南四湖洼地治理工程對地下水水位影響分析

李玥璿 ，陳立峰 ，侯祥東

（1.濟(jì)寧市洙趙新河管理處，山東 濟(jì)寧 272000；2.山東省淮河流域水利管理局，山東 濟(jì)南 250100）

南四湖洼地規(guī)劃治理總面積5135km2，包括濱湖洼地和湖西洼地兩部分，濱湖洼地位于南四湖周邊濟(jì)寧、棗莊2市36.79m等高線以下的地區(qū)，面積2303km2；湖西洼地位于菏澤市36.79m等高線以上的地區(qū)，面積2832km2。

工程規(guī)劃的主要內(nèi)容：對64條入湖大中型河道的二級、三級支流及入湖小型河道進(jìn)行疏挖治理，提高除澇標(biāo)準(zhǔn)至5年一遇，同時(shí)分段復(fù)核堤防防洪標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)復(fù)核計(jì)算有39條河道需要進(jìn)行堤防加固或局部堵覆缺口，并治理沿河配套建筑物工程。

1 治理區(qū)現(xiàn)狀

1.1 洼地治理區(qū)淺層地下水位現(xiàn)狀

本次預(yù)測分析共收集治理區(qū)內(nèi)364個(gè)地下水位檢測點(diǎn)自2014年1月1日至2014年12月26日全年的觀測資料（其中：菏澤市151個(gè)檢測點(diǎn)，濟(jì)寧市213個(gè)檢測點(diǎn)），觀測間隔時(shí)間一般為5d，即每月的 1、6、11、16、21、26 日觀測，少量觀測點(diǎn)為每天觀測一次。通過代表性河道的河底高程、5年一遇除澇水位與附近地下水水位對比分析，濱湖洼地內(nèi)地下水的年變幅相對較小，略低于治理河道5年一遇除澇水位，原因是河道水位常年受南四湖水位頂托，水位較高，河水常年補(bǔ)給地下水。湖西洼地內(nèi)地下水的年變幅相對較大，大多數(shù)河道汛期及引黃灌溉期，地下水受補(bǔ)給后上升，高于河底高程，其余大部分時(shí)間低于河底高程。根據(jù)實(shí)地調(diào)查，湖西洼地治理河道內(nèi)除汛期及引黃灌溉期外，大部分水量較小或處于干涸狀態(tài)，河道水深一般小于1m。

1.2 土壤鹽漬化現(xiàn)狀分析

根據(jù)調(diào)查點(diǎn)的淺層地下水水質(zhì)分析資料，湖西地區(qū)淺層地下水中氯化物、硫酸鹽濃度大部分地區(qū)較高，氯化物濃度18.8～425mg/L，硫酸鹽濃度38.4～720mg/L，且沿黃地區(qū)淺層地下水水位相對埋藏較淺，由于長期蒸發(fā)作用，使土壤含鹽量增高，部分地區(qū)土壤含鹽量達(dá)0.1%～0.6%。經(jīng)過20世紀(jì)六七十年代湖西水系調(diào)整后，雖然東魚河、洙趙新河等大中型河道對地下水位起到了關(guān)鍵性調(diào)控作用，土壤鹽漬化程度得到有效控制，但洼地治理范圍內(nèi)的局部地區(qū)，仍存在氯化物和硫酸鹽為主的土壤鹽漬化趨勢。

2 地下水位影響及土壤鹽漬化趨勢預(yù)測

2.1 預(yù)測模型的建立

河道水位突變時(shí)，地下水的非穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型為：

河道水位突變時(shí)，地下水的非穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型解為：

式中：S為地下水水位變化值，m；s0為河渠水位瞬時(shí)突變的幅度，m；t為從河渠水位瞬時(shí)突變時(shí)算起的時(shí)間，d；x為過水?dāng)嗝娴絺?cè)向邊界斷面的距離，m。

式中：uA為與 x、t、S、T 相關(guān)參變量；S 為含水層本身的貯水系數(shù)；T為含水層本身的導(dǎo)水系數(shù)。

2.2 水文地質(zhì)參數(shù)的確定

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)條件，將該研究區(qū)劃分為8個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)選典型縣進(jìn)行抽水試驗(yàn)，計(jì)算各土層滲透系數(shù)。由于洼地治理區(qū)面積大，在區(qū)域地下水水位及其鹽漬化影響時(shí)，一要充分考慮各典型抽水試驗(yàn)土層厚度權(quán)重，二要充分考慮滲透系數(shù)較大土層進(jìn)行綜合計(jì)算，確定各小區(qū)治理河段的K值。

抽水試驗(yàn)滲透系數(shù)計(jì)算公式：

式中：k 為滲透系數(shù)，m/d；Q 為涌水量，m3/h；H為含水層厚度，m；S為抽水孔中水位降深，m；r為抽水孔過濾器的半徑，m。

1）市中區(qū)抽水試驗(yàn)區(qū)。在中水水庫附近做抽水試驗(yàn)，勘察揭露土層自上而下有黏土、粉質(zhì)黏土（分布中粗砂層）、黏土夾姜石（局部分布中粗砂層）、黏土共4層，代表紅旗河、泉河、老運(yùn)河、老趙王河、蓼溝河、幸福河、老泗河、崗頭引河、焦村引河、蓋村引河、辛安引河、徐樓河、小荊河、汁泥河、段莊引河、小蘇河、老運(yùn)河、老運(yùn)河分洪道、東泥河、西泥河、泥溝河、潘莊引渠、黎墟沙河的滲透參數(shù)，滲透系數(shù)K=4.25m/d。

2）定陶區(qū)抽水試驗(yàn)區(qū)。在菏曹運(yùn)河附近做抽水試驗(yàn)，勘察揭露土層自上而下有粉質(zhì)黏土、粉土、黏土、粉土共4層，代表刁屯河、新沖小河、店子河、菏曹運(yùn)河、七里河、二坡河、三干溝的滲透參數(shù)，滲透系數(shù)K=1.305m/d。

3）單縣抽水試驗(yàn)區(qū)。在勝利河附近做抽水試驗(yàn)，勘察揭露土層自上而下有粉土、粉質(zhì)黏土、粉土共3層，代表黃白河、五干溝、東溝、蔡河的滲透參數(shù)，滲透系數(shù)K=5.94m/d。

4）金鄉(xiāng)縣抽水試驗(yàn)區(qū)。在老萬福河附近做抽水試驗(yàn)，勘察揭露土層自上而下有粉土、粉土、粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土共4層，代表蔡河、小王河、吳河、北大溜河、老西溝、大沙河、老萬福河、東溝河、蘇河、俞河、魚清河、白馬河、惠河、幸福河、西支河的滲透參數(shù)，滲透系數(shù)K=4.24m/d。

5）巨野縣抽水試驗(yàn)區(qū)。在巨龍河河段做抽水試驗(yàn)，勘察揭露土層自上而下有粉土、黏土、粉質(zhì)黏土、黏土共4層，滲透系數(shù)K=1.57m/d。

6）鄄城縣抽水試驗(yàn)區(qū)。在箕山河附近做抽水試驗(yàn)，勘察揭露土層自上而下有粉土、粉土、黏土、粉質(zhì)黏土共4層，代表金堤東河、金堤西河、北關(guān)沙河、華營河、金堤西河的滲透參數(shù)，滲透系數(shù)K=1.85m/d。

7）東明縣抽水試驗(yàn)區(qū)。在幸福河下游做抽水試驗(yàn)，勘察揭露土層自上而下有粉土、黏土、中細(xì)砂、粉質(zhì)黏土共4層，代表幸福河、五里河、賈河的滲透參數(shù)，滲透系數(shù)K=11.23m/d。

8）成武抽水試驗(yàn)區(qū)。在安濟(jì)河附件做抽水試驗(yàn)，勘察揭露土層自上而下有粉土、粉質(zhì)黏土、黏土共3層，代表友誼河、彭河、安濟(jì)河、金成河、新西溝的滲透參數(shù)，滲透系數(shù)K=1.32m/d。

2.3 預(yù)測時(shí)段確定

南四湖洼地治理工程總施工期為36個(gè)月，跨4個(gè)年度，從第一年7月開始進(jìn)行施工準(zhǔn)備，至第四年6月底全面完成。根據(jù)該建設(shè)項(xiàng)目的規(guī)劃目標(biāo)及要求，豐水期的地下水來源于河道滲漏補(bǔ)給，因此，將研究區(qū)地下水環(huán)境預(yù)測時(shí)段確定為122d。

3 預(yù)測結(jié)果分析

3.1 水位影響預(yù)測結(jié)果分析

水位影響預(yù)測結(jié)果：豐水期研究區(qū)西部，治理河段位于黃河、洙趙新河上游附近，地下水位受河水位變化影響范圍最大為2743m，最小為1884.46m，平均2526m；西南地區(qū)，地下水位受影響范圍最大為1926m，最小為525m，平均1683m；南四湖周邊，地下水位受河水位變化影響范圍最大為1813m，最小為1053m，平均1460m；中西部地區(qū)影響范圍最大為1134m，最小為577.8m，平均850m。

通過河道對地下水補(bǔ)給量計(jì)算可知，賈河對地下水滲漏量最大，單寬滲漏量為 0.98m3/（d·m）；微山老運(yùn)河對地下水滲漏量最小，單寬滲漏量為0.05m3/（d·m）。

3.2 鹽漬化趨勢預(yù)測結(jié)果分析

鹽漬化趨勢預(yù)測結(jié)果：根據(jù)研究區(qū)的水文地質(zhì)特征，將地下水埋深小于3m的區(qū)段，作為考慮具有鹽漬化趨勢預(yù)測對象。豐水期，西部、東南部部分治理河段，地下水埋深平均在1.7m左右，其中埋深最大為2.9m，最小為0.2m。由此推測位于黃河、南四湖附近，地下水埋深較淺，加之蒸發(fā)量大，土壤鹽漬化趨勢較大。豐水期，中西、西南部治理河段，地下水埋深平均在4.5m左右，其中埋深最大為12m，最小為3m，土壤鹽漬化趨勢并不明顯。

4 結(jié)論與建議

河道治理后，豐水期對地下水滲漏暫時(shí)性增強(qiáng)，研究區(qū)西部、西南地區(qū)，治理河段兩側(cè)影響范圍較大，影響距離平均值為1.68～2.53km，南四湖周邊、中西部地區(qū)，治理河段兩側(cè)影響范圍相對較小，影響距離平均值為0.85～1.05km。河道治理后，黃河、南四湖附近，地下水埋深較淺，加之蒸發(fā)量大，土壤鹽漬化趨勢較大。中西、西南部地下水埋深平均在4.5m左右，土壤鹽漬化趨勢不明顯。建議保持治理段河道暢通，防止河道水位被人為抬高；建立洼地治理區(qū)地下水長期監(jiān)測系統(tǒng)，對地下水水位、水質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決。