周永紅

（山西省汾河二庫管理局，山西 太原 030012）

汾河二庫是一座以防洪、供水為主，兼有發(fā)電、旅游和養(yǎng)殖等綜合效益的大（二）型水庫。水庫總庫容1.33億m3，控制流域面積2348 km2。水庫主體工程于1996年11月開工建設(shè)，1999年12月大壩下閘蓄水，2007年7月竣工驗(yàn)收并正式投入使用。水庫建成后，不僅使太原市的防洪標(biāo)準(zhǔn)提高到100年一遇，而且在增加供水量和發(fā)電旅游等方面產(chǎn)生了顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，特別是在向太原市蘭村泉域和晉祠泉域地下水補(bǔ)給方面將產(chǎn)生巨大的生態(tài)效益。

1 庫區(qū)地質(zhì)條件

汾河二庫庫區(qū)為山勢陡峻的侵蝕和溶蝕的中山地貌類型，地勢西高東低。汾河經(jīng)灰?guī)r峽谷蜿蜒曲折由西南向東北流向盆地，谷底寬度100~200 m，山頂與河谷相對高差約400 m。各支谷走向大致為北西向，汾河河谷發(fā)育五級階地。

庫區(qū)地層巖性較為簡單，在水庫回水范圍內(nèi)，除河谷地帶分布有第四系松散堆積物外，主要為奧陶系下統(tǒng)、中統(tǒng)馬家溝組。在壩址至下槐村為奧陶系下統(tǒng)白云巖，下槐至掃石為奧陶系中統(tǒng)下馬家溝組各段的灰?guī)r與泥灰?guī)r，在掃石附近至庫尾，水庫回水至上馬家溝組底部的泥灰?guī)r及部分灰?guī)r。較老的寒武系上統(tǒng)鳳山組地層，主要出露于壩址下游懸泉寺背斜軸部及313工程場地。

水庫庫區(qū)大部分位于上蘭村泉域，庫尾有一小部分跨過掃石地下水分水嶺，進(jìn)入晉祠泉泉域。掃石上游，地表水懸于地下水之上，且越向上游懸差越大。

2 庫區(qū)蓄水及滲漏現(xiàn)狀

1999年底，汾河二庫正式下閘蓄水。由于大壩工程尚有部分灌漿工程未完成，水庫蓄水水位多年限制在886 m高程以下，2010年9月，汛限水位提高到895 m左右。2014年初，為早日實(shí)現(xiàn)太原晉祠泉自然復(fù)流，汾河二庫逐步抬高蓄水位，加大對晉祠泉域的滲漏補(bǔ)給量，至9月27日，水庫蓄水達(dá)到900 m高程，并保持在此高水位運(yùn)行。

根據(jù)2014年4月至2015年4月實(shí)測資料分析，寨上水文站至汾河二庫大壩區(qū)間的庫區(qū)實(shí)際滲漏量為2.02 m3/s，年滲漏量約6370萬m3，滲漏量與庫區(qū)水位呈正比關(guān)系。且水庫蓄水至正常蓄水位后，庫水通過下馬家溝組灰?guī)r向太原西邊山一帶滲漏，補(bǔ)給蘭村、西張水源地及晉祠、平泉一帶，補(bǔ)給量隨著水位的升高呈增加趨勢。

3 庫區(qū)蓄水至正常水位后對周邊地下水影響

3.1 對晉祠泉域影響

1960年汾河水庫修建完成開始攔河蓄水，攔蓄前汾河最大流量為1940 m3/s，最小流量為2.33 m3/s。攔蓄后水庫不定期放水，放水期平均放水流量為20～30 m3/s；不放水時(shí)期，汾河河道大部分時(shí)段呈斷流狀態(tài)。其中，在汾河水庫至蘭村段之間，由于生產(chǎn)活動(dòng)的影響，地表徑流量明顯減少：1954—1959年平均來水量為 35782萬 m3，60年代平均為 21469萬m3，70年代為14312.8萬m3，1980—1987年僅2305.8萬m3。地表水量的減少，致使?jié)B漏量逐漸減少，影響地下水的補(bǔ)給，導(dǎo)致晉祠泉流量減少。

2014年，按照《晉祠泉復(fù)流工程實(shí)施方案》，汾河二庫實(shí)現(xiàn)蓄水至正常高水位。由現(xiàn)狀的蓄水水位895 m逐步提高到設(shè)計(jì)正常蓄水水位905 m運(yùn)行，擴(kuò)大汾河二庫庫區(qū)浸潤面積，加大對晉祠泉域的補(bǔ)給量。汾河水庫至二庫區(qū)為山區(qū)峽谷河段，大部分位于奧陶系灰?guī)r裸露區(qū)，其中羅家曲至鎮(zhèn)城底（20 km）、古交至寨上（5 km）、寨上至峙頭（30 km）共55 km為滲漏段，漏失水量主要補(bǔ)給晉祠泉。

據(jù)《汾河干流古交段滲漏分析報(bào)告》成果，汾河水庫至?xí)x祠泉泉域邊界滲漏段總長44 km，其中，汾河水庫—寨上滲漏段長25 km，寨上—晉祠泉域邊界19 km。汾河二庫設(shè)計(jì)正常蓄水位905.7 m，水庫回水至萬柏林區(qū)周家山附近，回水長度22 km，壩址至庫尾整個(gè)庫區(qū)皆為峽谷區(qū)。兩岸山高坡陡，海拔在1200～1400 m，與河谷相對高差約400 m，屬低中山區(qū)。區(qū)間流域內(nèi)寒武、奧陶系灰?guī)r占50%左右，尤其是位于庫尾的河下村至峙頭村段為汾河干流強(qiáng)滲漏帶。其中屬于晉祠泉域（掃石至周家山）為5 km，其地層巖層主要有下馬家溝組灰?guī)r和上馬家溝組下段下部相對隔水巖組組成。水庫蓄水后，庫水通過下馬家溝組灰?guī)r滲漏庫外，即向太原西邊山一帶滲漏，補(bǔ)給蘭村、西張水源地，部分補(bǔ)給晉祠、平泉一帶。

根據(jù)《汾河二庫庫區(qū)右岸滲漏電模擬和同位素流向試驗(yàn)》成果，在水庫正常蓄水位905.7 m時(shí)，地下水位抬高，王封地壘阻水，形成地下分水嶺作用，庫右岸日均滲漏量為5780 m3，年滲漏補(bǔ)給總量約為211萬m3，其中向晉祠泉方向的滲漏量為0.0219 m3/s，年滲漏約69萬m3。試驗(yàn)結(jié)果表明，庫區(qū)右岸在未蓄水前，雖存在王封地壘和分水嶺，但巖溶地下水一方面受地壘作用向東補(bǔ)給蘭村和柴村第四系孔隙水，另一方面向南越過地壘向白家莊、晉祠泉、平泉補(bǔ)給，水庫至正常蓄水位后補(bǔ)給量將進(jìn)一步加大。

1993年，在汾河二庫初步設(shè)計(jì)階段，山西省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院提出水庫總滲漏量為0.7 m3/s，后經(jīng)中國水利學(xué)會(huì)勘測專業(yè)委員會(huì)技術(shù)咨詢，并提出《汾河二庫巖溶滲漏及其環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)咨詢報(bào)告》，得出水庫滲漏不超過1 m3/s，該結(jié)論采用了地下水動(dòng)力學(xué)公式和比擬法兩種方法計(jì)算。計(jì)算得出：汾河二庫在正常蓄水位905.7 m時(shí)，庫區(qū)右岸向晉祠泉域西銘方向滲漏量為0.3 m3/s，年滲漏量約946萬m3。

綜合比較，南京水利科學(xué)研究所電模擬成果的假定條件是右岸地下滲流場采用均質(zhì)體穩(wěn)定流與實(shí)際情況差距較大，試驗(yàn)的滲漏量比實(shí)際要?。恢袊麑W(xué)會(huì)勘測專業(yè)委員會(huì)技術(shù)咨詢成果的力學(xué)公式法，根據(jù)鉆探資料考慮了巖層透水性和地下水比降，結(jié)果比較符合實(shí)際情況。由此可見，汾河二庫蓄水位抬高至正常蓄水位后對晉祠泉域的補(bǔ)給十分明顯。

3.2 對蘭村泉域影響

根據(jù)蘭村泉域地下水觀測孔近50年的分析可知，1969年前，地下水位基本保持穩(wěn)定，水位在814.3 m左右；1970—1987年期間，水位呈明顯下降趨勢，但幅度不大，17年間下降6.9 m，年平均下降0.41 m；1988—2000年，水位大幅下降，共下降1.93 m，年平均下降1.78 m，為之前17年年平均下降的5倍左右；2000—2007年，水位下降速度明顯趨緩，汾河二庫蓄水后對蘭村泉域地下水補(bǔ)給影響明顯。

水庫至太原西邊山為奧陶中統(tǒng)上、下馬家溝組灰?guī)r，兩巖組巖溶發(fā)育，滲透性強(qiáng)，其中下馬家溝組處在庫水位以下，是庫水向西邊山巖溶水滲漏的主要通道，庫水通過強(qiáng)巖溶層，滲入邊山斷裂帶，繼而補(bǔ)給下游地區(qū)。受壓扭性斷層的阻隔作用，西山巖溶地下水一部分補(bǔ)給蘭村水巖溶水，其余補(bǔ)給西張第四系孔隙水源地。根據(jù)《汾河二庫水庫滲漏對蘭村水源地的補(bǔ)給影響研究報(bào)告》，當(dāng)汾河二庫蓄水位達(dá)到正常蓄水位905.7 m高程時(shí)，水庫對蘭村泉域的地下水年補(bǔ)給量由死水位880 m時(shí)的29.28萬m3增加至277.40萬m3。綜上所述，汾河二庫抬升至正常蓄水位后對蘭村泉域地下水補(bǔ)給量明顯增加。

4 建議

汾河二庫蓄水位抬高至正常蓄水位對周邊地下水的補(bǔ)給影響具有一定的繁雜性，課題的研究具有一定的難度和探索性。汾河二庫達(dá)到正常蓄水位，對周邊地下水的補(bǔ)給影響是否會(huì)由于二庫正常蓄水而發(fā)生較大變化有待水位監(jiān)測驗(yàn)證。為此提出如下建議：當(dāng)二庫蓄水水位增加時(shí)，應(yīng)密切監(jiān)測周邊的巖溶水水位，加強(qiáng)對水位的監(jiān)測記錄。應(yīng)在汾河二庫進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，對庫區(qū)滲漏水流運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行科學(xué)研究。

5 結(jié)語

自汾河二庫1999年底下閘蓄水以來，對太原地區(qū)的地下水補(bǔ)充起到重要作用。從2008年初山西省實(shí)施“千里汾河清水復(fù)流”工程，2014年初啟動(dòng)“晉祠泉復(fù)流”工程后，汾河水庫至蘭村區(qū)間河道過水已無斷流，該段河道年平均流量增大，最大為43.8 m3/s，最小平均為0.7 m3/s，有效增加了對地下水的補(bǔ)給。據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)分析，汾河二庫從892 m高程抬高蓄水位至900 m期間，在水位達(dá)到新高程時(shí)，由于水量大量被周邊土層吸收，滲漏量會(huì)有短時(shí)性大量損失，待土壤飽和后，滲漏量逐步趨于穩(wěn)定。