黛溪河滲漏補源效果分析

【摘要】為做好黛溪河補源工作，本文通過漏漏計算，掌握了河道及水庫的滲漏補給地下水水量，為補源方案及下游自來水公司方案提供了技術(shù)依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】地下水：滲漏；補源；效果

黛溪河發(fā)源于鄒平縣南部山區(qū)，流域面積97.5km2，區(qū)域內(nèi)多年平均降水量610mm，2007年被山東省政府確定為省級重要飲用水水源地。自上世紀90年代以來，隨著縣城規(guī)模擴大及城市人口增加，城市居民生活用水量逐年增加，自來水公司開采量年均增加7.3%，導(dǎo)致黛溪河流域出現(xiàn)地下水超采狀況，自來水公司水源地面臨無水可采的窘境。由于受自然地理條件所限，依托現(xiàn)有河道、水庫工程，做好雨洪資源利用、地下水補源工作成為解決當前水資源短缺的主要途徑。

通過黛溪河歷次治理，河道加寬，具備了良好的滲漏補源條件，結(jié)合黛溪河流域的景觀用水需求，確定黛溪河滲漏補給量以及補水方案，為下游自來水公司的水源調(diào)度提供技術(shù)依據(jù)。

一、水文地質(zhì)條件

1.1 黛溪河流域水文地質(zhì)條件

黛溪河流域水文地質(zhì)單元屬泰沂山北麓、魯中低山風(fēng)化裂隙水區(qū)，接受大氣降水補給，依勢下滲北泄，可分為低山丘陵風(fēng)化裂隙水亞區(qū)和山前平原孔隙水亞區(qū)。南部山區(qū)是主要火成巖類含水巖組，為風(fēng)化裂隙水，接受大氣降雨補給后，一部分沿裂隙下滲，儲存于風(fēng)化裂隙含水層結(jié)構(gòu)內(nèi)，一部分沿裂隙通道下泄于溝谷轉(zhuǎn)化為下降泉，或為地下徑流滲流入山前第四紀土層的形式排泄。從低山區(qū)至丘陵區(qū)，再入山前平原后緣排泄入小清河。至此為完整的一個水文地質(zhì)單元。地下水流向大致與地形坡向一致。

二、水庫、河道基本特征

根據(jù)黛溪河水文地質(zhì)和現(xiàn)有水利工程條件，確立研究區(qū)為臺頭水庫至黛溪湖段，主要包括三座水庫以及7.74km的河道，地形高度由海拔109m降至34m，地形坡度為萬分之七。

1、黛溪河水庫

三座水庫分別為臺頭、于印水庫和黛溪湖，水庫總庫容453萬m3，水面面積0.79km2，水庫底部以粘土、黃土為主，滲透系數(shù)0.006-0.02。

2、黛溪河河道

河道主要包括臺頭水庫-鶴之洲、鶴之洲-于印水庫、于印水庫-黛溪湖南湖三段，三段河道總長7.74km，河道寬度65m左右，水面面積0.5km2。平均水深0.8-0.9m。河道蓄水量41.5萬m3，河道底部以粘土、黃土為主，滲透系數(shù)0.008-0.15m/d。

三、河庫滲漏量計算

水庫、河道滲漏是普遍存在的現(xiàn)象，工程蓄水運行后，水體與當?shù)氐叵滤到y(tǒng)產(chǎn)生緊密的水力聯(lián)系，地表水與地下水相互交換。一方面，河庫滲漏補給使河庫區(qū)地下水均衡狀態(tài)發(fā)生改變，進而影響附近的地下水動態(tài)；另一方面，河庫滲漏速率受到河庫底地層滲透性和地下水位的影響。因此，在研究水庫滲漏時，需將水庫和庫區(qū)地下水系統(tǒng)聯(lián)系起來。目前最常用的水庫滲漏量計算方法包括達西公式、水均衡法和數(shù)值模擬法等。

1、水庫蒸發(fā)、滲漏量計算

水庫滲漏補給量與水庫水位、庫底地層的滲透性及地下水位有關(guān)，根據(jù)達西公式，計算單位時間內(nèi)網(wǎng)格單元的滲漏量。滲漏量由下面公式計算可得：

Q = KA（hl-ha）/Δl

式中： Q-網(wǎng)格單元單位時間滲漏量 （m3/d） ；

K-為庫底地層滲透系數(shù) （m/d）；

A-為網(wǎng)格單元的滲透面積 （m2）；

Hl-為水庫水位的加權(quán)平均值 （m）；

Ha-為庫底地層中的地下水水位 （m）；

Δl-ha測點至庫底的垂直距離 （m）。

據(jù)計算水庫滲漏總量為657萬m3，蒸發(fā)量94.8萬m3，需要補水量752.2萬m3，年需補水次數(shù)為1-2次。

2、河道蒸發(fā)、滲漏量計算

根據(jù)現(xiàn)有的資料條件，采用達西公式計算黛溪河河道滲漏量，按照水利水電工程水文地質(zhì)勘察規(guī)范（SL373-2007）規(guī)定，當渠道下深處埋藏有透水性好的地層，渠道滲漏量可用下式計算：

q=K（B+C2H0）

式中：q-渠道單位長度滲流量（m3/d）；

K—地層滲透系數(shù)（m/d）；

B—梯形斷面渠道水面寬度（m）；

H0—渠道內(nèi)的水深（m）；

C2—系數(shù)（據(jù)插圖求得c2=5）；

根據(jù)公式計算黛溪河河道每年滲漏水量為249.8萬m3，蒸發(fā)量60萬m3，需要補水量309.8萬m3，年需補水5-9次不等。

3、河庫蒸、發(fā)滲漏總量

黛溪河正常蓄水條件下滲漏總量907.2萬m3，蒸發(fā)量154.8萬m3，需要總補水量1062萬m3。

四、結(jié)論與建議：

1、按照黛溪河正常徑流、充庫情況下計算，黛溪河臺頭水庫至黛溪湖段總滲漏量為907.2萬m3，需要補水1062萬m3。其中鶴之洲至黛溪湖段滲漏量為604.1萬m3，需補水717.8萬m3。根據(jù)河庫蒸發(fā)、滲漏水量及攔蓄能力，河道年需補水5-9次，水庫年需補水1-2次，補水次數(shù)與對黛溪河實際調(diào)查結(jié)果基本一致。黛溪河補水可實行水庫聯(lián)合調(diào)度，滿足河道補水要求。

2、臺頭水庫至黛溪湖段總滲漏量907.2萬m3，按照地下水可開采系數(shù)0.8計算，年增加可開采量725.8萬m3，黛溪河水源地可開采量為1407.8萬m3，而黛溪河年開采量1200萬m3，年余水207.8萬m3；鶴之洲至黛溪湖段年滲漏601.4萬m3，按照地下水開采溪水0.8計算，年增加可開采量481.1萬m3，黛溪河水源地可開采量為1163.1萬m3，年缺水36.9萬m3。

3、黛溪河及水庫庫底巖性以粘土、黃土為主，滲漏量較小。若要進一步增加滲漏水量，需要在河庫底部做一些回灌補源工程，如打滲透井，增大其滲透能力，可滿足水源地供水需求。

4、河道水庫滲漏與地下水水位、地表水水位和土壤巖性等諸多因素密切相關(guān)，滲漏水量是動態(tài)變化的，根據(jù)達西公式計算的滲漏水量是初始滲漏補給狀態(tài)的滲漏量。當運行后可通過數(shù)值模擬方法計算滲漏水量的動態(tài)變化。

5、濕地為地球之腎，鑒于地表水水源水質(zhì)的不可控性，建議通過建設(shè)河庫型濕地，一方面可以增加濕地面積，提高黛溪河水利風(fēng)景區(qū)的品味與層次；另一方面可以通過種植蘆葦、蒲草等水生植物，攝取地表水中有機物、氮磷、無機鹽等物質(zhì)，改善水源水質(zhì)。

參考文獻：

[1]地下水人工補給影響因素探究[J].戴長雷.廣東水利水電.2003（06）

[2]龍口市濱海地下水庫系統(tǒng)工程[J].劉溱蕃，孟凡海，張樹榮.勘察科學(xué)技術(shù).2003（06）

[3]引黃蓄水回灌補源，修復(fù)與改善華北平原生態(tài)環(huán)境[J].方生. 地下水.2003（04）