懷柔應(yīng)急備用地下水源地減采熱備影響分析

李 陽,張景華,董 佩，陳 魯

（1.北京市地質(zhì)工程勘察院，北京 100048；2.北京市水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊，北京 100195；3. 環(huán)境保護(hù)部核與輻射安全中心，北京 100082）

懷柔應(yīng)急備用地下水源地減采熱備影響分析

李 陽1,張景華1,董 佩2，陳 魯3

（1.北京市地質(zhì)工程勘察院，北京 100048；2.北京市水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊，北京 100195；3. 環(huán)境保護(hù)部核與輻射安全中心，北京 100082）

綜合懷柔應(yīng)急水源地多年氣象及地下水動態(tài)監(jiān)測資料，重點分析了2015年9月份水源地減采熱備前后地下水水位、水質(zhì)、水源井動水位等監(jiān)測資料，評價了應(yīng)急水源地?zé)醾浜B(yǎng)對水源地及周邊地下水系統(tǒng)的影響。結(jié)果表明，水源地運行至2015年8月31日，中心區(qū)地下水位已累計下降31.34m。水源地減采熱備后，應(yīng)急水源地及周邊地下水位恢復(fù)明顯，相對于2015年8月31日至2015年12月底，區(qū)域地下水位平均上升了1.69m，中心區(qū)升幅最大，南部地區(qū)升幅大于北部地區(qū)。水源淺井動水位平均上升了8.07m，水源深井動水位平均上升了18.34m。減采初期，深層承壓含水層水質(zhì)有所惡化，接近于淺層承壓水。隨著時間的延續(xù)，地下水位的升高，水質(zhì)恢復(fù)到減采前水平。懷柔應(yīng)急水源地作為首都最大的應(yīng)急備用水源地，在南水北調(diào)來水后的新水情下進(jìn)行熱備涵養(yǎng)，對于保障首都供水安全有著重要意義。

懷柔應(yīng)急水源地；減采；熱備；動態(tài)監(jiān)測；地下水涵養(yǎng)

0 引言

自20世紀(jì)90年代以來，北京市地下水年開采量不斷上升（賀國平等，2005），多年的持續(xù)開采導(dǎo)致地下水位大幅下降，僅靠北京市城區(qū)水廠的集中供水已無法滿足社會生產(chǎn)和生活的需要。為減輕北京城區(qū)的供水壓力，在北京山前地下水補(bǔ)給性能良好的地區(qū)，開辟了北京應(yīng)急水源地（張壽全，2008）。

北京市懷柔應(yīng)急備用地下水源地，位于北京市東北部懷柔區(qū)廟城－高兩河、北房－高兩河－南年豐一帶，位于潮白河沖洪積扇的中上部。西接懷柔水庫，北靠京密引水渠，東南緊靠水源八廠，優(yōu)越的地理位置，使其便于實施地表水與地下水聯(lián)合調(diào)蓄，可很大程度解決水資源時空分布不均問題，增加城市供水保證程度（喬玲等，2004；北京市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局等，2008）。

水源地原設(shè)計供水兩年，由于連續(xù)干旱一直續(xù)采至今。2015年以來，伴隨著南水北調(diào)中線一期工程正式通水，涵養(yǎng)地下水、加強(qiáng)地表水與地下水聯(lián)合調(diào)蓄成了新時期最主要的任務(wù)（張景華等，2015；劉予等，2005；張志永等，2014）。經(jīng)過一系列調(diào)研論證，懷柔應(yīng)急水源地于2015年9月7日正式按照10萬m3/d的開采規(guī)模進(jìn)入熱備涵養(yǎng)期。減采熱備后，懷柔應(yīng)急水源地能否逐步的進(jìn)入“應(yīng)急備用”狀態(tài)，為北京城市發(fā)展穩(wěn)定及供水安全發(fā)揮更大的作用。本文將根據(jù)水源地動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析水源地進(jìn)入熱備涵養(yǎng)期后，水源地地下水資源動態(tài)變化，為水源地合理布置開采方案提供依據(jù)。

1 監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)概況

懷柔應(yīng)急水源地地下水監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)目前共有觀測孔150眼，包括21對42眼深淺結(jié)合水源井，專門監(jiān)測井5組11眼；其中淺井設(shè)計深度為120m，取水層為40～110m，深井設(shè)計深度為250m，取水層為120～240m；農(nóng)業(yè)觀測孔52眼，觀測層位為100m以淺含水層（圖1）。其中，①水源井42眼，主要利用自動液位記錄儀，監(jiān)測各水源井的日動水位變化，并根據(jù)各井水位降深，及時采取措施，保證水源井的正常運行。②專門觀測孔11眼，主要利用自動液位記錄儀監(jiān)測120m水源淺井和250m水源深井的兩不同深度的取水層的地下水位變化情況。觀測頻率為一日兩次，為準(zhǔn)確評價應(yīng)急開采對懷柔平原區(qū)生活和工業(yè)用水井的影響提供依據(jù)。③農(nóng)業(yè)觀測孔52眼，采取人工觀測的方式，觀測頻率為每五日一次，對水源地地區(qū)進(jìn)行加密觀測，觀測水源地地區(qū)淺層地下水位的變化情況，為準(zhǔn)確評價應(yīng)急開采對懷柔平原區(qū)農(nóng)業(yè)用水井的影響提供依據(jù)。

圖1 監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)布置圖Fig.1 Deployment of groundwater monitoring network

2 減采熱備影響分析

2.1 區(qū)域地下水位動態(tài)

由圖1可知，2003年懷柔應(yīng)急水源地啟動之初，區(qū)域地下水整體向東南方向流動，中心區(qū)地下水位24m左右。

由表1、表2、圖2可知。應(yīng)急水源地啟動初期，年度降幅較大，至2005年8月底，完成設(shè)計開采后，地下水平均埋深26.16m，累計降深9.05m。之后隨著降雨的增多，供水量的減少，地下水位降幅變小。但2014年由于降雨嚴(yán)重減少，地下水位年內(nèi)降幅達(dá)到了2m。

表1 農(nóng)業(yè)觀測井地下水水位動態(tài)統(tǒng)計表Tab.1 Groundwater level dynamic statistics of agricultural observation well

圖2 地下水位變幅與降雨量、供水量關(guān)系圖Fig.2 Relationship between groundwater level variation and rainfall and water supply

表2 農(nóng)業(yè)觀測井地下水水位變幅統(tǒng)計表Tab.2 Groundwater level variation of agricultural observation well

至減采前的2015年8月底，地下水平均埋深48.45m，累計降深31.34m。2015年全年區(qū)域地下水水位平均下降0.28m，降幅明顯小于2014年。其中減采前1—8月份，地下水位平均下降1.96m，減采后，2015年9月至12月期間，地下水位平均回升1.69m。由圖3可知，中心區(qū)升幅最大，南部地區(qū)升幅大于北部地區(qū)。

圖3 2015年8月底—12月底水源地地下水位升幅圖Fig.3 The rise of ground water level from August 2015 to December 2015

由圖4可知，至2015年年底，已經(jīng)圍繞懷柔應(yīng)急水源地逐步形成了新的地下水降落漏斗，中心區(qū)地下水位接近-6m。

2.2 專門觀測孔水位動態(tài)

專門觀測孔在2015年9月減采前后的主要變化：①淺層承壓水（45～120m淺井開采層），至減采前，地下水位平均埋深47.73m，累計降深31.88m，減采后9—12月，累計上升2.27m。②深層承壓水（250m深井開采層），至減采前，地下水位平均埋深53.87m，累計降深37.14m，減采后9—12月，累計上升4.75m（表3）。

表3 專門觀測井地下水水位動態(tài)統(tǒng)計表Tab.3 Groundwater level dynamic statistics of special observation well

表4 水源井地下水動水位統(tǒng)計表Tab.4 Groundwater level dynamic statistics of wellhead well

圖4 水源井平均動水位埋深歷時曲線Fig.4 Duration curve of average dynamic water level depth of water source well

2.3 水源井水位動態(tài)

根據(jù)實際運行的水源井水位監(jiān)測資料，減采前，水源井動水位埋深是逐年增大，至2015年8月31日，水源淺井動水位埋深最大達(dá)68.95m，最小48.83m，總平均56.85m；水源深井動水位埋深最大達(dá)到85.94m，最小57.81m，總平均72.7m。較2014年呈現(xiàn)持續(xù)下降態(tài)勢；2015年9月7日水源地減采熱備以后，水資源有所恢復(fù)，開采井?dāng)?shù)減少，井間干擾減少，水源井動水位也呈現(xiàn)上升趨勢，2015年12月31日水源淺井動水位埋深最大達(dá)60.27m，最小44.41m，平均48.78m；水源深井動水位埋深最大為77.91m，最小55.68m，總平均54.36m。淺井平均動水位較2015年8月上升了8.07m，深井平均動水位較2015年8月上升18.34m（表4、圖4）。

2.4 地下水水質(zhì)動態(tài)

自懷柔應(yīng)急水源地建成以來，每季度均分別對水源淺井和深井分別取樣，進(jìn)行地下水全分析，監(jiān)測水源地地下水水質(zhì)變化情況，本次根據(jù)應(yīng)急水源地啟動前（2003年8月）、減采前（2015年6月）、減采初期（2015年9月）及2015年11月水源井分析結(jié)果，從硬度、礦化度、硝酸鹽平均水平可見（表5），根據(jù)《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GBT 14848-93），從以上指標(biāo)來分析，水源淺井水質(zhì)屬于Ⅲ類水，水源深井水質(zhì)均屬于Ⅱ類水。

減采初期，水源井水質(zhì)各項指標(biāo)均有不同程度上升，尤其是水源深井的硬度、礦化度上升顯著，基本與淺井接近。隨著減采持續(xù)，水源深井的硬度、礦化度均有所下降，與減采前接近。水源深井水質(zhì)變化，主要是由于淺層水的越流補(bǔ)給量增大所致；但隨著減采的持續(xù)，深層水位升高，越流補(bǔ)給量減少，水質(zhì)恢復(fù)到較優(yōu)水平。

表5 水源井水質(zhì)分析成果表Tab.5 Results of water quality analysis of water source well

3 結(jié)論

（1）北京市懷柔應(yīng)急備用地下水源地自運行以來，地下水位持續(xù)下降，水源井出水能力持續(xù)衰減，地下水水質(zhì)也隨之惡化，對周邊工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及城市供水產(chǎn)生了巨大影響。至2015年，已經(jīng)圍繞水源地逐步形成了新的地下水降落漏斗。

（2）2015年9月，水源地進(jìn)入熱備涵養(yǎng)期之后，區(qū)域地下水水位恢復(fù)明顯，至2015年12月底，懷柔平原區(qū)淺層地下水位平均恢復(fù)1.69m，中心區(qū)升幅最大，南部地區(qū)升幅大于北部地區(qū)；懷柔應(yīng)急水源地淺層承壓地下水位平均恢復(fù)2.27m，深層承壓地下水位平均恢復(fù)4.75m。

（3）2015年9月，水源地進(jìn)入熱備涵養(yǎng)期之后，水源井動水位恢復(fù)明顯，至2015年12月底，水源淺井動水位上升了8.07m，深井平均動水位上升18.34m。

（4）2015年9月，水源地進(jìn)入熱備涵養(yǎng)期之后，水源井水質(zhì)指標(biāo)有所波動，尤其水源深井波動明顯。隨之減采的持續(xù)進(jìn)行，至2015年12月底，水質(zhì)指標(biāo)均有所恢復(fù)。

[1]賀國平，周東，楊忠山，等. 北京市平原區(qū)地下水資源開采現(xiàn)狀及評價[J]. 水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2005，32（2）：45～48.

[2]張壽全. 應(yīng)急備用地下水源地—首都供水安全的重要保障[J]. 北京水務(wù)，2008，15(S1)：1～3.

[3]喬玲，李宇. 北京市建設(shè)應(yīng)急備用水源工程的初步研究[J]. 北京水利，2004，11(6)：12～14.

[4]北京市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局，北京市水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊. 北京地下水[M]. 北京：中國大地出版社，2008.

[5]張景華，范達(dá)久，李世君. 南水北調(diào)進(jìn)京后懷柔應(yīng)急水源地地下水資源涵養(yǎng)研究[J]. 城市地質(zhì)，2015，10(2)：17～20.

[6]劉予，孫穎，殷琨. 南水北調(diào)引水進(jìn)京后北京市地下水環(huán)境預(yù)測[J]. 水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2005，32(5)：93～96.

[7]張志永，焦劍妮，李鳳翀. 地下水庫回灌對地下水開采能力影響[J]. 南水北調(diào)與水利科技，2014，12(6)：127～131.

Analysis on the Infuence to reduce exploitation of the Huairou Emergency Wellhead

LI Yang1, ZHANG Jinghua1, DONG Pei2, CHEN Lu3
(1.Beijing Institute of Geological and Prospecting, Beijing 100048, 2.Beijing Institute of Hydrogeology and Engineering Geology, Beijing 100195, Nuclear and Radiation Safety Center, MEP, Beijing 100082)

On the basis of themeteorological and groundwater monitoring data for many years in Huairou emergency wellhead, this paper analyzes the groundwater level, water quality and dynamic water level before and after the Huairou emergency wellhead reducing exploitation in September 2015. At the same time, the evaluation of emergency wellhead conservation effects on water source and the surrounding groundwater system has also been carried out. The results show that the groundwater level in the central area of Huairou emergency wellhead has declined to 31.34m till August 31, 2015. After the water source is reduced, the water level in the emergency water source area and the surrounding area is obviously recovered. Compared to August 31, 2015, average of region ground water level has increased 1.69m on December 31, 2015.The largest increase occurred in the central area and the southern region’s increase is larger than that of the northern region. The average dynamic water level of shallow wells is increased by 8.07m and the average dynamic water level of deep wells increased by 18.34m. In the early stage of the reduction, the water quality of the deep confned aquifer is deteriorated, which is close to the shallow confned water. As the time goes by, the ground water level is increased and the water quality is restored to the level before the reduction. As the capital's largest emergency wellhead , Huairou emergency wellhead for conservation in the case of new water resources of South-to-North Water Diversion, has important signifcance to ensure the safety of water supply in the capital

Huairou emergency wellhead; Reducing exploit; Standby application; Dynamic monitoring; Groundwater conservation

P641.8

A

1007-1903（2016）04-0066-05

10.3969/j.issn.1007-1903.2016.04.012

基金課題：北京市京密引水管理處懷柔應(yīng)急備用地下水源地地下水動態(tài)監(jiān)測。

李陽（1986- ），男，碩士，主要從事水文地質(zhì)方面研究。E-mail∶bjdky_ly@163.com。