三峽工程對(duì)下游地下水動(dòng)態(tài)的影響

黃 浩 黃 雷 魯朝林

（1、貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，貴州 貴陽(yáng)550001 2、重慶市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局南江水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊(duì)，重慶401121 3、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）環(huán)境學(xué)院，湖北 武漢430074）

1 概述

大型水利工程的興建勢(shì)必會(huì)改變河流沿線附近的水文地質(zhì)條件，影響地下水位動(dòng)態(tài)變化規(guī)律及地下水資源的開發(fā)利用，甚至因大型水利工程的興建引起水位變化可能對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的誘發(fā)有宏觀影響，但至今卻鮮有相關(guān)研究。

本次研究主要針對(duì)長(zhǎng)江中游江漢平原地區(qū)，該區(qū)域涉及主要水利工程有引江濟(jì)漢工程和三峽工程。引江濟(jì)漢工程總體涉及的引水流量并不大，王婷婷等[1]提出：引江濟(jì)漢工程降低了漢江中下游水體污染物同時(shí)在一定程度上提高了漢江中下游的河水位和流量，但對(duì)地下水位影響相對(duì)較小。吳瑕針等[2]對(duì)南水北調(diào)中線工程對(duì)中下游水環(huán)境影響進(jìn)行研究，并指出調(diào)水工程帶來(lái)的水環(huán)境，尤其是中下游地下水位的影響卻是比較復(fù)雜，緩慢、長(zhǎng)期、需要較長(zhǎng)時(shí)間才能表現(xiàn)出來(lái)。研究區(qū)距離最近的引江濟(jì)漢工程約90km，對(duì)研究區(qū)內(nèi)的地下水動(dòng)態(tài)暫時(shí)無(wú)影響。由此，本研究主要討論三峽工程對(duì)研究區(qū)地下水位影響。分析三峽蓄水工程對(duì)長(zhǎng)江中下游地區(qū)地下水位動(dòng)態(tài)變化造成的影響，為今后水利工程的興建造成中下游地區(qū)地下水位變化可能帶來(lái)的資源開發(fā)利用及地質(zhì)災(zāi)害等影響提供參考和指導(dǎo)。

2 三峽工程概況

三峽工程在每期工程竣工之后會(huì)開展相應(yīng)的蓄水工程，以滿足大壩運(yùn)行的正常水位。三峽工程大壩采取分期蓄水，1997年11 月一期工程結(jié)束，水位從原來(lái)66m 提高到88m；2003 年5月下旬二期工程完成，水位提高到135 米；2004-2009 年為三期工程階段。（大壩蓄水位詳情見表1）。為適應(yīng)豐水期和枯水期水位變化，三峽大壩會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的季節(jié)性蓄水：豐水期來(lái)之前會(huì)騰出庫(kù)容用以防洪，枯水期來(lái)之前會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的蓄水，抬升水位[3]。

表1 三峽庫(kù)區(qū)各工期蓄水水位

3 三峽工程對(duì)下游水位動(dòng)態(tài)影響

韓博聞[4]等研究了三峽大壩蓄水工程水對(duì)長(zhǎng)江中下游的徑流量的影響，根據(jù)宜昌站和大通站的水文數(shù)據(jù)指出三峽大壩蓄水運(yùn)用以后，直接影響中下游的徑流量進(jìn)而對(duì)長(zhǎng)江附近地下水有一定的影響。

由圖1 宜昌站和大通站的流量變化趨勢(shì)可看出，三峽三次蓄水工程（1997、2003、2009 年）蓄水開始之后，下游流量會(huì)有短時(shí)間的下降，當(dāng)蓄水完成之后大壩正常泄水，加上下河道水位較淺，水流通暢，流量會(huì)在此后短時(shí)間內(nèi)迅速增漲，圖中可以看出三期蓄水時(shí)間節(jié)點(diǎn)處兩水文站流量變化曲線符合這樣的規(guī)律。

圖1 歷年宜昌站和大通站的流量變化圖（韓博聞2015 年）

選取2004 年（二期蓄水后）和2009 年（三期蓄水后）各水文站長(zhǎng)江水位監(jiān)測(cè)資料，繪制表2 各水文站月平均水位變化量，通過(guò)對(duì)比其中的較大變化值2 月、5 月及10 月可以看出：宜昌站的水位變化量大于漢口站的水位變化量大于大通站水位變化量，整體符合越遠(yuǎn)離大壩水位變化越小，受大壩蓄水影響越小的規(guī)律。

表2 下游水文站月平均水位變化量（2004-2009 年）（張珍2011）

分別選取位于仙桃水文站的漢江水位和位于漢口水文站的長(zhǎng)江水位，繪制表3 三峽大壩蓄水工程對(duì)中下游水位影響。為研究大壩蓄水這一影響因素對(duì)中下游江水位影響因素，現(xiàn)排除降雨因素對(duì)江水位的影響，選取2000 年、2007 年、2011 年的水位數(shù)據(jù)，并且2000 年、2007 年、2011 年分別在三次蓄水工程之間和三峽工程完工之后，其中這三年的年降雨量接近，分別為1087.1mm、1031.4mm、1067.7mm，三年間漢江年均水位分別為25.5m、25.54m、25.58m，年均水位幾乎沒(méi)有變化，考慮上游地區(qū)降雨充沛，水源充足；三年間長(zhǎng)江的年均水位分別為20m、18.5m、17.32m，水位逐漸下降，由此長(zhǎng)江中下游水位受三峽蓄水工程影響水位有所下降，平均為每期蓄水工程之后長(zhǎng)江水位降低約1.3m。

表3 三峽大壩蓄水工程對(duì)中下游水位影響

4 三峽工程對(duì)長(zhǎng)江中游地下水位動(dòng)態(tài)影響

研究區(qū)內(nèi)多年地下水觀測(cè)孔R(shí)26-3 位于長(zhǎng)江及漢江河間地塊，直線距離分別約為25km 和27km。由上述三峽大壩季節(jié)性蓄水對(duì)區(qū)域地下水位影響可知，距地表水系距離在4km 以上的地下水，受庫(kù)區(qū)季節(jié)性蓄水影響輕微，甚至沒(méi)有影響[5]，但三峽大壩每期蓄水工程對(duì)該區(qū)地下水位動(dòng)態(tài)有一定影響。

三峽蓄水工程都在每期工程建設(shè)結(jié)束之后放閘蓄水，放閘蓄水時(shí)間分別為：一期蓄水在1997 年11 月、二期蓄水在2003年6 月、三期試蓄水在2009 年10 月。每期蓄水工程實(shí)施之后，研究區(qū)次年的降雨量并未出現(xiàn)規(guī)律性的增減，具體表現(xiàn)為一期蓄水之后由1997 年年降雨量1097mm 增加到1565mm；二期蓄水之后反而由2003 年年降雨量1519mm 降低到2004 年1435mm；三期期蓄水之后由2008 年年降雨量1108mm 略微增加到2009 年1229mm。因此，三峽蓄水工程并未對(duì)研究區(qū)氣象因素產(chǎn)生明顯影響，但每期大壩關(guān)閘蓄水之后1 年半左右的時(shí)間內(nèi)漢江和地下水位出現(xiàn)較大幅度的波動(dòng)，并且地下水位在此之后呈一定幅度下降并逐漸趨于平緩，直到下一期蓄水開始重新發(fā)生較大幅度波動(dòng)，如圖2。

圖2 1996-2015 年三峽大壩蓄水期間對(duì)研究區(qū)地下水位影響

研究區(qū)地下水位在每期大壩關(guān)閘蓄水之后1 年半左右的時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)較大幅度的波動(dòng)，之后水位呈一定幅度下降并逐漸趨于平緩，直到下一期蓄水開始重新發(fā)生較大幅度波動(dòng)。如表4所示，每期蓄水工程造成研究區(qū)地下水位下降約0.35m。并且從蓄水后不同時(shí)間間隔的水位標(biāo)準(zhǔn)差（數(shù)據(jù)平均值分散程度）來(lái)看，蓄水開始后0～1.5 年時(shí)段內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)差明顯大于蓄水開始后1.5 年到下一期蓄水的水位標(biāo)準(zhǔn)差，由此，蓄水開始1.5 年內(nèi)水位波動(dòng)較蓄水開始1.5 年后大，每期蓄水工程對(duì)研究區(qū)地下水位動(dòng)態(tài)的響應(yīng)會(huì)持續(xù)約1.5 年。

表4 三峽庫(kù)區(qū)蓄水工程不同時(shí)段對(duì)眼就去地下水位影響

5 結(jié)論

5.1 三峽大壩階段性竣工后蓄水工程對(duì)中下游地區(qū)江水位有一定影響，表現(xiàn)為越遠(yuǎn)離大壩水位變化越小，到研究區(qū)位置長(zhǎng)江水位受三峽蓄水工程影響水位下降1.3m/期。

5.2 三峽庫(kù)區(qū)每期蓄水工程造成研究區(qū)地下水位下降約0.35m。并且蓄水開始1.5 年內(nèi)水位波動(dòng)較蓄水開始1.5 年后大。

5.3 研究區(qū)地下水位動(dòng)態(tài)對(duì)每期三峽大壩蓄水工程的響應(yīng)時(shí)間會(huì)持續(xù)1.5 年。