大沽夹河地下水水源地地下水位警戒线划定初探

王慧婷，王巍萍

(山东省烟台市水文水资源勘测局，山东 烟台264009)

大沽夹河地下水源地位于山东省烟台市大沽夹河下游的芝罘区、福山区及莱山区所辖范围内，担负着向烟台市三区的城市供水重任，控制流域面积593 km2，富水区面积63.3 km2。水源地地层主要为第四系冲洪积层，地层呈二元结构，上部岩性主要为粉细砂、亚砂土、亚粘土等，下部岩性主要为砂、砂砾石、卵砾石等，地下水类型为河谷平原孔隙水，富水性相对较好，枯水年份水源地及自备井开采量为12.3 m3/d。

该地区属于北方沿海资源性缺水地区，地下水主要靠降水补给，多年平均水资源量为412 m3，仅为全国人均占有量的五分之一，世界人均水资源量的二十分之一。上个世纪80年代到90年代未，由于连续干旱年份和枯水期严重超采地下水，引起大面积海水入侵，海水入侵面积由1992年的39.7 km2增加到2000年的67.8 km2;水位持续下降并形成大面积漏斗区，漏斗区最低水位曾降到－8.69 m，抽水引起多处地面沉降、裂缝。2001年通过在河道上游多处修建拦河闸坝，在内外夹河交汇口修建一道地下截渗墙，截流补源，控制开采，地下水位明显回升，生态环境才有所改善。因此划定地下水开发利用警戒线，对该地下水源地实行严格的用水管理控制，对促进地下水采补平衡，实现地下水可持续利用，保护生态环境，保障烟台经济社会可持续发展具有十分重要的意义。

1 地下水位警戒线划定方法

1.1 确定基准水位

基准水位是以地下水在开采过程中生态环境不遭受破坏的最低水位，为划定地下水位警戒线的基准水位，是划定三条警戒水位的基础。应采用地下水位动态模拟分析法和含水层厚度比例法，以两种方法确定的最高水位作为划定区初步的基准水位。同时，根据基准水位确定的约束条件进行调整，最终确定基准水位。

1.1.1 地下水位动态模拟分析法

以水源地满负荷开采(即地下水开采量等于评价的可开采量)为条件，模拟不同保证率降水量情况下的地下水位特征，在降水量等于95%保证率的情况下所得出的年最低地下水位定为该水源地的基准水位。

1.1.2 含水层厚度比例法

当含水层为山间河谷平原孔隙水时，将地下水位达到开发利用目标含水层组厚度的2/3时的水位值定为基准水位。

1.1.3 基准水位调整的约束条件

一是将因地下水位下降，可能激发新的地下水污染、海咸水入侵的临界水位定为基准水位。二是将因地下水位下降，可能引起地面沉降、地面塌陷、地裂缝的临界水位定为基准水位。

1.2 划定三条警戒线水位

黄色、橙色和红色警戒水位是为保障供水安全和保护生态环境设定的预警水位线。“黄色警戒线”为最轻警戒级别，是以基准水位为起点，基淮水位以上满足3个月正常供水水量所对应的代表水位;“橙色警戒线”为较高警戒级别，是以基准水位为起点，基淮水位以上满足2个月正常供水水量所对应的代表水位;“红色警戒线”为最高警戒级别，是以基准水位为起点，基淮水位以上满足1个月正常供水水量所对应的代表水位。

1.3 警戒线水位计算方法

本地区采用水均衡法(适用于第四系含水层)，水均衡方程为

式中:W可为计算时段内，计算区内可供开采的地下水量;Q总补、Q总排分别为计算时段内，计算区内地下水总补计量、总排泄量;h1、h基为计算区的计算时段初及基准水位;μ为地下水位变幅带给水度;F为水源地面积。

通过转换得警戒线水位分别为

式中:H黄、H橙、H红分别为黄色警戒水位、橙色警戒水位、红色警戒水位(m);w3、w2、w1分别为3个月、2个月、1个月内正常供水量(万m3/d);其它同上。

2 大沽夹河地下水库水源地基准水位的确定

2.1 地下水位动态模拟分析法

大沽夹河地下水源地已经超采，因此以计算区内多年平均水位作为模拟计算的初始水位，通过模拟不同保证率降水量情况下的地下水位特征，得出在相应降水频率为95%情况下降水量出现在连续干旱后的1989年，为377.8 mm，年最低水位为 －7.0 m。

2.2 含水层厚度比例法

大沽夹河地下水库水源地为孔隙水，通过加权平均法，确定了给水度和含水层厚度，得出当地下水位达到开发利用目标含水层组厚度的2/3时，确定的基准水位为－5.6 m。

由于没有约束条件的相关数据资料，本文以地下水位动态模拟分析法和含水层厚度比例法确定的最低水位－5.6 m作为划定大沽夹河水源地地下水位警戒线的基准水位。

3 地下水位警戒线计算

枯水期地下水开采量主要为消耗储存量。以水源地基准水位－5.6 m为起点，按照取水量12.3万m3计算，分别考虑3个月、2个月、1个月内正常供水，依照警戒水位计算方法进行计算。

分析计算结果:大沽夹河地下水水源地地下水位黄色警戒线、橙色警戒线、红色警戒线分别为 －4.40 m、－4.80 m、－5.20 m。因此，可据此水位进行预警管理。

对于不同的地下水位监测点，习惯用地下水埋深值进行预警管理。用监测井的地面高程减去警戒线水位值即得各监测点地下水埋深值警戒线。

4 结论与建议

基于大沽夹河地下水水源地情况，确定了各监测点的警戒线。由于警戒线的划定是一个新课题，我们的工作还存在一些不足之处，需要在今后的工作中加强以下方面的研究:

(1)进一步完善基准水位的算法，尤其是地下水位动态模拟分析法，需要进一步的实验数据。

(2)及时监测水环境地质灾害发生时的临界水位。

(3)水源地、地下水超采区监测点少，代表性不强，监测项目单一，不能满足研究工作的需要，有待进一步优化地下水监测井的布局，加大监测站网建设力度和取用水监督管理机制，以保证采补平衡，不引起环境地质灾害。

(4)地下水位预警管理是一种动态管理，地下水位预警级别随着水位埋深和用水需求的变化而提高、降低或解除。

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