范玲玲 宋振振

(水發(fā)規(guī)劃設計有限公司，山東 濟南 250000)

地下水庫是利用地殼內(nèi)的天然儲水空間，儲存水資源的一種地下水開發(fā)工程。天然儲水空間就是含水層，包括堅硬巖石和松散堆積物中的空隙、孔隙、裂隙、溶洞等[1]。地下水庫較地上水庫的優(yōu)勢在于枯水期枯水年可動用地下儲存量，豐水期豐水年再補充恢復[2]，以利備用。山東省是目前地下水庫建設和研究方面比較成熟的省份，修建的水庫多是用于調(diào)蓄地下水和防止海水倒灌的[3]。近年來，隨著社會的發(fā)展，水資源短缺、淡水流失嚴重，區(qū)域地下水位呈持續(xù)下降趨勢。開發(fā)興建地下水庫工程，通過人工補給或天然回灌含水層抬升地下水位，增加地表水補給地下水的能力，可以消減因地下水超采形成的降落漏斗，減少地面沉陷等地質(zhì)災害。由于地下水庫現(xiàn)階段缺少必要的技術規(guī)范作指導，目前地下水庫的設計主要依據(jù)現(xiàn)有地上水庫有關規(guī)范和已建成地下水庫的成熟經(jīng)驗[4]。本文在充分論證母豬河的自然地形及地質(zhì)條件可行性的基礎上，對地下水庫建設方案進行了比選。母豬河地下水庫建成后可有效緩解水資源緊缺的局面。

1 水資源概況

威海市位于山東半島東端，北、東、南三面瀕臨黃海，北與遼東半島相對，東與朝鮮半島隔海相望，西與煙臺市接壤。2017年，威海市區(qū)(含文登區(qū))常住人口134.44萬，其中城鎮(zhèn)人口86.13萬，農(nóng)村人口48.31萬。根據(jù)現(xiàn)狀年總?cè)丝?、城?zhèn)人口、農(nóng)村人口、城鎮(zhèn)化率，參照國家有關計劃生育政策和威海市“十三五”規(guī)劃，預計到2025年，威海市人口將達到140.19萬，其中城鎮(zhèn)人口91.08萬，農(nóng)村人口49.11萬。近年來，隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，各部門用水量急劇增加，水資源供需矛盾日益突出。若不考慮其他有效措施，威海市區(qū)(含文登區(qū))將繼續(xù)面臨嚴重缺水的態(tài)勢，阻礙經(jīng)濟社會的發(fā)展。為增加威海市區(qū)(含文登區(qū))供水能力，亟需開辟新的水源工程以增加供水量。威海市區(qū)(含文登區(qū))水資源主要來源于境內(nèi)的大氣降水，由于海岸線長，灘涂和島嶼面積大，濱海平原及獨流入海的零星水系多，部分水資源無開發(fā)利用價值，屬于人均占有水資源量小于500m3的嚴重缺水地區(qū)。母豬河是文登區(qū)最大河流，干流總長65km，流域面積為1115.18km2，多年有大量雨洪水下泄入海。該區(qū)域為獨立水文地質(zhì)單元，沿河有深厚的中粗砂層，具備地下水庫的蓄水條件。

威海市區(qū)多年平均降水量為737.2mm，多年平均徑流深為223.7mm，多年平均天然徑流量為17381萬m3，多年平均地下水資源量為7200萬m3，全市區(qū)水資源總量為21097萬m3。文登區(qū)多年平均降水量為810.7mm，多年平均徑流深為271.2mm，多年平均天然徑流量為49602萬m3，多年平均地下水資源量為16400萬m3，全區(qū)水資源總量為56193萬m3。在水資源方面，威海市區(qū)(含文登區(qū))具有年際變幅大、豐枯懸殊、年內(nèi)分配不均、旱澇并存、地區(qū)間分配不均、調(diào)配困難、開發(fā)難度大、利用率低、人均水資源量少等特點。

2 水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀

威海市區(qū)2013—2017年多年平均供水量為9149.4萬m3，從威海市區(qū)各部門現(xiàn)狀年供水量和用水量分析，地表水供水量占總供水量的比重較大，占87.90%；工業(yè)用水占總用水量的比重較大，為總用水量的30.10%。文登區(qū)2013—2017年多年平均供水量為9564.0萬m3，地表水供水量占比較大，為57.90%；農(nóng)業(yè)灌溉用水占總用水量的比重較大，為總用水量的40.80%。威海市區(qū)(含文登區(qū))2017年95%保證率的可供水量為22895萬m3，需水量為30367m3，缺水量為7472萬m3，缺水率為24.61%；隨著經(jīng)濟的發(fā)展，用水量持續(xù)增長，到2025年95%保證率的可供水量為24845萬m3，需水量為31801萬m3，缺水量為6956萬m3，缺水率為21.87%，缺水態(tài)勢仍然比較嚴峻。從水資源開發(fā)利用角度來看，威海市區(qū)應加強工業(yè)節(jié)水措施，減少工業(yè)用水量；文登區(qū)應加強農(nóng)業(yè)節(jié)水措施，發(fā)展節(jié)水型農(nóng)業(yè)，減少農(nóng)業(yè)用水量。

3 地質(zhì)地貌

3.1 區(qū)域地質(zhì)

文登區(qū)境內(nèi)地形復雜，丘陵起伏，溝壑縱橫。平原沿河谷兩岸及濱海地區(qū)呈帶狀展布。山地占總面積的19.00%，丘陵占58.40%，平原占22.60%。西部昆崳山脈是膠東屋脊，為西部南北向分水嶺，主峰泰礴頂海拔923.0m；東部鳳臺頂、老驢山、鄒山、老青山等丘陵為東界分水嶺。全境兩側(cè)高，中間低，北部高，南部低，像一扇簸箕，口向南，伸向黃海。

3.2 水文地質(zhì)條件

庫區(qū)內(nèi)基巖主要為中生界白堊系下統(tǒng)青山群八畝地組灰綠色安粗巖、晚元古代晉寧期二長花崗巖、中生代燕山早期二長花崗巖，塊狀構(gòu)造，主要礦物成分為斜長石、鉀長石、云母和石英。第四系松散堆積物主要為沖洪積相的壤土、砂壤土、中粗砂等，分布在山前、河流兩側(cè)及河床、河漫灘處。

水庫區(qū)未見有斷層發(fā)育，局部裂隙發(fā)育。因巖性風化程度不同，裂隙的發(fā)育程度及規(guī)模有明顯差異。中風化二長花崗巖多為高傾角裂隙，閉合性狀，且同一組裂隙中常見有多條發(fā)育；強風化二長花崗巖多發(fā)育中、緩傾角裂隙，局部張開，泥屑質(zhì)充填；全風化二長花崗巖地表多風化成碎屑、碎塊狀，巖體中裂隙不甚明顯，多為延伸長度很短的風化裂隙。

庫區(qū)主要賦存第四系孔隙潛水，含水層巖性主要為中粗砂，滲透系數(shù)為1.35×10-2～5.22×10-2cm/s，滲透性為中等透水。砂層分布面積廣，厚度為0.6～16.6m，且相對穩(wěn)定，地下含水層與地表水體之間水力聯(lián)系密切，透水性和蓄水條件較好，并具有較好的儲水結(jié)構(gòu)。

3.3 水質(zhì)分析

根據(jù)《地下水質(zhì)量標準》(GB/T 14848—2017)，結(jié)合地下水水質(zhì)檢測報告，勘察期間母豬河地下水現(xiàn)狀分級為Ⅲ類，以人體健康基準為依據(jù)，主要適用于集中式生活飲用水水源及工農(nóng)業(yè)用水。

4 地下水庫庫址建設方案比選

地下水庫位于母豬河沖積平原區(qū)，庫區(qū)坐落在母豬河流域，北止于左岸支流米山水庫溢洪道下游鴨子夼村、右岸支流旺疃河西旺疃村；南至東望仙莊、臧格莊以南；東至鄭家溝村、臧格莊一帶；西至大英村、林村一帶。水庫的周邊界為補給或隔水邊界，都分布在庫區(qū)水動力場上游方向，庫區(qū)下邊界為不透水閉合邊界，上邊界為水更替的主要通道，地下截滲墻建立在庫區(qū)下游排泄邊界。

4.1 方案擬定

攔蓄工程采取地上攔蓄、地下截滲的蓄水形式。根據(jù)上述原則和分析，母豬河地下水庫的建庫方案如下：

方案一：地下截滲工程起始于東望仙莊村南，向東北延伸至母豬河，穿橡膠壩至母豬河左岸，然后向東北延伸至臧格莊西北山體處，長1.86km。截滲墻底進入透水性較弱的基巖。

方案二：地下截滲工程位于東母豬河匯入口下游，起始于高家莊村西，向東南延伸至母豬河，穿橡膠壩至母豬河左岸，向東南延伸至草埠村西山體，長2.30km。截滲墻底進入透水性較弱的基巖。

4.2 方案比選

通過對比分析水資源利用率和投資成本與效益，對以上兩種方案進行比選。

4.2.1 水資源利用率

經(jīng)計算，母豬河地下水庫方案一下級庫靜庫容為314萬m3，調(diào)節(jié)庫容為1046萬m3，總庫容為1360萬m3；方案二下級庫靜庫容為451萬m3，調(diào)節(jié)庫容為1087萬m3，總庫容為1538萬m3。經(jīng)對比發(fā)現(xiàn)，方案二可以實現(xiàn)母豬河地下水的水資源利用率和利用量的最大化、最優(yōu)化。

4.2.2 投資成本與效益

經(jīng)濟效益：方案一的地下截滲墻長度較小，投資與產(chǎn)效比較大。

環(huán)境效益：東母豬河是目前文登區(qū)重要的排污通道，方案二將其納入庫區(qū)后，需要解決原來的污水排放問題，防止污水進入地下，污染地下水水質(zhì)。因此從水質(zhì)保障方面考慮，方案一優(yōu)于方案二。

社會效益：兩個方案均有助于地方經(jīng)濟發(fā)展。

4.3 方案確定

綜合以上分析，并結(jié)合當?shù)貙Φ叵滤畮斓氖褂靡?guī)劃，母豬河地下水庫的功能之一是作為米山水庫的應急備用水源，米山水庫是飲用水源地，要求水質(zhì)等級為Ⅲ級。方案二中，東母豬河匯入后水質(zhì)無法達到Ⅲ級標準，因此，本次選定方案一作為母豬河地下水庫庫址。

5 結(jié) 論

母豬河地下水庫位于母豬河中下游，地貌主要是河流沖積平原，具有豐富的透水性砂層和建設地下水庫的有利地形條件，總庫容達2200萬m3。通過興建地下水庫工程，進行河道攔蓄；通過“一截一蓄”，增加雨洪資源的利用量；通過“以豐補歉”，可以在豐水期蓄積大量的水資源，以備枯水期利用。

母豬河地下水庫建成后，威海市區(qū)(含文登區(qū))用水將實現(xiàn)黃河水、長江水、當?shù)厮穆?lián)合調(diào)度和優(yōu)化配置，有效緩解水資源緊缺的局面，具有良好的社會效益和環(huán)境效益。