王俊鵬，陸海玉，鄧?yán)^昌

(山東省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，山東 濟(jì)南 250012)

水庫(kù)樞紐地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)與保護(hù)探討
——以鳳凰湖調(diào)蓄水庫(kù)工程為例

王俊鵬，陸海玉，鄧?yán)^昌

(山東省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，山東 濟(jì)南 250012)

水利工程對(duì)地下水環(huán)境的影響主要在于地下水水位和水質(zhì)兩大方面，需要分別針對(duì)工程建設(shè)期和運(yùn)行期是否會(huì)對(duì)地下水環(huán)境產(chǎn)生影響進(jìn)行研究論證。目前水利工程地下水環(huán)境影響研究相對(duì)較少。本文以鳳凰湖調(diào)蓄水庫(kù)地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)為例，確定了水庫(kù)地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)等級(jí)為三級(jí)，針對(duì)水庫(kù)運(yùn)行期間從地下水水位和水質(zhì)兩大方面進(jìn)行了研究區(qū)域地下水環(huán)境影響預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)，并結(jié)合評(píng)價(jià)結(jié)果給出了鳳凰湖調(diào)蓄水庫(kù)地下水環(huán)境保護(hù)對(duì)策與措施。

調(diào)蓄水庫(kù)；地下水；影響評(píng)價(jià)；保護(hù)措施

通過(guò)修建修建壩、堤、溢洪道、水閘、進(jìn)水口、渠道、輸水管道等不同類型的水工建筑物，來(lái)實(shí)現(xiàn)防洪、供水、灌溉、發(fā)電等功能，以滿足人們生活和生產(chǎn)對(duì)水資源的需要[1]。水利工程的設(shè)計(jì)與建設(shè)同時(shí)也要兼顧環(huán)境保護(hù)，盡量減少對(duì)環(huán)境的改變與破壞。水利工程對(duì)地下水環(huán)境的影響主要針對(duì)地下水水位和水質(zhì)兩大方面，需要分別針對(duì)工程建設(shè)期和運(yùn)行期是否會(huì)對(duì)地下水環(huán)境產(chǎn)生影響進(jìn)行研究論證，即從保護(hù)地下水環(huán)境的角度出發(fā)，對(duì)擬建工程項(xiàng)目可能造成的地下水環(huán)境變化進(jìn)行預(yù)測(cè)，并根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果，論證工程項(xiàng)目實(shí)施的可行性，同時(shí)提出相應(yīng)的地下水環(huán)境保護(hù)措施[2]。

目前地下水環(huán)境影響研究主要集中在煤礦、電廠、隧道工程等，水利工程地下水環(huán)境影響研究相對(duì)較少。本文以鳳凰湖調(diào)蓄水庫(kù)地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)為例，確定了該工程評(píng)級(jí)等級(jí)，針對(duì)水庫(kù)運(yùn)行期間從地下水水位和水質(zhì)兩方面進(jìn)行了研究區(qū)域地下水環(huán)境影響預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)，并結(jié)合評(píng)價(jià)結(jié)果給出了鳳凰湖調(diào)蓄水庫(kù)地下水環(huán)境保護(hù)對(duì)策與措施。

1 地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)等級(jí)與要求

1.1 工程概況

根據(jù)本工程總體布置，該配套工程主要由調(diào)蓄工程和供水工程兩部分組成，供水管道采用地埋敷設(shè)方式，為封閉式輸水，對(duì)下水環(huán)境影響較小，因此供水工程不單獨(dú)考慮，本次地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)主要是針對(duì)鳳凰湖調(diào)蓄水庫(kù)工程進(jìn)行地下水環(huán)境的影響評(píng)價(jià)。

圍壩為均質(zhì)壤土壩，壩頂高程34.7 m，壩頂寬7.0 m。為減少水庫(kù)滲漏，全壩段范圍內(nèi)壩基采用塑性砼防滲墻垂直截滲，其軸線位于圍壩頂外側(cè)，墻頂高程34.70 m，插入⑥層壤土1.5 m，平均墻高14.0 m， 墻厚0.3 m。壩基采取防滲處理方案后，水庫(kù)滲漏量減少，截滲效果明顯。

1.2 地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)等級(jí)

采用《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則-地下水環(huán)境》(HJ 610-2011)附錄C中C.14公式計(jì)算影響半徑R0，計(jì)算公式如下[3]：

式中：R0為影響半徑，m；H為潛水含水層厚度，m；K為含水層滲透系數(shù)，m/d；W為降水補(bǔ)給強(qiáng)度，m/d；μ為重力給水度，無(wú)量綱；t為周期蓄水時(shí)間，d；長(zhǎng)期蓄水，取365天。

水庫(kù)按計(jì)算單元分別計(jì)算影響半徑，水庫(kù)影響半徑取各計(jì)算單元中最大值。根據(jù)上述公式，影響半徑計(jì)算成果見(jiàn)表1。經(jīng)計(jì)算鳳凰湖水庫(kù)影響半徑為629 m。

根據(jù)調(diào)查和計(jì)算，鳳凰湖水庫(kù)地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作等價(jià)劃分詳見(jiàn)表2，確定鳳凰湖水庫(kù)地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)等級(jí)為三級(jí)。調(diào)查評(píng)價(jià)范圍見(jiàn)圖1。

圖1 調(diào)查評(píng)價(jià)范圍

2 地下水環(huán)境影響預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)

根據(jù)工程分析，工程建設(shè)期不會(huì)對(duì)場(chǎng)區(qū)地下水水質(zhì)造成污染，也不會(huì)引起環(huán)境水文地質(zhì)問(wèn)題。工程運(yùn)行期對(duì)地下水環(huán)境影響主要是庫(kù)水滲漏對(duì)評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)地下水位的影響，分別對(duì)地下水位、地下水水質(zhì)進(jìn)行預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)。

2.1 地下水位影響預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)

由于輸水管道工程運(yùn)行期內(nèi)滲漏量極少，不會(huì)對(duì)沿線地下水產(chǎn)生影響，工程運(yùn)行期對(duì)地下水水位環(huán)境影響主要是庫(kù)水滲漏造成水庫(kù)周邊地下水水位的抬升。因此，本次預(yù)測(cè)內(nèi)容為工程運(yùn)行期正常工況及事故工況下，水庫(kù)庫(kù)水滲漏對(duì)地下水水位抬升幅度進(jìn)行預(yù)測(cè)；預(yù)測(cè)范圍為本次評(píng)價(jià)范圍內(nèi)水庫(kù)滲漏影響到的最大范圍；預(yù)測(cè)時(shí)段自水庫(kù)建成蓄水起，至運(yùn)行30 d、100 d、1 a、5 a、10 a、20 a、30 a。

表1 影響半徑計(jì)算成果一覽表

表2 鳳凰湖水庫(kù)地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作等級(jí)劃分表

2.1.1 預(yù)測(cè)方法及模型

平原水庫(kù)為面狀地下水補(bǔ)給源，概化為沿圍壩一周均勻分布的補(bǔ)給井，對(duì)周邊地下水的影響概化為每單個(gè)井對(duì)地下水的影響，補(bǔ)給量為水庫(kù)滲漏量均分到每單個(gè)補(bǔ)給井補(bǔ)給地下水。預(yù)測(cè)方法采用地下水流解析法，預(yù)測(cè)模型采用《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則-地下水環(huán)境》(HJ 610-2011)附錄F中非穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)的潛水情況預(yù)測(cè)公式，公式如下：

H-h=Δh

2.1.2 計(jì)算工況與評(píng)價(jià)

分別選取正常工況、與事故工況進(jìn)行計(jì)算，其中正常工況下鳳凰湖水庫(kù)年滲漏量243.49萬(wàn) m3，外壩軸線長(zhǎng)9.00 km，每米單井日滲漏量Q為0.74 m3/d，事故工況下由于截滲措施被破壞，滲漏量達(dá)到總庫(kù)容的21.89%，即459.74萬(wàn) m3，防滲措施失效工況下滲漏量按未采取防滲措施時(shí)滲漏量的70%計(jì)算，即年滲漏量為321.82萬(wàn) m3，則每米單井日滲漏量Q為0.98 m3/d。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖2。

(a)正常工況下

(b)事故工況下

可以看出正常工況下，鳳凰湖水庫(kù)庫(kù)水滲漏對(duì)地下水位的影響隨水庫(kù)蓄水時(shí)間而變化，總體顯示為蓄水時(shí)間越長(zhǎng)，地下水位抬升越高，影響范圍越大。當(dāng)水庫(kù)運(yùn)行5年后，地下水位變幅增長(zhǎng)較慢，說(shuō)明庫(kù)水滲漏對(duì)地下水位的影響基本趨于穩(wěn)定。在事故工況下，鳳凰湖水庫(kù)庫(kù)水滲漏對(duì)地下水位的影響總體顯示為蓄水時(shí)間越長(zhǎng)，地下水位抬升越高，影響范圍越大。當(dāng)水庫(kù)運(yùn)行30 d后，地下水位最高上升0.274 m；當(dāng)水庫(kù)運(yùn)行1年后，地下水位最高上升0.373 m，當(dāng)水庫(kù)運(yùn)行5 a后，地下水位最高上升0.440 m，地下水位變幅增長(zhǎng)較慢，庫(kù)水滲漏對(duì)地下水位的影響基本趨于穩(wěn)定。

根據(jù)9月和12月水位監(jiān)測(cè)資料，鳳凰湖水庫(kù)正常工況下與事故狀況下不會(huì)造成浸沒(méi)和土壤次生鹽漬化。但是在汛期，在徒駭河和鳳凰湖之間的部分區(qū)域，由于河水側(cè)向補(bǔ)給及鳳凰湖側(cè)向滲漏，會(huì)使徒駭河和鳳凰湖之間的部分區(qū)域地下水水位雍高，可能造成該區(qū)域部分低洼地帶產(chǎn)生浸沒(méi)現(xiàn)象[4]。

2.2 地下水水質(zhì)預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)

工程運(yùn)行期對(duì)地下水水質(zhì)的影響主要為庫(kù)水滲漏對(duì)地下水水質(zhì)的影響。場(chǎng)區(qū)現(xiàn)狀地下水水質(zhì)均受到不同程度的污染，地下水總硬度、氨氮(NH4+)均普遍性超標(biāo)，溶解性總固體、總大腸菌群等指標(biāo)均不同程度的超標(biāo)。根據(jù)工程分析，鳳凰湖庫(kù)水各項(xiàng)參數(shù)均能達(dá)到Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)，庫(kù)水滲漏補(bǔ)充地下水，能稀釋地下水超標(biāo)指標(biāo)的濃度，有意于改善地下水水質(zhì)，因此，庫(kù)水滲漏對(duì)改善地下水水質(zhì)是有利的。

3 地下水環(huán)境保護(hù)對(duì)策

根據(jù)工程分析及地下水環(huán)境預(yù)測(cè)，工程場(chǎng)區(qū)各含水層間水力聯(lián)系密切，水庫(kù)蓄水后，為防止水庫(kù)滲漏造成地下水大幅度抬升，造成土壤次生鹽漬化等環(huán)境水文地質(zhì)問(wèn)題，建議采取一定的防護(hù)措施。

(1)建立地下水觀測(cè)網(wǎng)，加強(qiáng)地下水位觀測(cè)。在庫(kù)區(qū)周邊建立地下水觀測(cè)點(diǎn)，形成系統(tǒng)完整的觀測(cè)網(wǎng)，并定期觀測(cè)地下水位，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)采取有效的治理措施。必要時(shí)增挖排水溝，確保地下水位在臨界地下水位埋深以下，防止土壤次生鹽漬化和沼澤化的發(fā)生。

(2)建立完善的灌排體系，在地下水位埋深較淺的地段設(shè)置減壓井和排水支溝，并結(jié)合暗管排堿措施和田間排水系統(tǒng)控制地下水位，防止產(chǎn)生土壤次生鹽漬化。

(3)因地制宜建立生態(tài)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)，調(diào)整種植植物或結(jié)合臺(tái)基魚塘等控制地下水位，通過(guò)農(nóng)田防護(hù)林建設(shè)及田間林、果間林的方式，利用喬木發(fā)達(dá)根系對(duì)地下水的吸收作用，也可起到一定的控制地下水位的作用[5]。

4 結(jié)語(yǔ)

(1)經(jīng)計(jì)算鳳凰湖水庫(kù)影響半徑為629 m，確定鳳凰湖水庫(kù)地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)等級(jí)為三級(jí)。

(2)正常工況、事故工況下，蓄水時(shí)間越長(zhǎng)，地下水位抬升越高，影響范圍越大。

(3)鳳凰湖庫(kù)水各項(xiàng)參數(shù)均能達(dá)到Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)，庫(kù)水滲漏補(bǔ)充地下水，能稀釋地下水超標(biāo)指標(biāo)的濃度，有意于改善地下水水質(zhì)，因此，庫(kù)水滲漏對(duì)改善地下水水質(zhì)是有利的。

[1]吳中如.水工建筑物安全監(jiān)控理論及其應(yīng)用[M].北京:高等教育出版社.2003.

[2]DZ0225-2004建設(shè)項(xiàng)目地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)規(guī)范[S].

[3]HJ610- 2011環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則：地下水環(huán)境[S].

[4]李寧新.南方低水頭徑流式電站的水庫(kù)浸沒(méi)問(wèn)題[J]．

[5]石振華,李傳堯.城市地下水工程與管理手冊(cè)[M].中國(guó)建筑工業(yè)出版社.1993．

2016-08-14

王俊鵬(1983-)，男，山東濟(jì)南人，工程師，主要從事水環(huán)境治理及評(píng)價(jià)工作。

P641.8

A

1004-1184(2017)01-0035-02