枯水期地下水源地開采對水庫滲漏的影響

宋尚波，陳學(xué)群，魏文杰

（1.淄博市水文局，山東 淄博 255000；2.山東省水利科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250014；3.昌邑市水利局，山東 昌邑 261300）

淄博市太河水庫地處泰沂山北區(qū)，總庫容1.83億m3，興利庫容1.13億m3。流域?yàn)樯刃危L度40.5 km，平均寬度19.3 km，干流長度61.1 km，流域面積780 km2。水庫流域?qū)倏λ固氐貐^(qū)，斷層構(gòu)造發(fā)育，地層多為寒武、奧陶系，巖溶發(fā)育。

流域?qū)倥瘻貛О霛駶櫦撅L(fēng)型氣候，四季分明、雨量集中，屬于春旱、夏澇、晚秋又旱的氣候特點(diǎn)。多年平均降水量702.0 mm，多年平均徑流深155.9 mm。受氣候與地形影響，降水量時空分布不均，季節(jié)性變化明顯，汛期降雨占全年的73.8%，且主要集中在7～8月，易發(fā)生水庫大暴雨洪水，而其它季節(jié)徑流較少，易出現(xiàn)季節(jié)性斷流河干現(xiàn)象。

1 地下水源地概況

口頭水源地位于太河水庫上游，距離大壩7 km，于1997年建成，目前有兩個井群，其中東石門水廠有深井6眼，西石門水廠有深井3眼，主要向淄川城區(qū)及沿途東坪、西河、龍泉、昆侖等鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水，許可取水量3.5萬m3/d。自1997年以來供水量逐年遞增，年均開采量832.0萬m3。

北下冊水源地位于太河水庫下游，靠近太河水庫大壩，位于淄河地塹北下冊～黑旺富水地段，該水源地主要接受上游地下徑流、降水入滲和河道滲漏補(bǔ)給，許可取水量3萬m3/d。水源地自1992年運(yùn)行以來，年均開采量為829.0萬m3。

2 水庫滲漏損失水量計算

2.1 計算方法

在水庫上游流域河道長期斷流，而且降雨量很小的特殊時段內(nèi)，水庫地下水補(bǔ)給量很小，水庫水位呈線性下降，可以近視看做水庫來水量為零。在此條件下水庫滲漏損失水量計算如下：

式中：W滲為水庫滲漏損失水量；W出為實(shí)測出庫水量；△W為水庫蓄水變量，水庫水位呈線性下降，為負(fù)值；W蒸為水庫蒸發(fā)損失水量；W降水為庫區(qū)降水量。

2.2 資料選取

太河水庫流域1988—1989年和2014—2015年發(fā)生嚴(yán)重干旱，1988年和1989年降水量僅為375 mm和356 mm，2014年和2015年降水量僅為435 mm和595 mm，遠(yuǎn)低于常年。并且水庫上游河道在1988年和2014年的10月份以前就已斷流，在1989年12月和2015年11月庫干，直到1990年的6月和2016年的7月份才結(jié)束庫干。為此，選取1989年和2015年的實(shí)測資料進(jìn)行分析，可以近視看做水庫來水量為零。

水庫上游入庫站鎮(zhèn)后水文站有蒸發(fā)觀測，分別選取1989年和2015年鎮(zhèn)后站蒸發(fā)資料作為太河水庫蒸發(fā)計算的依據(jù)，其他數(shù)據(jù)采用水庫本站的實(shí)測資料。

2.3 滲漏損失水量計算

根據(jù)太河水庫1989年和2015年的逐日水位、降雨、平均流量以及鎮(zhèn)后站逐日蒸發(fā)量資料，分別計算得到兩年逐月平均蓄水量和逐月平均日滲漏損失水量，繪制蓄水量和日滲漏損失水量關(guān)系圖如圖1。從結(jié)果來看，太河水庫滲漏損失比較大，這與庫區(qū)所在位置喀斯特地質(zhì)有關(guān)。從圖1可以看出，在水庫水位較低時，1989年水庫滲漏在1.5萬m3/d到2萬m3/d，滲漏量相對穩(wěn)定；2015年水庫庫容與滲漏量呈明顯的正比例關(guān)系，蓄水量越多，滲漏量越大。2015年前3個月庫容在1 500萬m3以上時，滲漏量超過了7萬m3/d。

圖1 太河水庫蓄水量和日滲漏損失水量關(guān)系圖

3 滲漏損失水量影響因素分析

太河水庫庫區(qū)周邊除有口頭和北下冊水源地外，上游還有源泉、天津?yàn)车叵滤┧吹?，其取水井沿淄河兩岸分布。根?jù)取水井所處位置，距離太河水庫較近的口頭和北下冊水源地對水庫庫區(qū)滲漏影響較大。其次是由于近幾年連續(xù)干旱，水庫周邊村鎮(zhèn)抗旱自救，打了許多深水井開采地下水，用于生產(chǎn)和生活，這部分水量由于缺乏資料無法統(tǒng)計，但是肯定會造成地下水位下降，從而影響水庫滲漏。

3.1 水源地開采量

2015年，水源地開采量水量比較穩(wěn)定，口頭水源地年開采量1 296萬m3，日均3.55萬m3/d；北下冊水源地年開采量1 156萬m3，日均3.18萬m3/d。

3.2 水位變化分析

根據(jù)2015年水源地水位資料，繪制口頭水源地、北下冊水源地和太河水庫水位過程線如圖2示。經(jīng)對比可知，上游口頭水源地水位2015年8月以前低于太河水庫水位，水源地水位變化與太河水庫水位變化基本是同步的。并且隨著旱情的加劇，補(bǔ)給量減少，在開采量基本穩(wěn)定的情況下，水源地水位下降迅速，其降幅也大于水庫水位降幅，這就造成太河水庫蓄水反補(bǔ)水源地。8月份降雨增多，補(bǔ)給了地下水，口頭水源地水位上升，但水庫水位仍呈線性下降，直到11月底庫干。下游北下冊水源地則一直呈下降態(tài)勢。

3.3 滲漏影響

太河水庫2015年8月份以前日滲漏量3.5～7.5萬m3/d，而1989年水庫上下游未建設(shè)水源地時日滲漏量為2萬m3/d左右。也就是說前7個月由于水庫上下游地下水的開采，造成了890萬m3（日均5萬m3/d）的水量通過滲漏補(bǔ)給了地下水。

圖2 太河水庫上下游地下水源地水位和水庫水位過程線

4 結(jié)語

太河水庫作為淄博市最大、最重要的優(yōu)質(zhì)地表水源地，來水量和可供水量都是有限的，特別是在枯水年份，隨著旱情加劇、補(bǔ)給量減少、社會需水量的增大，周邊地下水源地在開采量基本穩(wěn)定的情況下水位下降大于太河水庫水位降幅，造成太河水庫蓄水反補(bǔ)水源地，且蓄水量多時滲漏補(bǔ)給量越大，此為枯水期太河水庫蓄水量迅速減少的重要原因之一。因此在枯水年多、連枯時間長的情況下，太河水庫更要做好對周邊地下水源地滲漏損失補(bǔ)給量的確定，查清蓄水快速減少的原因，以便更好的保障城鎮(zhèn)居民供水、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和流域生態(tài)安全。