河道再生水滿足需水缺口1108.62萬m3/a。目前潮白河河水可利用量約1428.66萬m3左右，能滿足本項目的用水需求。排入河道的水質達到了地表水Ⅳ類標準，用于本項目景觀及綠化用水是可行的。

（4）漢石橋濕地與潮白河同處潮白河流域，為流域內(nèi)調(diào)水，不會對區(qū)域水資源造成影響。漢石橋濕地引水工程在保證不影響潮白河河道環(huán)境用水的情況下實施調(diào)水，不會對潮白河恢復環(huán)境用水產(chǎn)生影響。參考“順義新城溫榆河水資源利用工程”（引溫濟潮工程）一期完成運行后對地下水的影響分析結果，項目引水對地下水的影響除鹽分增加外，其他影響不大。引水后可能導致30m的含水層地下水水位上升，但本項目區(qū)第四系厚度在200m以上，附近區(qū)域水井井深都是百米以上，本項目的入滲對本區(qū)水井影響不大。

［1］北京市水利規(guī)劃設計研究院. 漢石橋濕地引水工程項目建議書（代可行性研究報告）. 2011年11月.

［2］順義新城溫榆河水資源利用工程項目建議書（代可行性研究報告）. 2006年11月.

［3］順義新城溫榆河水資源利用工程（二期）項目建議書（代可行性研究報告）. 2011年.

［4］北京市水利科學研究所. 順義新城溫榆河水資源利用工程受水區(qū)地下水水位水質動態(tài)變化規(guī)律研究. 2012年3月.

Study on the Feasibility of Hanshiqiao Wetland Water Diversion Project and Its Effect on Groundwater

ZHANG Hongmei，JIANG Jian，YANG Fan，WANG Xiaodong

(Beijing Institute of Geological Engineering, Beijing 100048)

In this paper, Hanshiqiao Drinking Water Project was introduced. According to the plan of water resource management system drafted by Beijing Municipal People's Government and the bearing capacity of water resources, we have investigated the water resources and water supply in this area. Furthermore, rationality of water requirement and reliability of water supply schemes in this project were analyzed. Finally, both security of local supplying water resources and influences to other water users have been studied.

Rationality of water requirement；Reliability of water supply；Infl uence of water supply；Impact to ground water

P641.8

A

1007-1903（2015）01-0034-05

張紅梅（1980- ）,女，碩士，主要從事水文地質工程地質及淺層地熱能開發(fā)利用方面工作，Email：cr27620275@qq.com。